Способ управления формой токасинхронного импульсного генератора

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М.Кл з Н 0 Государственный кони по делам изобретен и открытий(7 восибирскии инст вител нженеров водног Яф фф Ф лсж р(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМОЙ ТОКА СИНХРОННОГО ИМПУЛЬСНОГО ГЕНЕРАТОРАИзобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для управления формой тока электромашинного синхронного импульсного генератора, предназначенного для питания мощных импульсных электромагнитов, для испытаний коммутационной аппаратуры, в технологических процессах импульсно-дуговой сварки и электроэрозионной обработки металлов и в других областях для получения неспнусоидальных и импульсных токов большой мощности.Известен способ управления током синхронного импульсного генератора путем создания специальной геометрии магнитной системы с комбинированием магнитных и немагнитных элементов определенной формы 11,Недостатком такого способа является то, что он не позволяет регулировать форму тока после изготовления генератора.Известен также способ управления формой тока синхронного импульсного генератора путем регулирования степени электрической несимметрии статора и ротора и изменения спектра гармоник его тока 12;Данное техническое решение наиболее близко, изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту,Недостаток такого способа состоит втом, что прп изменении степени несимме.трип ротора генератора изменяется лишь а мил итуда составляющих гармоник его 5 тока, а относительный фазовый сдвиг ихпри этом не меняется, что ограничивает возможности регулировки формы импульЦелью изобретения является расшире.10 ние диапазона регулирования конфигурации тока синхронного импульсного генера.т ора, повышение его весогабаритных и зкономических показателей.Указанная цель достигается тем, что 15 1 зменяют угол между осью результирующего потока возбуждения и осью од.нофазной демпферной обмотки ротора генератора путем изменения величины токов в обмотках возбуждения по продольной и 20 поперечной осям ротора.Сущность изобретения поясняется чер.тежами, где на фиг. 1 представлена прин.ципиальная схема генератора, в котором реализован предлагаемый способ управ 25 ления формой тока, и векторная диаграмма потоков возбуждения этого генератора; на фиг. 2 - 5 - осциллограммы тока гене ратора.Однофазная обмотка 1 статора генератора подключена через коммутирующее1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 устройство 2 на нагрузку 3. На продольной оси ротора уложены демпферная обмотка 4 и обмотка 5 возбуждения. На поперечной оси ротора имеется обмотка б возбуждения, в цепь которой включено внешнее ин. дуктивное сопротивление 7, Результирую. щий поток возбуждения Ф является суммой потоков Ф и Ф, создаваемых обмотками возбуждения 5 и б по продольной и попе. речной осям ротора, и сдвинут на угол относительно оси демпферной обмотки 4.Управление формой тока осуществляется следующим образом. Постоянный ток, гротекая по обмоткам возбуждения 5 и б, создает постоянный магнитный поток возбуждения Ф, ось которого сдвинута относительно оси демпферной обмотки на угол , Если привести ротор генератора во вра. щение с частотой /, то поток возбуждения Ф будет пересекать обмотку 1 и индуктирует.в ней синусоидальную ЭДС частоты //р, где р - число пар плюсов генератора. Под действием этой ЭДС по обмотке 1 и по нагрузке потечет синусоидальный ток частотой //р. Этот ток создает в генераторе пульсирующее вдоль оси обмотки 1 магнитное поле, которое может быть представлено двумя встречно вращающимися с частотой 1 относительно статора полями вдвое меньшей амплитуды. Одно из этих полей относительно ротора неподвижно, а другое пересекает обмотки ротора с частотой 2 / и индуктирует в них ЭДС частотой 2//р, в результате чего по обмоткам ротора будет протекать ток, создающий вдоль продольной оси пульсирующее с частотой 2/ магнитное поле. Поле, пульсирующее вдоль поперечной оси, будет на порядок ниже, так как в цепь обмотки возбуждения до оси д включено дополнительное индуктивное сопротивление 7, Этим полем можно пренебречь,Пульсирующее по продольной оси поле можно разложить на два встречно вращающихся с частотой 2относительно ротора магнитных поля вдвое меньшей амплитуды. Одно из этих полей пересекает обмотку 1 статора с частотой /, а другое - с частотой 3/ и индуктирует в ней ЭДС и ток частоты 3//р. Последний ток также создает по оси обмотки 1 пульсирующее с частотой 3 / магнитное поле, которое также может быть представлено двумя встречно вращающимися с частотой 3/ относительно статора полями, а относительно ротора эти поля будут иметь частоту вращения ги 4,Рассуждая далее аналогичным образом можно убедиться, что ток обмотки 1 будет представлен суммой синусоидальных. то(2 п+ 1)7ков с частотами, где и = О, 1, 2, 3 т. е. в составе тока обмотки 1 будет присутствовать весь спектр нечетных гармоник,Аналогично в составе тока ротора будет присутствовать спектр четных гармоник.Фазы составляющих гармоник тока генератора зависят от угла следующим образом: ср, = ср,(0) - ( - 1), (1) где ср (0) - начальная фаза -ой гармоники тока при= О. При изменении углаизменяются фазы гармоник тока статора и ротора генератора и, следовательно, изменяется его конфигурация, На фиг. 2 приведена осциллограмма кривой тока генератора при=- О, а на фиг. 3 - при= 90 в установившемся режиме.На фиг, 4 и фиг. 5 приведены осциллограммы тока в режиме включения генератора на нагрузку на один полупериод изменения тока при= 0 и 90 соответственно. Практически изменение угла Я достигается путем изменения соотношения постоянных токов в обмотках возбуждения по продольной и поперечной осям.Таким образом, предлагаемый способ управления формой тока синхронного импульсного генератора путем изменения угла между осью потока возбуждения и осью однофазной демпферной обмотки ротора по сравнению с прототипом позволяет расширить диапазон регулирования формы тока синхронного импульсного генератора, так как позволяет регулировать относительный фазовый сдвиг гармоник тока генератора, что невозможно в прототипе,Применение данного способа управления формой тока синхронного импульсного генератора повышает характеристики электромашинных источников в отношении регулирования формы импульсов тока до уровня сложных электронных устройств. Однако в отличие от электронных устройств электромашинный источник прост, надежен и позволяет получить импульсные мощности на несколько порядков выше достижимых в современных электронных устройствах. Другим преимуществом способа унравления формой тока электромашинного импульсного генератора является то, что его применение почти не уменьшает КПД и весогабаритные показатели серийных электромашинных генераторов, в то время как известные способы регулировки конфигурации тока электромашинных генераторов связаны с уменьшением КПД, увеличением веса и габаритов и усложнением принципиальной схемы генератора.811429 Формула изобретения Фиг. I Составитель В. Трегубов Техред 3. Тарасова Редактор Ж, Рожкова Корректор С. файн Заказ 217/228 Изд. М 217 Тираж 759 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патент Способ управления формой тока синхронно импульсного генератора путем регулирования степени электрической несимметрии статора и ротора и изменения спектра гармоник его тока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования конфигурации тока генератора, изменяют угол между осью результирующего потока возбуждения и осью однофазной демпферной обмотки ротора генератора путем изменения величин токов в обмотках возбуждения по продольной и поперечной осям ротора.5Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. 11 атент США3890616, 310-111,1977.15 2. Авторское свидетельство СССР409344, кл. Н 02 К 39/00, 1975.