Стартер-генератор

(19) И 1) 3(51) Н САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ Вспомогательны етов. М., Тран и1.259,77 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ(54) (57) СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР, содержащий бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей; коммутатор, содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное устройство для поднимания щеток, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности в стартерном режиме и уменьшения массы, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом 120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторные пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора, выступы одной пластины размещены в пазах другой пластины, угловой размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньше углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные три группы щеток - над выступами коллекторных пластин.1Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным генераторам, работающим также в режиме двигателя при электропитании от источника постоянного тока, и может быть использовано на подвижных и стационарных энергоустановках, на транспорте.Известны энергоустановки, в которых в качестве источников электропитания применяются бесконтактные генераторы переменного тока, а запуск двигателей таких установок осуществляется с помощью электро- стартеров постоянного тока. В таких установках и стартер и генератор, выполненные в виде отдельных электрических машин, установлены на коробке приводов установки и валы их жестко связаны с валом двигателя 1.Недостатком электрооборудования таких установок является сравнительно большая масса вследствие наличия в нем стартера постоянного тока, который используется только при запуске двигателя установки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стартер-генератор, двигательный режим которого осуществляется при электропитании от источника постоянного тока, а в генераторном режиме вырабатывающий трехфазный переменный ток. Данный стартер-генератор содержит трехфазный синхронный генератор с трехфазной обмоткой якоря, блок вращающихся выпрямителей, мотор-генератор, коммутатор, работающий только в период запуска, и электромагнитное устройство, служащее для поднимания щеток коммутатора после прекращения запуска двигателя, Генератор переменного тока имеет более мощную обмотку якоря чем мотор-генератор, но в стартерном режиме не используется 2.Недостатком этого стартер-генератора является небольшая удельная мощность как в стартерном, так и в генераторном режимах, обусловленная тем, что в обоих режимах его обмотки используются неполностью.В стартерном режиме не используются обмотки синхронного генератора, а в генераторном режиме неполностью используются обмотки мотор-генератора, работающего в качестве возбудителя, рассчитанные на пропускание пусковых токов.Целью изобретения является повышение мощности стартер-генератора в стартерном режиме и уменьшение его массы.Поставленная цель достигается тем, что в стартер-генераторе, содержащем бесконтактный синхронный генератор с трехфазной якорной обмоткой, со встроенным выпрямителем и блоком вращающихся выпрямителей; коммутатор; содержащий статор с двумя группами щеток с клеммами для под ключения к источнику постоянного тока, размещенными над коллекторными пластинами ротора коммутатора, и электромагнитное устройство для поднимания щеток, коммутатор снабжен дополнительно тремя группами щеток, установленными одна относительно другой под углом 120 эл. град и соединенными с якорной обмоткой синхронного генератора, коллекторные пластины выполнены в виде двух полых изолированных друг от друга цилиндров с прямоугольными выступами на одном конце, число которых равно числу пар полюсов генератора, выступы од ной пластины размещены в пазах другойпластины, угловой. размер выступа каждой коллекторной пластины вдвое меньше углового размера ее паза, причем две группы щеток с клеммами для подключения к источнику постоянного тока размещены над периферийными частями коллекторных пластин, а дополнительные три группы щеток - над выступами коллекторных пластин.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого стартер-генератора; на фиг. 2 - конструкция коммутатора с электромагнитным устройством для паднимания щеток, выполненного для восьмиполюсного генератора; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.Стартер-генератор содержит бесконтактный трехфазный синхронный генератор 1 с трехфазной обмоткой якоря 2 и обмоткой 3 возбуждения возбудителя 3, размещенными в статоре 4, обмотку 5 возбуждения генератора, блок 6 вращающихся выпрямителей и обмотку 7 якоря возбудителя, размещенные на роторе 8, коммутатор 9 служащий для преобразования напряжения постоянного тока, подаваемого на клеммы 10, в трехфазное переменное напряжение, вырабатываемое генератором на клеммах А, В и С, электромагнитное устройство 11 для управления положением щеток коммутатора, имеющее обмотку 12 возбуждения, и мост 13 обратного тока, служащий для уменьшения потерь у улучшения коммутации тока в ком, мутаторе.Ротор коммутатора жестко связан с ротором генератора переменного тока, а клеммы А, В и С соедйнены с соответствующими обмотками фаз генератора.Приведенный на фиг. 2 коммутатор сэлектромагнитным устройством для восьми полюсного синхронного генератора содержит ротор, состоящий из токонепроводящего вала 14, на котором закреплены коллекторные пластины 15, выполненные в форме полых цилиндров, имеющих на одном конце прямоугольные выступы, причем выступы 50 одной пластины входят в пазы другой, апромежутки между выступами заполнены диэлектриком 16, и статор, содержащий ярмо 17 электромагнита, обмотку 12 возбуждения, якори электромагнита 18, выполненные из магнитодиэлектрика, на которых закреплены щетки 19, пружины 20 и кожух 21, Между щетками 19 и ярмом 17 должны быть предусмотрены изоляционные прокладки, которые на фиг. 2 не показаны, Щетки, связанные с клеммами А, В и С, размещены в статоре со сдвигом 120 эл, град. Угловые размеры выступов коллекторных пластин 15 в случае восьмиполюсного исполнения генератора, равны 30: В сечении (фиг. 3) показано только по одной щетке на каждую фазу. Практически, для восьмиполюсного синхронного генератора в сечении может быть размещено по четыре щетки на каждую фазу, которые будут сдвинуты друг относительно друга на 90,Работа стартер-генератора осуществляется следующим образом.Стартерный режим стартер-генератора осуществляется при работе генератора пере- менного тока в синхронном режиме, т.е. в режиме частотного пуска. Плавное увеличение частоты напряжения питания обмоток якоря генератора от 0 до требуемого значения, а также синхронизм между полем статора и ротора в процессе запуска обеспечивается благодаря наличию жесткой механической связи между роторами генератора и коммутатора.Для обеспечения возбуждения генератора в начальный момент пуска и при малых частотах вращения, на обмотку 3 возбуждения возбудителя подается переменное напряжение, после раскрутки ротора стартер- генератора до частоты вращения, равной 5 - 10/О от номинальной частоты вращения генератора, на обмотку 3 подается напряжение постоянного тока,В стартерном режиме работы стартер-генератора на обмотку 12 возбуждения электромагнитного устройства 11 подается напряжение питания постоянного тока. Под действием электромагнитной силы якори 18, преодолевая усилия пружин 20, втягиваются в ярмо 17 и прижимают щетки к коллекторным пластинам 15 коммутатора. Напряжение постоянного тока, поданное на клеммы 10 коммутатора через щетки, связанные с этими клеммами, пластины 15 и щетки,4связанные с клеммами А, В, С поступает на фазы генератора 2, по которым начинает протекать ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем обмотки возбуждения генератора возникает вращающий момент, под действием которого ротор генератора, а следовательно, и ротор коммутатора начинают вращаться, При вращении ротора коммутатора клеммы А, В, С поочередно соединяются через связанные с 10 ними щетки, коллекторные пластины 15 ищетки, связанные с клеммами 10 с плюсом и минусом источника постоянного тока и при этом на них вырабатывается переменное трехфа зное напряжение с прямоугольной формой кривой, частота которого соответствует частоте вращения ротора генератора.После окончания режима запуска клеммы 10 и обмотка 12 возбуждения электромагнитного устройства обесточиваются.При этом под действием пружин 20 яко ри 18 вместе со щетками поднимаются.В генераторном режиме работы стартергенератора, обмотка возбуждения возбуди- теля которого подключается к регулятору напряжения, вырабатывает электроэнергию переменного тока со стабильными параметрами.Предлагаемый стартер-генератор за счетиспользования в стартерном режиме более мощных обмоток синхронного генератора и уменьшения массы мотор-генератора, который используется лишь в качестве возбудителя, имеет, в сравнении с известным, более высокую удельную мощность как в стар- терном, так и в генераторном режимах.Таким образом, использование изобретения позволит увеличить мощность систем запуска энергоустановок при уменьшении массы электрооборудования этих установок.Если синхронный генератор имеет явнополюсную конструкцию, возбуждать его в начальный момент пуска не требуется, так как в этом случае он будет развивать реактивный пусковой момент.1050056 г,Г Зимоко едактор А. Шандораказ 8447/53ВНИИп13035,Филиал ПП Составитель Т. КалашТехред И. ВересТираж 687ПИ Государственного комитделам изобретений и отМосква, Ж - 35, РаушскаяП Патент, г. Ужгород, у иковаКорректор АПодписноета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4