Alternator sincron pe magneți. Generator sincron fără perii cu magnet permanent

În mașinile sincrone de acest tip, se formează un câmp de excitație direcționat constant folosind magneți permanenți. Mașinile sincrone cu magneți permanenți nu au nevoie de excitator și, din cauza absenței excitației și a pierderilor de contact prin alunecare, au o eficiență ridicată, fiabilitatea lor este semnificativ mai mare decât cea a mașinilor sincrone convenționale, în care înfășurarea de excitație rotativă și dispozitivul cu perie sunt adesea deteriorate; în plus, practic nu necesită întreținere pe toată durata de viață.
Magneții permanenți pot înlocui înfășurarea de excitație atât în ​​mașinile sincrone multifazate convenționale, cât și în toate versiunile speciale care au fost descrise mai sus (mașini sincrone monofazate, mașini sincrone cu poli cioc și mașini cu inductor).
Mașinile sincrone cu magneți permanenți diferă de omologii lor cu excitație electromagnetică în proiectarea sistemelor magnetice inductoare. Un analog al rotorului unei mașini sincrone convenționale cu poli nesălient este un magnet inelar cilindric magnetizat în direcția radială (Fig. 6).

Inductor sisteme magnetice cu magneți cilindrici și în stea;
a - magnet în formă de stea fără pantofi poli; b - magnet cilindric cu patru poli

Orez. 2. Rotor cu poli în formă de gheare excitați de un magnet permanent:
1 - magnet permanent inel; 2 - un disc cu un sistem de poli sudici; 3 - disc cu sistemul de poli nord

Rotorul cu poli saliente al unei mașini convenționale cu excitație electromagnetică este similar cu rotorul cu un magnet în formă de stea din fig. 1, a, în care magnetul 1 este montat pe arborele 3 cu o turnare din aliaj de aluminiu 2.

Într-un rotor cu poli gheare (Fig. 2), un magnet inelar magnetizat axial înlocuiește înfășurarea de excitație inelară. În mașina cu inductor cu pol opus conform fig. excitația electromagnetică poate fi înlocuită cu cea magnetică, așa cum se arată în Fig. 3 (în loc de trei dinți mici în fiecare dintre zonele I-IV, există câte un dinte în fiecare dintre zone). Un analog corespunzător cu excitație magnetică este, de asemenea, disponibil pentru o mașină cu același pol. Magnetul permanent poate fi în acest caz sub forma unui inel magnetizat axial care este introdus între cadru și scutul de capăt.

Orez. 3. Generator multipol inductor cu excitație magnetoelectrică:
OYA - bobinaj de armătură; PM - magnet permanent
Pentru a descrie procesele electromagnetice în mașinile sincrone cu magneți permanenți, teoria mașinilor sincrone cu excitație electromagnetică este destul de potrivită, ale căror fundații sunt conturate în capitolele anterioare ale secțiunii. Cu toate acestea, pentru a utiliza această teorie și a o aplica pentru a calcula caracteristicile unei mașini sincrone cu magneți permanenți în modul generator sau motor, este necesar să se determine mai întâi EMF din curba de demagnetizare a magnetului permanent. miscare inactiv E, sau coeficientul de excitație r = Ef / U și calculați reactanțele inductive Xad și X, ținând cont de influența rezistenței magnetice a magnetului, care poate fi atât de semnificativă încât Xa(1< Xaq.
Mașinile cu magneți permanenți au fost inventate în zorii dezvoltării electromecanicii. Cu toate acestea, acestea au fost utilizate pe scară largă în ultimele decenii în legătură cu dezvoltarea de noi materiale pentru magneți permanenți cu energie magnetică specifică ridicată (de exemplu, precum magnico sau aliaje pe bază de samariu și cobalt). Mașini sincrone cu astfel de magneți în ceea ce privește greutatea și dimensiunea lor și caracteristici de performantaîntr-o anumită gamă de puteri și viteze, pot concura cu mașinile sincrone cu excitație electromagnetică.

Puterea generatoarelor sincrone de mare viteză cu magneți permanenți pentru alimentarea rețelei de bord a aeronavelor ajunge la zeci de kilowați. Generatoarele și motoarele cu magneti permanenți de putere mică sunt utilizate în avioane, automobile, tractoare, unde fiabilitatea lor ridicată este de o importanță capitală. ca motoare putere redusă sunt utilizate pe scară largă în multe alte domenii ale tehnologiei. Comparat cu motoare cu reactie au o stabilitate la viteză mai mare, o performanță energetică mai bună, inferioare lor ca cost și proprietăți de pornire.
Conform metodelor de pornire, motoarele sincrone cu magnet permanent de putere redusă sunt împărțite în motoare cu pornire automată și motoare cu pornire asincronă.
Motoarele cu magneți permanenți de mică putere cu pornire automată sunt folosite pentru a acționa mecanisme de ceas și diverse relee, diverse dispozitive softwareși așa mai departe. Puterea nominală a acestor motoare nu depășește câțiva wați (de obicei o fracțiune de watt). Pentru a facilita pornirea, motoarele sunt multipolare (p> 8) și sunt alimentate de la o rețea de frecvență electrică monofazată.
În țara noastră, astfel de motoare sunt produse în seria DSM, în care un design în formă de cioc al circuitului magnetic al statorului și o înfășurare a armăturii monofazate sunt utilizate pentru a crea un câmp multipolar.
Pornirea acestor motoare se realizează datorită momentului sincron din interacțiunea câmpului pulsatoriu cu magneții permanenți ai rotorului. Pentru ca lansarea să aibă succes și partea dreapta, utilizați dispozitive mecanice speciale care permit rotorului să se rotească într-o singură direcție și deconectați-l de la arbore în timpul sincronizării
Motoarele sincrone cu magnet permanent de mică putere cu pornire asincronă sunt produse cu un aranjament radial al unui magnet permanent și o înfășurare de pornire scurtcircuitată și cu o aranjare axială a unui magnet permanent și o înfășurare de pornire în scurtcircuit. Conform designului statorului, aceste motoare nu sunt diferite de mașinile cu excitație electromagnetică. Înfășurarea statorului în ambele cazuri este bifazată sau trifazată. Ele diferă numai în designul rotorului.
Într-un motor cu un aranjament radial al magnetului și o înfășurare în scurtcircuit, acesta din urmă este plasat în canelurile pieselor polare laminate ale magneților permanenți.Pentru a obține fluxuri de scurgere acceptabile, există spații nemagnetice între vârfurile adiacente. stâlpi. Uneori, pentru a crește rezistența mecanică a rotorului, vârfurile sunt combinate cu punți saturabile într-un întreg miez inel.
Într-un motor cu o locație axială a magnetului și o înfășurare scurtcircuitată, o parte a lungimii active este ocupată de un magnet permanent, iar pe cealaltă parte, lângă magnet, un circuit magnetic laminat cu un scurtcircuit. se plasează înfășurarea, iar atât magnetul permanent cât și circuitul magnetic laminat sunt montate pe un arbore comun. Datorită faptului că motoarele cu magnet permanenți rămân excitate în timpul pornirii, pornirea lor este mai puțin favorabilă decât la motoarele sincrone convenționale, a căror excitare este oprită. Acest lucru se explică prin faptul că în timpul pornirii, alături de un moment asincron pozitiv din interacțiunea unui câmp rotativ cu curenții induși într-o înfășurare în scurtcircuit, asupra rotorului acționează un moment asincron negativ din interacțiunea magneților permanenți cu curenţii induşi de câmpul magneţilor permanenţi în înfăşurarea statorului.

Modelul de utilitate se referă la inginerie electrică și anume la mașini electrice, și se referă la îmbunătățirea proiectării generatoarelor sincrone de tip final, care pot fi utilizate în principal pentru obținerea energie electricaîn centralele eoliene. Designul generatorului conține o carcasă în care sunt amplasate elemente alternative ale sistemului electromagnetic (rotor-stator-rotor), realizate sub formă de discuri montate pe un arbore fix, unde discul statorului este legat rigid de acesta din urmă, permanent. magneții sunt fixați pe discurile rotorului, iar pe discul statorului - bobine care formează înfășurarea sa inelară cu ieșirea capetelor sale printr-un orificiu axial din arbore, unde carcasa este formată din două scuturi - față și spate, montate pe arbore în rulmenți, scutul frontal are un arbore de acoperire, discurile rotorului sunt fixate pe scuturile de mai sus, discul stator este fixat pe arbore cu legături multi-lame pe ambele părți, unde fiecare lamă este plasată în golul tehnologic dintre bobinele electrice. . Avantajele acestui generator sunt: ​​mai mic, în comparație cu mașinile cunoscute de același tip, de același indicator de putere, greutate și dimensiune; fiabilitatea în funcționare; ușurință de fabricație; Eficiență ridicată; fabricabilitatea asamblarii-demontarii generatorului si mentenanta acestuia; capacitatea de a efectua orice dimensiuni datorită prinderii miezului statorului pe un arbore fix cu legături cu mai multe lame pe ambele părți.

Modelul de utilitate se referă la inginerie electrică, și anume la mașini electrice, și se referă la îmbunătățirea proiectării generatoarelor sincrone de tip final, care pot fi utilizate în principal pentru generarea de energie electrică în turbinele eoliene.

Cunoscut generator electric sincron cu excitație de la magneți permanenți, realizat pe tipul de capăt, care conține un stator, format din două părți cu miezuri magnetice inelare amplasate coaxial și paralel între ele, între care este așezat rotorul.

În proiectarea utilizată, rotorul este realizat sub formă de disc, pe care sunt fixați magneți permanenți pe ambele părți, în urma căruia aceștia pot fi remagnetizați dintr-o parte în cealaltă, ceea ce duce la scăderea caracteristicilor. a magneților permanenți și, în consecință, o scădere a eficienței generatorului.

Cel mai apropiat de obiectul revendicat este un generator electric sincron de capăt cu excitație de la magneți permanenți, care conține două rotoare cu magneți permanenți și un stator între ei cu bobine așezate în caneluri radiale situate pe suprafața de capăt a statorului.

Plasarea bobinelor în fante reduce decalajul de funcționare, ceea ce poate duce la lipirea miezului statorului cu magnet permanent, ca urmare a căreia generatorul devine

inoperabil. Utilizarea sloturilor duce la apariția unor componente armonice nedorite ale curenților, la inducția în gol și, în consecință, la o creștere a pierderilor și, în consecință, la o scădere a eficienței generatorului. Rotoarele cu disc sunt interconectate prin pini de alimentare, ceea ce reduce rigiditatea și fiabilitatea structurii.

Rezultatul tehnic al soluției propuse, ca model util, este acela de a elimina eventuala lipire a miezului statorului cu magneți permanenți, ceea ce va asigura funcționarea garantată a generatorului, și va reduce pierderile și, în consecință, crește eficiența prin utilizarea o înfășurare a statorului inelar. Acest model are o structură mai rigidă datorită conectării rotoarelor între ele prin atașarea acestora la carcasa generatorului, ceea ce îi crește fiabilitatea. Miezul statorului este fixat pe un arbore fix cu legături cu mai multe lame pe ambele părți, ceea ce duce la o reducere a parametrilor de greutate și dimensiune a generatorului electric sincron cu fața de capăt cu excitație de la magneți permanenți și face posibilă realizarea unui generator. cu diametre interioare şi exterioare suficient de mari. Modelul propus face posibilă asigurarea capacității de fabricație a ansamblării și dezasamblarii generatorului și mentenabilitatea acestuia.

Modelul de utilitate presupune prezența unei carcase în care sunt amplasate elemente alternative ale sistemului electromagnetic (rotor-stator-rotor), care sunt realizate sub formă de discuri și sunt montate pe un arbore fix. În acest caz, statorul este conectat rigid la acesta din urmă. Magneții permanenți sunt fixați pe discurile rotorului, iar bobinele sunt fixate pe discul statorului, formând înfășurarea sa inelară cu ieșirea capetelor sale prin orificiul axial din arbore. Carcasa este formată din două scuturi - față și spate, montate pe arborele în

rulmenti. Scutul frontal are un capac de arbore. Discurile rotorului sunt fixate pe scuturile de mai sus, iar discul statorului este fixat pe arbore prin legături cu mai multe pale pe ambele părți, unde fiecare lamă este plasată în golul tehnologic dintre bobinele electrice.

Figura 1 arată generatorul în sectiune longitudinala; figura 2 - stator (vedere frontală).

Generatorul este format dintr-un stator 1 și două rotoare 2. Miezul statorului este realizat sub forma unui disc obținut prin înfășurarea unei benzi de oțel electric pe un dorn, al cărei diametru exterior este egal cu diametrul interior al statorului. Miezul este fixat între legăturile cu mai multe lame 3 pe ambele părți. Fiecare lamă este plasată în golul tehnologic dintre bobinele 4 ale înfășurării inelare. Legăturile cu mai multe lame sunt prinse împreună. Bazele lor sunt realizate sub formă de bucșe, care sunt montate pe un arbore fix 5. Pentru a preveni posibila rotație a statorului, legăturile sunt fixate cu o cheie 6. Pentru a elimina mișcarea axială a statorului, o bigălă multilamă. este apăsat pe umărul arborelui, iar celălalt este prins de o bucșă de oțel 7, înșurubată pe arbore în jurul circumferinței cu trei șuruburi. Arborele are un orificiu axial prin care capetele înfășurării sunt scoase în cutia de borne.

Miezurile rotoarelor sunt realizate din oțel de structură, ca și miezul statorului, sub formă de discuri, a căror lățime este egală cu lungimea magnetului permanent 8. Magneții permanenți sunt sectoare inelare și sunt lipiți de miez. Lățimea magneților este egală cu lățimea bobinelor statorului și este apropiată de valoarea diviziunii polilor. Dimensiunile lor sunt limitate doar de lățimea lamei plasate între bobinele înfășurării statorului. Miezuri atașate

șuruburi înfundate la interior scuturile lagărelor 9 și 10. Utilizarea șuruburilor înecate reduce nivelul de zgomot în timpul funcționării generatorului. Scuturile sunt realizate din aliaj de aluminiu. Ele sunt, de asemenea, conectate între ele cu șuruburi înecate - unul dintre scuturi are niște adâncituri speciale în care sunt presate piulițe de oțel (pentru a consolida conexiunea, deoarece aluminiul - material moale), în care șuruburile sunt deja înșurubate. Rulmenții 11 cu unsoare umplut permanent și două șaibe de protecție sunt instalați în scuturi. Scutul lagărului 9 are un capac de arbore 12 din oțel. Îndeplinește două funcții în acest generator: a) închide rulmentul; b) primeşte rotaţia motorului. Capacul arborelui este atașat la scutul rulmentului cu 9 șuruburi din partea sa interioară.

Funcționarea acestui generator se realizează după cum urmează: unitatea transmite cuplul prin capacul arborelui 12 către întregul corp, în urma căruia rotoarele încep să se rotească. Principiul de funcționare al acestui generator este similar cu principiul de funcționare al generatoarelor sincrone cunoscute: atunci când rotoarele 2 se rotesc, câmpul magnetic al magneților permanenți traversează spirele înfășurării statorului, modificându-se atât în ​​valoare absolută, cât și în direcție și induce în ele o forță electromotoare variabilă. Bobinele de înfășurare sunt conectate în serie în așa fel încât forțele lor electromotoare se adună. Tensiunea generată este preluată de la capetele de ieșire ale înfășurării, care merg la cutia de borne prin orificiul axial din arborele 5.

Acest design al generatorului vă permite să eliminați posibila lipire a miezului statorului cu magneți permanenți și, prin urmare, să asigurați funcționarea garantată a generatorului; dă

capacitatea de a reduce pulsația și pierderile de suprafață în oțel datorită utilizării unui miez fără fante și a unei înfășurări inelare a statorului, în urma cărora eficiența crește. De asemenea, face posibilă creșterea fiabilității generatorului datorită utilizării unei structuri mai rigide (conectând rotoarele între ele prin atașarea lor la carcasa generatorului), pentru a reduce indicatorii de greutate și dimensiune la aceeași putere și pentru a faceți un generator de orice dimensiune prin atașarea miezului statorului la un arbore fix cu legături cu mai multe lame pe ambele părți. Modelul propus face posibilă asigurarea capacității de fabricație a ansamblării și dezasamblarii generatorului și mentenabilitatea acestuia.

Generator electric sincron de capăt cu excitație de la magneți permanenți, care conține o carcasă în care sunt amplasate elemente alternante ale sistemului electromagnetic (rotor - stator - rotor), realizate sub formă de discuri montate pe un arbore fix, unde discul statorului este legat rigid la acesta din urmă, constante sunt fixate pe discurile rotorului magneților, iar pe discul stator există bobine care formează înfășurarea sa inelară cu capetele care ies printr-un orificiu axial din arbore, caracterizată prin aceea că carcasa este formată din două scuturi - față și spate, montat pe arbore în rulmenți, scutul din față are un capac de arbore, discurile rotorului sunt fixate pe scuturile de mai sus, discul stator este fixat pe arbore prin legături multilame pe ambele părți, unde este plasată fiecare lamă în decalajul tehnologic dintre bobinele electrice.

Dmitri Levkin

Principala diferență între un motor sincron cu magnet permanent (PMSM) este rotorul. Studiile efectuate arată că PMSM are cu aproximativ 2% mai mult decât foarte eficient (IE3) motor electric asincron, cu condiția ca statorul să aibă același design, și același lucru este utilizat pentru control. În același timp, motoarele electrice sincrone cu magneți permanenți, în comparație cu alte motoare electrice, au cei mai buni indicatori: putere / volum, moment / inerție etc.

Structuri și tipuri de motoare sincrone cu magnet permanent

Un motor sincron cu magnet permanent, ca orice motor, este format dintr-un rotor și un stator. Statorul este partea fixă, rotorul este partea rotativă.

De obicei, rotorul este situat în interiorul statorului motorului electric, există și modele cu un rotor extern - motoare electrice de tip invers.

Modele ale unui motor sincron cu magnet permanent: la stânga - standard, la dreapta - invers.

Rotor este format din magneți permanenți. Materialele cu forță coercitivă mare sunt folosite ca magneți permanenți.

Conform designului rotorului, motoarele sincrone sunt împărțite în:

Un motor electric cu poli impliciti are o inductanță egală de-a lungul axelor longitudinale și transversale L d \u003d L q, în timp ce pentru un motor electric cu poli pronunțați, inductanța transversală nu este egală cu longitudinala L q ≠ L d .

Secțiune transversală a rotoarelor cu atitudine diferită Ld/Lq. Magneții sunt afișați cu negru. Figurile e, f prezintă rotoare stratificate axial, figurile c și h prezintă rotoare cu bariere.

De asemenea, conform designului rotorului, SDPM-urile sunt împărțite în:
• motor sincron montat la suprafață magneți permanenți
  (SPMSM în engleză - motor sincron cu magnet permanent de suprafață) ;
• motor sincron cu încorporat magneți (încorporați).
  (Engleză IPMSM - motor sincron cu magnet permanent interior).

rotorul motorului sincron c instalare la suprafață magneți permanenți

Rotorul unui motor sincron cu magneți încorporați

stator constă dintr-un corp și un miez cu o înfășurare. Cele mai comune modele cu înfășurare în două și trei faze.

În funcție de designul statorului, un motor sincron cu magnet permanent poate fi:
• cu înfășurare distribuită;
• cu bobinaj concentrat.

Distribuit numiți o astfel de înfășurare, în care numărul de sloturi pe pol și fază Q = 2, 3, ...., k.

Concentrat ei numesc o astfel de înfășurare în care numărul de fante pe pol și fază Q \u003d 1. În acest caz, fantele sunt distanțate uniform în jurul circumferinței statorului. Cele două bobine care formează înfășurarea pot fi conectate fie în serie, fie în paralel. Principalul dezavantaj al unor astfel de înfășurări este imposibilitatea de a influența forma curbei EMF.

Schema unei înfășurări trifazate distribuite

Schema unei înfășurări trifazate

Forma de spate EMF motorul electric poate fi:
• trapezoidal;
• sinusoidal.

Forma curbei EMF în conductor este determinată de curba de distribuție a inducției magnetice în spațiul de-a lungul circumferinței statorului.

Se știe că inducția magnetică în golul de sub polul pronunțat al rotorului are o formă trapezoidală. EMF indus în conductor are aceeași formă. Dacă este necesar să se creeze un EMF sinusoidal, atunci piesele polare sunt astfel formate încât curba de distribuție a inducției să fie aproape de sinusoidală. Acest lucru este facilitat de teșiturile pieselor polare ale rotorului.

Principiul de funcționare al unui motor sincron se bazează pe interacțiunea statorului și câmpul magnetic constant al rotorului.

Alerga

Stop

Câmp magnetic rotativ al unui motor sincron

Câmpul magnetic al rotorului, care interacționează cu curentul alternativ sincron al înfășurărilor statorului, creează, determinând rotirea rotorului ().

Magneții permanenți amplasați pe rotorul PMSM creează un câmp magnetic constant. La o viteză sincronă de rotație a rotorului cu câmpul statorului, polii rotorului se blochează cu cel rotativ. camp magnetic stator. În acest sens, PMSM nu poate porni singur atunci când este conectat direct la o rețea de curent trifazat (frecvența curentă în rețea este de 50 Hz).

Control motor sincron cu magnet permanent

Un motor sincron cu magnet permanent necesită un sistem de control, cum ar fi un servomotor, de exemplu. În același timp, există un numar mare de metode de control implementate de sistemele de control. Alegere cea mai buna cale control, depinde în principal de sarcina care este stabilită pentru acționarea electrică. Principalele metode de control ale unui motor sincron cu magnet permanent sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Modalități populare de a controla un motor sincron cu magnet permanent

Pentru a rezolva probleme simple, se folosește de obicei controlul trapezoidal prin senzori Hall (de exemplu, ventilatoare de computer). Pentru aplicațiile care necesită performanță maximă din partea unității, de obicei este selectat controlul orientat pe câmp.

Control trapezoidal

Una dintre cele mai simple metode de control al unui motor sincron cu magnet permanent este controlul trapezoidal. Controlul trapezoidal este utilizat pentru a controla PMSM cu EMF trapezoidal din spate. În același timp, această metodă vă permite, de asemenea, să controlați PMSM-ul cu un EMF spate sinusoidal, dar apoi cuplul mediu al acționării electrice va fi mai mic cu 5%, iar ondulația cuplului va fi de 14% din valoarea maximă. Există control trapezoidal fără feedback și cu feedback asupra poziției rotorului.

Control niciun raspuns nu este optimă și poate duce la ieșirea PMSM din sincronism, adică la pierderea controlului.

Control cu feedback poate fi împărțit în:
• control trapezoidal prin senzor de poziție (de obicei prin senzori Hall);
• control trapezoidal fără encoder (control trapezoidal fără senzor).

Ca senzor de poziție a rotorului în controlul trapezoidal al unui PMSM trifazat, sunt utilizați de obicei trei senzori Hall încorporați în motorul electric, care vă permit să determinați unghiul cu o precizie de ±30 de grade. Cu acest control, vectorul curent al statorului ia doar șase poziții pe perioadă electrică, rezultând ondulații de cuplu la ieșire.

Există două moduri de a determina poziția rotorului:
• prin senzor de poziție;
• fără senzor - prin calculul în timp real al unghiului de către sistemul de control pe baza informațiilor disponibile.

Control orientat pe câmp al PMSM prin senzor de poziție

Următoarele tipuri de senzori sunt utilizați ca senzor de unghi:
• inductiv: transformator rotativ sinuso-cosinus (SKVT), reductozină, inductozină etc.;
• optic;
• magnetic: senzori magnetorezistivi.

Control orientat pe câmp al PMSM fără encoder

Datorită dezvoltării rapide a microprocesoarelor începând cu anii 1970, au început să fie dezvoltate metode vectoriale fără senzori pentru controlul AC fără perii. Primele metode de detectare a unghiului fără senzori s-au bazat pe proprietatea unui motor electric de a genera EMF înapoi în timpul rotației. EMF din spate al motorului conține informații despre poziția rotorului, astfel încât, calculând valoarea EMF din spate într-un sistem de coordonate staționar, puteți calcula poziția rotorului. Dar când rotorul nu se mișcă, nu există EMF din spate, iar la viteze mici, EMF din spate are o amplitudine mică, care este dificil de distins de zgomot, deci această metodă nu este potrivită pentru determinarea poziției rotorului motorului la viteze mici.

Există două opțiuni comune pentru lansarea PSDM:
• declanșare scalară - declanșare pe o caracteristică de tensiune în funcție de frecvență predeterminată. Dar controlul scalar limitează foarte mult capacitățile sistemului de control și parametrii acționării electrice în ansamblu;
• - functioneaza numai cu PMSM in care rotorul are poli pronuntati.

Momentan este posibil doar pentru motoarele cu rotor cu poli pronunțați.

Invenţia se referă la domeniul ingineriei electrice şi al ingineriei electrice, în special la generatoare sincrone cu excitaţie de la magneţi permanenţi. Rezultatul tehnic este extinderea parametrilor de funcționare ai generatorului sincron prin oferirea posibilității de reglare atât a puterii sale active, cât și a tensiunii AC de ieșire, precum și oferirea posibilității de a-l utiliza ca sursă de curent de sudare la efectuarea sudării cu arc electric. în diverse moduri. Generatorul sincron cu excitație de la magneți permanenți conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre de susținere (1, 2, 3, 4), pe care este montat un grup de circuite magnetice inelare (5) cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipate cu bobine electrice. (6) amplasate pe acestea cu înfășurări de ancorare multifazice (7) și (8) ale statorului, montate pe arborele suport (9) cu posibilitate de rotație în rulmenții suport (1, 2, 3, 4) în jurul ansamblul lagăr al statorului, un grup de rotoare inelare (10) cu rotoare inelare montate pe pereții laterali interiori inserții magnetice (11) cu poli magnetici alternând în direcția circumferențială de la perechile p, acoperind marginile polilor cu bobine electrice (6) a înfăşurărilor de armătură (7, 8) ale circuitului magnetic inelar al statorului. Ansamblul lagăr al statorului este realizat dintr-un grup de module identice. Modulele unității de rulment al statorului sunt instalate cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul axei, un pin cu un arbore suport (9) și sunt echipate cu un antrenament conectat cinematic cu ele pentru rotație unghiulară față de fiecare altele, iar fazele înfășurărilor de ancorare ale modulelor menționate cu același nume sunt interconectate, formând faze comuneînfăşurarea armăturii statorului. 5 z.p. f-ly, 3 ill.

Desene ale brevetului RF 2273942

Invenția se referă la domeniul ingineriei electrice, în special la generatoare sincrone cu excitație de la magneți permanenți și poate fi utilizată în surse de energie autonome pe mașini, bărci, precum și în surse de alimentare autonome pentru consumatori cu curent alternativ atât din standardele industriale. frecventa si frecventa crescuta si in centralele autonome ca sursa de curent de sudare pentru sudarea cu arc electric in teren.

Cunoscut generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu suport stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice amplasate pe ele cu o înfășurare a statorului de armătură și, de asemenea, montat pe un arbore suport pentru rotație în lagărele de susținere menționate, un rotor cu magneți de excitație permanenți (vezi, de exemplu, A.I. Voldek, „Mașini electrice”, ed. Energia, filiala Leningrad, 1974, p. 794).

Dezavantajele generatorului sincron cunoscut sunt consumul semnificativ de metal și dimensiunile mari datorită consumului semnificativ de metal și dimensiunile unei forme cilindrice masive a rotorului, realizate cu magneți de excitație permanenți din aliaje magnetice dure (cum ar fi alni, alnico, magnico etc. .).

De asemenea, este cunoscut un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice amplasate pe acestea cu o înfășurare statorică a armăturii, un rotor inelar montat pentru rotație în jurul circuitului magnetic al statorului inelar cu o inserție magnetică inelară montată pe peretele lateral interior cu poli magnetici alternând în direcția circumferențială, acoperind marginile polilor cu bobine electrice ale înfășurării armăturii circuitului magnetic al statorului inelar specificat ( vezi, de exemplu, brevetul RF nr. 2141716, clasa N 02 K 21/12 conform cererii nr. 4831043/09 din 2 martie 1988).

Un dezavantaj al generatorului sincron cunoscut cu excitație de la magneți permanenți este parametrii de funcționare îngusti din cauza lipsei capacității de a controla puterea activă a generatorului sincron, deoarece în proiectarea acestui generator inductor sincron nu există posibilitatea de a schimba rapid. valoarea totalului flux magnetic creat de magneți permanenți individuali ai inserției magnetice inelare specificate.

Cel mai apropiat analog (prototip) este un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu margini de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice plasate pe ele cu un multiplu. -înfășurarea de armatură de fază a statorului, montată pe un arbore suport cu posibilitate de rotație în lagărele de susținere menționate în jurul circuitului magnetic inelar al statorului;RF Nr.2069441, clasa H 02 K 21/22 conform cererii Nr.4894702/07 din 06/01/1990).

Dezavantajul generatorului sincron cunoscut cu excitație de la magneți permanenți este, de asemenea, parametrii de funcționare îngusti, datorită atât incapacității de a controla puterea activă a generatorului inductor sincron, cât și incapacității de a controla mărimea tensiunii AC de ieșire, ceea ce o face dificil de utilizat ca sursă de curent de sudare în sudarea cu arc (în proiectarea binecunoscutului generator sincron, nu există posibilitatea de a schimba rapid mărimea fluxului magnetic total al magneților permanenți individuali, care formează o inserție magnetică inelară între ei).

Scopul prezentei invenții este de a extinde parametrii de funcționare ai unui generator sincron prin asigurarea posibilității de reglare atât a puterii sale active, cât și a posibilității de reglare a tensiunii AC, precum și a posibilității de a-l utiliza ca sursă de curent de sudare. la efectuarea sudării cu arc electric în diferite moduri.

Acest scop este atins prin faptul că un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu rulment stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice plasate pe ele cu un înfășurarea armaturii multifazate a statorului, montată pe un arbore suport cu posibilitate de rotație în lagărele de susținere menționate în jurul circuitului magnetic inelar al statorului; statorul este format dintr-un grup de module identice cu circuitul magnetic inelar specificat și un inelar rotor, montat pe un arbore suport cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul unei axe coaxiale cu arborele suport și acestea sunt conectate printr-un antrenament conectat cinematic cu ele pentru a le roti unul față de celălalt, iar aceleași faze ale înfășurărilor de armătură din modulele unității de lagăr stator sunt interconectate, formând fazele comune ale înfășurării armăturii statorului.

O diferență suplimentară a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți este aceea că aceiași poli magnetici ai inserțiilor magnetice inelare ale rotoarelor inelare din modulele adiacente ale ansamblului purtător al statorului sunt amplasați congruent unul cu celălalt în aceleași plane radiale, iar capetele de fază ale înfășurării armăturii dintr-un modul al ansamblului purtător al statorului sunt conectate la începuturile fazelor înfășurării armăturii cu același nume într-un alt modul adiacent al unității purtătoare a statorului, formând în legătură între ele fazele comune ale statorului înfăşurarea armăturii.

În plus, fiecare dintre modulele ansamblului lagăr stator include un manșon inelar cu o flanșă de împingere exterioară și un manșon cu o gaură centrală la capăt, iar rotorul inelar din fiecare dintre modulele ansamblului suport stator include o carcasă inelară. cu o flanșă interioară de tracțiune, în care este instalată inserția magnetică inelară corespunzătoare menționată, în care bucșele inelare menționate ale modulelor ansamblului lagăr stator sunt conectate prin peretele lor lateral cilindric interior cu unul dintre lagărele de susținere menționați, celălalt dintre care sunt conectate cu pereții găurilor centrale din capetele cupelor corespunzătoare indicate, carcasele inelare ale rotorului inelar sunt conectate rigid la arborele suport prin intermediul unor unități de fixare, iar circuitul magnetic inelar în modulul corespunzător al statorului ansamblul rulmentului este montat pe bucșa inelară specificată, fixată rigid cu flanșa sa de împingere exterioară de peretele cilindric lateral al cupei și formând, împreună cu aceasta din urmă, o cavitate inelară în care este plasat indicatorul. circuitul magnetic inelar corespunzător cu bobine electrice ale înfășurării armăturii statorului corespunzătoare. O diferență suplimentară a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți este aceea că fiecare dintre unitățile de fixare care conectează carcasa inelară a rotorului inelar cu arborele suport include un butuc montat pe arborele suport cu o flanșă fixată rigid pe flanșa de împingere internă. a cochiliei inelare corespunzătoare.

O diferență suplimentară a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți este că antrenamentul pentru rotația unghiulară a modulelor ansamblului purtător stator unul față de celălalt este montat prin intermediul unui ansamblu suport pe modulele ansamblului purtător stator.

În plus, antrenamentul pentru rotația unghiulară unul față de celălalt a modulelor ansamblului rulmentului statorului este realizat sub forma unui mecanism cu șurub cu un șurub și o piuliță, iar ansamblul de susținere pentru antrenamentul de rotire unghiulară a secțiunilor de ansamblul suport al statorului include un urechi de sprijin fixat pe una dintre cupele menționate și o bară de sprijin pe cealaltă cupă, în timp ce șurubul este conectat pivotant printr-o balama de două grade la un capăt printr-o axă paralelă cu axa arborele de susținere menționat, cu bara de susținere specificată, realizat cu o fantă de ghidare situată de-a lungul arcului de cerc, iar piulița mecanismului șurubului este legată pivotant la un capăt cu urecul menționat, se realizează la celălalt capăt cu un tija trecută printr-o fantă de ghidare din bara de sprijin și echipată cu un element de blocare.

Esența invenției este ilustrată prin desene.

Figura 1 prezintă o vedere generală a generatorului sincron propus cu excitație de la magneți permanenți într-o secțiune longitudinală;

Figura 2 - vedere A din figura 1;

Figura 3 prezintă schematic circuitul de excitație magnetică al unui generator sincron în varianta de realizare cu circuite electrice trifazate ale înfășurărilor armăturii statorului în poziția inițială inițială (fără deplasarea unghiulară a fazelor corespunzătoare cu același nume în modulele suportului statorului unitate) pentru numărul de perechi de poli statori p=8;

Figura 4 - la fel, cu faze de trei faze circuite electriceînfășurări de ancorare ale statorului, desfășurate unul față de celălalt într-o poziție unghiulară la un unghi egal cu 360 / 2p grade;

Figura 5 prezintă opțiunea circuit electric conexiuni ale înfășurărilor de ancorare ale statorului generatorului sincron cu conectarea fazelor generatorului cu o stea și conexiunea în serie a acelorași faze în fazele comune formate de acestea;

Figura 6 prezintă o altă versiune a circuitului electric pentru conectarea înfășurărilor de armătură ale statorului unui generator sincron cu conectarea fazelor generatorului într-un triunghi și conexiunea în serie a acelorași faze în fazele comune formate de acestea;

Figura 7 prezintă o diagramă vectorială schematică a modificării mărimii tensiunilor de fază ale unui generator sincron cu o rotire unghiulară a fazelor corespunzătoare cu același nume ale înfășurărilor armăturii statorului (respectiv, modulele unității purtătoare a statorului) la unghiul potrivit și când aceste faze sunt conectate conform schemei „stea”;

Figura 8 - la fel, la conectarea fazelor înfășurărilor de ancorare ale statorului conform schemei „triunghi”;

Figura 9 prezintă o diagramă cu un grafic al dependenței tensiunii liniare de ieșire a unui generator sincron de unghiul geometric de rotație al acelorași faze ale înfășurărilor de armătură ale statorului cu reducerea unghiului electric de rotație corespunzător al tensiunii. vector în faza de conectare a fazelor după schema „stea”;

Figura 10 prezintă o diagramă cu un grafic al dependenței tensiunii liniare de ieșire a unui generator sincron de unghiul geometric de rotație al acelorași faze ale înfășurărilor de armătură ale statorului cu reducerea unghiului electric de rotație corespunzător al tensiunii. vector în faza de conectare a fazelor după schema „triunghi”.

Generatorul sincron cu excitație de la magneți permanenți conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre suport 1, 2, 3, 4, pe care este montat un grup de miezuri magnetice inelare identice 5 (de exemplu, sub formă de discuri monolitice din compozit pulbere). material moale magnetic) cu proeminențe ale polilor de-a lungul periferiei, echipate cu bobine electrice 6 plasate pe ele cu înfășurări de armătură multifazice (de exemplu, trifazate și în general m-fazate) 7, 8 ale statorului, montate pe suport arborele 9 cu posibilitatea de rotație în lagărele de susținere menționate 1, 2, 3, 4 în jurul statorului ansamblului de rulmenți, un grup de rotoare inelare identice 10, cu inserții magnetice inelare 11 montate pe pereții laterali interiori (de exemplu, în formă de inele magnetice monolitice din material magnetoanizotrop pulbere) cu poli magnetici alternând în direcția circumferențială de la p-perechi (în această versiune a generatorului, numărul de perechi p poli magnetici este de 8), acoperind polul proeminențe cu bobine electrice 6 înfășurări de armătură 7, 8 ale respectivelor circuite magnetice inelare 5 ale statorului. Ansamblul lagărului statorului este alcătuit dintr-un grup de module identice, fiecare dintre acestea incluzând o bucșă inelară 12 cu o flanșă de împingere exterioară 13 și o cupă 14 cu un orificiu central "a" la capătul 15 și cu un perete lateral cilindric 16. Fiecare dintre rotoarele inelare 10 include o carcasă inelară 17 cu flanșă de împingere internă 18. Bucșele inelare 12 ale modulelor ansamblului lagăr stator sunt asociate cu peretele lor lateral cilindric interior cu unul dintre lagărele de susținere menționate (cu lagărele de susținere 1, 3), dintre care celălalt (lagărele de susținere 2, 4) sunt asociate cu pereții găurilor centrale "a" la capetele 15 ale cupelor respective 14 indicate. Carcasele inelare 17 ale rotoarelor inelare 10 sunt legate rigid la arborele suport 9 prin intermediul elementelor de fixare, iar fiecare dintre circuitele magnetice inelare 5 din modulul corespunzător al ansamblului rulment al statorului este montat pe manșonul inelar specificat 12, fixat rigid cu flanșa sa de împingere exterioară 13 cu peretele lateral cilindric 16 cupa 14 și generatrix a, împreună cu aceasta din urmă, o cavitate inelară "b", în care este plasat circuitul magnetic inelar corespunzător indicat 5 cu bobine electrice 6 ale înfășurării armăturii corespunzătoare (înfășurările de armătură 7, 8) ale statorului. Modulele ansamblului lagăr al statorului (bucșe inelare 12 cu manșoane 14 care formează aceste module) sunt instalate cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul unei axe coaxiale cu arborele suport 9 și sunt echipate cu un dispozitiv conectat cinematic. acţionare pentru rotirea unghiulară a acestora unul faţă de celălalt, montat prin intermediul ansamblului suport pe modulele ansamblului lagăr stator. Fiecare dintre elementele de fixare care conectează mantaua inelară 17 a rotorului inelar corespunzător 10 cu arborele suport 9 include un butuc 19 montat pe arborele suport 9 cu o flanșă 20 fixată rigid pe flanșa interioară de împingere 18 a carcasei inelare corespunzătoare 17. antrenamentul pentru rotația unghiulară a modulelor ansamblului lagărelor statorului este diferit unul față de celălalt în exemplul de realizare privat prezentat este realizat sub forma unui mecanism cu șurub cu un șurub de plumb 21 și o piuliță 22, iar unitatea de sprijin a antrenamentului pentru Rotirea unghiulară a secțiunilor ansamblului lagăr al statorului include un urechi de sprijin 23 fixat pe una dintre cupele menționate 14, iar pe cealaltă cupă 14 o bară de sprijin 24. o balama cu două grade de libertate) cu un capăt „c” prin intermediul unei axe 25 paralele cu axa O-O1 a arborelui suport 9 menționat, cu bara de sprijin specificată 24, realizată cu o fantă de ghidare „g” amplasată de-a lungul arcului de cerc”, iar piulița 22 a mecanismului cu șurub este conectată pivotant printr-un singur capătul cu urechea de susținere 23 menționată mai sus, este realizat la celălalt capăt cu o tijă 26 trecută prin fanta de ghidare "g" din bara de sprijin 24 și este echipată cu un element de blocare 27 (piuliță de blocare). La capătul piuliţei 22, conectat pivotant cu urechea de susţinere 23, există un element de blocare suplimentar 28 (piuliţă de blocare suplimentară). Arborele suport 9 este echipat cu ventilatoare 29 și 30 pentru răcirea înfășurărilor de armătură 7, 8 ale statorului, dintre care unul (29) este situat la un capăt al arborelui suport 9, iar celălalt (30) este plasat între secțiuni ale ansamblului lagăr al statorului și montate pe arborele suport 9. bucșele 12 ale secțiunilor ansamblului rulmentului stator sunt realizate cu orificii de ventilație „d” pe flanșele de tracțiune exterioare 13 pentru trecerea fluxului de aer în cavitățile inelare corespunzătoare „b”. " formată din bucșele inelare 12 și cupe 14, și astfel răcind înfășurările de ancorare 7 și 8, plasate în bobine electrice 6 pe proeminențele polilor nucleelor ​​magnetice inelare 5. La capătul arborelui suport 9, pe care ventilatorul 29 este amplasat, un scripete cu cureaua trapezoidale 31 este montat pentru a antrena rotoarele inelare 10 ale generatorului sincron. Ventilatorul 29 este fixat direct pe roata curelei trapezoidale 31. La celălalt capăt al șurubului de plumb 21 al mecanismului cu șurub, este instalat un mâner 32 pentru controlul manual al mecanismului șurubului de antrenare pentru rotația unghiulară a modulelor ansamblului rulmentului statorului unul față de celălalt. Fazele cu același nume (A1, B1, C1 și A2, B2, C2) ale înfășurărilor armăturii din circuitele magnetice inelare 5 module ale unității purtătoare a statorului sunt interconectate, formând faze comune ale generatorului (conectarea acelorași faze). în vedere generala atât în ​​serie, cât și în paralel, precum și compus). Polii magnetici cu același nume ("nord" și, în consecință, "sud") ai inserțiilor magnetice inelare 11 ale rotoarelor inelare 10 din modulele adiacente ale ansamblului lagăr stator sunt amplasați congruent unul cu celălalt în aceleași plane radiale. În varianta de realizare prezentată, capetele fazelor (A1, B1, C1) ale înfășurării armăturii (înfășurarea 7) din circuitul magnetic inelar 5 al unui modul al unității purtătoare a statorului sunt conectate la începuturile acelorași faze (A2). , B2, C2) al înfășurării armăturii (înfășurarea 8) într-un alt nod de rezemare al statorului al modulului adiacent, formând între ele în serie fazele comune ale înfășurării armăturii statorului.

Generatorul sincron cu excitație de la magneți permanenți funcționează după cum urmează.

De la unitate (de exemplu, de la motor combustie interna, în principal motorină, nereprezentată în desen) prin scripetele 31 a transmisiei cu curele trapezoidale, mișcarea de rotație este transmisă arborelui suport 9 cu rotoare inelare 10. Când rotoarele inelare 10 (carcasele inelare 17) se rotesc cu magnetic inelar. inserțiile 11 (de exemplu, inele magnetice monolitice din material magnetoanizotrop sub formă de pulbere) sunt create fluxuri magnetice rotative, care pătrund în spațiul inelar de aer dintre inserțiile magnetice inelare 11 și circuitele magnetice inelare 5 (de exemplu, discuri monolitice din compozit pulbere moale magnetic). material) a modulelor ansamblului purtător al statorului, precum și pătrunderea în proeminențele polilor radiali (nereprezentate în mod convențional în desen) ale circuitelor magnetice inelare 5. În timpul rotației rotoarelor inelare 10, trecerea alternativă a "nordului". Polii magnetici alternativi „și „sud” ai inserțiilor magnetice inelare 11 se realizează, de asemenea, peste proeminențele polilor radiali ale circuitelor magnetice inelare 5 ale modulelor ansamblului lagăr stator, determinând generând pulsații ale fluxului magnetic rotativ atât în ​​mărime cât și în direcție în proeminențele polilor radiali ale circuitelor magnetice inelare indicate 5. În acest caz, forțele electromotoare alternative (EMF) sunt induse în înfășurările de armătură 7 și 8 ale statorului cu un reciproc schimbare de fază în fiecare dintre înfășurările armaturii m-fazate 7 și 8 la un unghi egal cu 360 / m grade electrice, iar pentru înfășurările de ancorare trifazate prezentate 7 și 8 în fazele lor (A1, B1, C1 și A2, B2 , C2) forțele electromotoare alternante sinusoidale (EMF) sunt induse cu o deplasare de-a lungul fazei între ele la un unghi de 120 de grade și cu o frecvență egală cu produsul numărului de perechi (p) de poli magnetici din inserția magnetică inelară 11 și viteza de rotație a rotoarelor inelare 10 (pentru numărul de perechi de poli magnetici p = 8, sunt induse EMF variabile de frecvență predominant crescută, de exemplu, cu o frecvență de 400 Hz). Curentul alternativ (de exemplu, trifazat sau, în general, m-fazat) care curge printr-o înfășurare comună a armăturii statorului, formată prin conexiunea de mai sus între aceleași faze (A1, B1, C1 și A2, B2, C2) ale înfășurărilor de armătură 7 și 8 în miezurile magnetice inelare adiacente 5, este alimentat la conectorii de putere electrică de ieșire (neprezentați în desen) pentru conectarea receptoarelor de energie electrică CA (de exemplu, pentru conectarea motoarelor electrice, sculelor electrice, pompelor electrice, aparate de incalzire , precum și pentru conectarea echipamentelor electrice de sudare etc.). În varianta de realizare prezentată a generatorului sincron, tensiunea de fază de ieșire (Uf) în înfășurarea armăturii statorului comun (formată prin conexiunea corespunzătoare menționată mai sus între aceleași faze ale înfășurărilor de armătură 7 și 8 din circuitele magnetice inelare 5) în poziția inițială inițială a modulelor ansamblului lagăr stator (fără deplasarea unghiulară a fiecăruia în raport cu celălalt dintre aceste module ale ansamblului suport stator și, în consecință, fără deplasarea unghiulară unul față de celălalt a miezurilor magnetice inelare 5 cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei) este egală cu suma modulo a tensiunilor individuale de fază (Uf1 și Uf2) în înfășurările armăturii 7 și 8 ale nucleelor ​​magnetice inelare ale modulelor ansamblului purtător al statorului (în cazul general, producția totală). tensiunea de fază Uf a generatorului este egală cu suma geometrică a vectorilor de tensiune din fazele individuale cu același nume A1, B1, C1 și A2, B2, C2 ale înfășurărilor armăturii 7 și 8, vezi Fig.7 și 8 cu diagrame de tensiune). Dacă este necesară modificarea (reducerea) mărimii tensiunii fazei de ieșire Uph (și, în consecință, a tensiunii liniare de ieșire U l) a generatorului sincron prezentat pentru a alimenta anumite receptoare de energie electrică cu tensiune redusă (de exemplu, pentru arc electric sudarea cu curent alternativ în anumite moduri), o rotație unghiulară a modulelor individuale ale nodului purtător se efectuează stator unul față de celălalt la un anumit unghi (dat sau calibrat). În acest caz, elementul de blocare 27 al piuliței 22 a mecanismului cu șurub al mecanismului de antrenare pentru rotația unghiulară a modulelor ansamblului lagăr stator este deblocat și, prin intermediul mânerului 32, șurubul de plumb 21 al mecanismului șurub. este rotită, ca urmare a mișcării unghiulare a piuliței 22 de-a lungul arcului de cerc în fanta „g” a barei de sprijin 24 și rotirea la un unghi dat a unuia dintre modulele ansamblului suport statorului cu față de un alt modul al acestui ansamblu suport stator în jurul axei O-O1 a arborelui suport 9, celălalt modul al ansamblului lagăr stator cu bara de sprijin 24, având o fantă „g”, este într-o poziție fixă, adică fixată pe orice bază, neprezentată convențional în desenul prezentat). Cu o rotire unghiulară a modulelor ansamblului rulmentului statorului (bucșe inelare 12 cu cupe 14) unul față de celălalt în jurul axei O-O1 a arborelui suport 9, miezurile magnetice inelare 5 cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei sunt de asemenea rotite. unul față de celălalt la un unghi dat, ca urmare a cărei rotire se efectuează și la un unghi dat unul față de celălalt în jurul axei O-O1 a arborelui suport 9 a proeminențelor polilor în sine (neprezentate în mod convențional în desen) cu bobine electrice 6 ale înfășurărilor de armătură multifazate (în acest caz, trifazate) 7 și 8 ale statorului în miezuri magnetice inelare. Atunci când proeminențele polare ale circuitelor magnetice inelare 5 sunt rotite unele față de altele la un unghi dat în 360/2p grade, are loc o rotație proporțională a vectorilor de tensiune de fază în înfășurarea armăturii modulului mobil al unității purtătoare a statorului (în în acest caz, vectorii de tensiune de fază Uf2 se rotesc în înfășurarea armăturii 7 a statorului modulului unității purtătoare, care are posibilitatea de rotație unghiulară) la un unghi bine definit între 0-180 de grade electrice (vezi Fig.7 și 8), ceea ce duce la modificarea tensiunii de fază de ieșire Uf rezultată a generatorului sincron în funcție de unghiul electric de rotație al vectorilor de tensiune de fază Uf2 în fazele A2, B2, C2 a unei înfășurări de armătură 7 a statorului în raport cu vectorii de fază. tensiunile Uph1 în fazele A1, B1, C1 ale celeilalte înfășurări de armătură 8 a statorului (această dependență are un caracter de proiectare, calculată prin rezolvarea triunghiurilor oblice și este determinată de următoarea expresie:

Domeniul de reglare a tensiunii de fază rezultată de ieșire Uf a generatorului sincron prezentat pentru cazul în care Uf1=Uf2 va varia de la 2Uf1 la 0, iar pentru cazul în care Uf2

Execuția ansamblului suport stator dintr-un grup de module identice cu circuitul magnetic inelar indicat 5 și rotorul inelar 10, montat pe un arbore suport 9, precum și instalarea modulelor ansamblului suport stator cu posibilitatea de rotație relativă a acestora unul față de celălalt în jurul unei axe coaxiale cu arborele de susținere 9, alimentarea cu module ale ansamblului rulment al statorului conectate cinematic cu acestea prin antrenarea turei lor unghiulare una față de alta și legătura dintre aceleași faze ale înfășurărilor de armătură 7 și 8 în modulele ansamblului rulmentului statorului cu formarea fazelor comune ale înfășurării armăturii statorului fac posibilă extinderea parametrilor de funcționare ai generatorului sincron, oferind posibilitatea de a regla atât puterea sa activă, cât și posibilitatea de reglare a ieșirii. tensiune de curent alternativ, precum și oferirea posibilității de a-l utiliza ca sursă de curent de sudare atunci când se efectuează sudarea cu arc electric în diferite moduri (prin oferirea posibilității de ajustare a valorii defazaj de tensiune în aceleași faze A1, B1, C1 și A2, B2, C2, iar în cazul general în fazele Ai, Bi, Ci ale înfășurărilor armăturii statorului din generatorul sincron propus). Generatorul sincron propus cu excitație de la magneți permanenți poate fi utilizat cu comutarea corespunzătoare a înfășurărilor armăturii statorului pentru a furniza energie electrică la o mare varietate de receptoare de curent electric alternativ multifazic cu parametri diferiți de tensiune de alimentare. În plus, aranjarea suplimentară a acelorași poli magnetici ("nord" și, în consecință, "sud") ai inserțiilor magnetice inelare 11 în rotoarele inelare adiacente 10 este congruentă între ele în aceleași plane radiale, precum și conexiunea capetele fazelor A1, B1, C1 ale înfășurării armăturii 7 în circuitul magnetic inelar 5 al unui modul al ansamblului purtător al statorului cu începuturile acelorași faze A2, B2, C2 ale înfășurării armăturii 8 în vecinătate. modulul ansamblului purtător al statorului (conectarea în serie a acelorași faze ale înfășurării armăturii statorului cu același nume) fac posibilă asigurarea unei reglementări lină și eficientă a tensiunii de ieșire a generatorului sincron de la valoarea maximă (2U f1 și în cazul general pentru numărul n de secțiuni ale ansamblului rulment al statorului nU f1) la 0, care poate fi folosit și pentru alimentarea cu energie electrică a mașinilor și instalațiilor electrice speciale.

REVENDICARE

1. Un generator sincron cu excitație de la magneți permanenți, care conține un ansamblu lagăr stator cu lagăre de susținere, pe care este montat un circuit magnetic inelar cu proeminențe de poli de-a lungul periferiei, echipat cu bobine electrice amplasate pe acestea cu o înfășurare statorică cu armătură multifazică , montat pe un arbore suport cu posibilitate de rotație în lagărele de susținere menționate în jurul circuitului magnetic al statorului inelar un rotor inelar cu o inserție magnetică inelară montat pe peretele lateral interior cu poli magnetici alternând pe direcția circumferențială de la perechile p, acoperind marginile polilor cu bobine electrice ale înfășurării armăturii circuitului magnetic inelar al statorului specificat, caracterizate prin aceea că ansamblul lagăr al statorului este realizat dintr-un grup de module identice cu circuitul magnetic inelar indicat și un rotor inelar montat pe un arbore suport, în timp ce modulele ansamblului rulmentului statorului sunt instalate cu posibilitatea de rotație unul față de celălalt în jurul axei și, coaxial cu arborele suport, și echipat cu un antrenament conectat cinematic pentru rotația lor unghiulară unul față de celălalt, iar aceleași faze ale înfășurărilor de armătură din modulele unității de lagăr statorului sunt interconectate, formând faze comune ale armăturii statorului serpuit, cotit.

2. Generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că aceiași poli magnetici ai inserțiilor magnetice inelare ale rotoarelor inelare din modulele adiacente ale ansamblului suport stator sunt așezați congruent unul cu celălalt în aceleași plane radiale. , iar capetele fazelor de înfășurare a armăturii dintr-un modul purtător al ansamblului stator sunt conectate la începuturile fazelor de înfășurare a armăturii cu același nume într-un alt modul adiacent al ansamblului purtător al statorului, formând în legătură între ele comunul fazele înfăşurării armăturii statorului.

3. Generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că fiecare dintre modulele ansamblului suport stator include o bucșă inelară cu o flanșă de împingere exterioară și o cupă cu un orificiu central la capăt și rotorul inelar. în fiecare dintre modulele ansamblului suport stator include o carcasă inelară cu o flanșă interioară de împingere, în care este instalată inserția magnetică inelară corespunzătoare, în timp ce bucșele inelare menționate ale modulelor ansamblului lagăr stator sunt asociate cu cilindrul lor interior. peretele lateral cu unul dintre rulmenții de susținere menționați, celălalt fiind asociat cu pereții găurilor centrale din capetele sticlelor corespunzătoare specificate, carcasele inelare ale rotorului inelar sunt conectate rigid la arborele suport prin intermediul unor elemente de fixare , iar circuitul magnetic inelar din modulul corespunzător al ansamblului rulmentului statorului este montat pe manșonul inelar specificat, fixat rigid cu flanșa sa de împingere exterioară de peretele cilindric lateral al stivei. ana și formând, împreună cu acesta din urmă, o cavitate inelară în care este plasat circuitul magnetic inelar corespunzător indicat cu bobine electrice ale înfășurării corespunzătoare a armăturii statorice.

4. Generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conform oricăreia dintre revendicările 1-3, caracterizat prin aceea că fiecare dintre elementele de fixare care leagă carcasa inelară a rotorului inelar cu arborele suport include un butuc montat pe arborele suport cu o flanșă. fixat rigid pe flanșa interioară de împingere a carcasei inelare corespunzătoare.

5. Generator sincron cu excitaţie de la magneţi permanenţi conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că acţionarea pentru rotaţia unghiulară a modulelor ansamblului suport stator unul faţă de celălalt este montat prin intermediul unui ansamblu suport pe modulele suportului stator. asamblare.

6. Generator sincron cu excitație de la magneți permanenți conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că antrenarea pentru rotație unghiulară unul față de celălalt a modulelor ansamblului suport stator este realizat sub forma unui mecanism șurub cu șurub și un piuliță, iar ansamblul de referință pentru antrenarea de rotație unghiulară a modulelor ansamblului suport stator include un urechi de sprijin fixat pe una dintre cupele menționate și o bară de sprijin pe cealaltă cupă, în timp ce șurubul de plumb este conectat pivotant prin două -balama de treaptă la un capăt printr-o axă paralelă cu axa arborelui suport menționat, cu bara de sprijin specificată realizată cu o fantă de ghidare situată de-a lungul arcului de cerc, iar piulița mecanismului șurubului este legată pivotant la un capăt cu urecul menționat, este realizat la celălalt capăt cu o tijă trecută prin fanta de ghidare din bara de sprijin și este prevăzut cu un element de blocare.

Din istoria problemei. Până în prezent, în munca mea, a apărut întrebarea despre participarea la un proiect de prezentare a propriei noastre generații mici în întreprindere. Anterior, exista experiență cu motoare electrice sincrone, cu experiență minimă cu generatoare.

Luând în considerare propunerile diverșilor producători în unul dintre aceștia, el a descoperit o modalitate de a excita un generator sincron folosind un subexcitator bazat pe un generator cu magnet permanent (PMG). Voi menționa că sistemul de excitare a generatorului este planificat să fie fără perii. Am descris mai devreme un exemplu de motoare electrice sincrone.

Și astfel, din descrierea generatorului (PMG) pe magneți permanenți ca sub-excitator al înfășurării de excitație a excitatorului generatorului, urmează:

1. Schimbător de căldură aer-apă. 2. Generator cu magnet permanent. 3. Dispozitiv de excitare. 4. Redresor. 5. Ventilator radial. 6. Canal de aer.

În acest caz, sistemul de excitare constă din înfășurări auxiliare sau generator cu magnet permanent, regulator automat de tensiune (AVR), CT și VT pentru detectarea curentului și a tensiunii, excitator încorporat și redresor rotativ. Ca standard, turbogeneratoarele sunt echipate cu un AVR digital care asigură controlul PF (factor de putere) și diverse funcții de monitorizare și protecție (limitarea excitației, detectarea suprasarcinii, redundanță etc.). Curentul de excitație DC de la AVR este amplificat de excitatorul rotativ și apoi rectificat de redresorul rotativ. Redresorul rotativ este format din diode și stabilizatori de tensiune.

Reprezentare schematică a sistemului de excitație a turbogeneratorului folosind PMG:

Soluție folosind un generator cu magnet permanent (PMG) pe arborele principal cu un rotor generator și un excitator fără perii:

De fapt, momentan nu îmi este posibil să vorbesc despre avantajele acestei metode de reglare a excitației. Cred că, odată cu acumularea de informații și experiență, vă voi împărtăși experiența mea în utilizarea PMG.