Униполярный компрессионный генератор

(71) Научно-исследовательядерной физики при Томскоческом институте(56) 1. Ргосеес 1 прз ой 31 пгегпаг.опа 1 Рц 1 вей Родегепсе, 1 ипе, 1981, с. 1372. Там же, с. 134,(54) (57) УНИПОХ 1 ЯРНЬЙ ГЕНЕРАТОР, содержащи цами, примыкающими к нитные шихтованные с расположенными по окружности одинаковыми полюсами и установленными наних одинаковыми импульсными обмотками, соединенными последовательнопосредством скользящих контактов,катушки обмотки возбуждения, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД за счет уменьшения потерь мощности в цепи возбуждения, катушки обмотки возбуждениявыполнены кольцевыми и размещены сторцов статора, импульсные обмоткиротора и статора выполнены с выводами на противоположные торцы ротора и статора, а корпус, его фланцыи вал выполнены из ферромагнитногоматериала.Изобретение относится к электромашинным импульсным генераторам компрессионного типа, .использующимпринцип сжатия магнитного потока, иможет найти применение при питании 5электрофизических установок импульсами сильного тока.Известны компрессионные генераторьг, имеющие вал, корпус с размещенными в нем ферромагнитными шихтован Оными ротором и статором с расположенными по окружности одинаковыми полюсами, на которых уложены одинаковые импульсные обмотки, соединенныепоследовательно посредством скользящих контактов. При вращении роторатакого генератора индуктивность его,импульсных обмоток пульсирует вслед-ствие того, что в одном положенииротора импульсные обмотки оказываются включенными согласно и имеютмаксимальную индуктивность, а в другом - встречно и имеют минимальнуюиндуктивность. Если к этим обмотками нагрузке подключить источник возбуждения, то через них протекает ьщпульсный ток 1,Недостатком этих генераторов является необходимость протекания им 30 пульсного тока через источник возбуждения при непосредственном его подключении к генератору и нагрузке или необходимость введения дополнительных мощных элементов (дроссели, вентили, коммутаторы) для разделения З 5 цепи возбуждения и нагрузки. Все это приводит к усложнению, удорожанию и уменьшению надежности систем возбуждения и питания нагрузки от такого генератора.Наиболее близким к изобретению го технической сущности и достигаемому результату является униполярный компрессионный генератор, имею" щий вал, размещенные в корпусе Фер ромагнитные шихтованные ротор и статор с расположенными по окружности одинаковыми полюсами. На полюсах уложены одинаковые импульсные обмотки, соединенные последовательно через скользящие контакты. Статор снабжен обмоткой возбуждения в виде катушек, расположенных вдоль оси машины на тех же полюсах, что и импульсная обмотка. При вращении ро тора и подключении обмотки возбуждения к источнику электрической .энергии в результате пульсации индуктивности импульсных обмоток и на ведения в них переменного напряжения от магнитного потока возбуждения через импульсные обмотки и нагрузку протекает импульсный ток, магнитный поток которого, сцепляясь с витками обмотки возбуждения, вызывает пульсацию тока возбуждения. Амплитуда тока возбуждения для опытной модели такого генератора в 2- 3 раза превосходит величину, необходимую для создания требуемого по" тока возбуждения 2 .Недостатком таких генераторов является значительная пульсация тока возбуждения которая приводит к снижению КПЧ вследствие повышенных потерь в цепи возбуждения.. Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения потерь мощности в цепи возбуждения.Цель достигается тем, что в униполярном компрессионном генераторе, содержащем корпус с Фланцами, прилегающими к валу, шихтованные ферромагнитные ротор и статор с расположенными по окружности одинаковыми полюсами и установленными на них одинаковыми импульсными обмотками, соединенными последовательно посредством скользящих контактов, катушки обмотки возбуждения последние выполнены кольцевыми и размещены с торцов статора, импульсные обмотки ротора и статора выполнены с выводами, на противоположные торцы ротора и статора, а корпус, его Фланцы и вал выполнены из Ферромагнитного материала. На Фиг. 1 схематически изображенгенератор, продольный разрез; наФиг. 2 " то же, частичный разрез вдругой проекции; на фиг. 3 - схемачасти ротора,Генератор содержит шихтованныйФерромагнитный статор 1, шихтованныйФерромагнитный ротор,2, две кольцевые катушки обмотки 3 возбуждения,расположенные у торцов статора ивключенные между собой последовательно и. встречно, путь 4 протекания магнитного потока возбуждения,ферромагнитный корпус 5, ферромагнитные Фланцы корпуса б, скользящиеконтакты 7, ферромагнитный вал 8,вводы 9 и выводы 10 импульсной обмотки статора, расположенные у проти"воположных торцов статора, вводы и,выводы 11 и 12 импульсной обмотки ротора, расположенные у противоположных торцов ротора, импульсную обмотку 13 статора, расположенную на одинаковых полюсах, импульсную обмотку 14 ротора, расположенную на одинаковых полюсах, одинаковый полюс ротора 15, путь 16 протекания импульсного магнитного потока, полюс статора 17, проводники 18-20 импульсной об мотки ротора, в которых наводятся униполярные ЭДС.Компрессионный генератор работает следующим образом.Ротор 2 и вал 8 при отключенном 15 возбуждении и нагрузке приводным двигателем разгоняются до необходимой скорости. Затем обмотка 3 возбуждения подключается к источнику питания (не показан). Две кольцевые катушки 20 обмотки возбуждения 3, включенные последовательно и встречно между собой, создают униполярный магнитный поток 4 возбуждения в статоре 1, роторе 2 и воздушном зазоре между ними. Чля соз дания потока 4 при относительно малых ампервитках обмотки возбуждения 3 кор пус 5, баланды корпуса 6 и вал 8 должны быть ферромагнитными и образовывать с ротором 2 и статором 1 замкну-з 0 тый магнитопровод. В движущихся проводниках импульсной обмотки 14 ротора :наводятся униполярные ЭДС. Однако в проводниках, образующих полный виток импульсной обмотки 14 ротора вокруг35 полюсов 15, эти ЭЧС направлены навстречу друг другу и не вызывают электрического токаВ свою очередь в проводниках, образующих неполный виток импульсной обмотки 14 ротора вокруг полюсов 15 и подсоединенных к выводам 12, униполярные. ЭДС не уравновешены и вызывают при наличии замкнутой цепи электрический ток. Таким. образом, для возбуждения электрического тока необходимо выполнение импульсной обмотки ротора 14 с выводами 11 и 12 на противоположные торцы ротора 2.При вращении ротора 2 его полюса 15 перемещаются относительно полюсов 17,статора, что приводит к пуль.сации индуктивности импульсных обмоток 14 ротора и 13 статора, соеди,ненных посредством скользящих кон ,тактов 7. В результате при подключении нагрузки к импульсным обмоткам 13 и 14 через них, вводы 9 и вы 752воды 10, скользящие контакты 7, вводы 11 и выводы 12 протекает импульсный ток. Для большей пульсации индуктивности импульсных обмоток 14 ротора и 13 статора, а следовательно, импульсного тока импульсные обмотки 14 ротора и 13 статора должны быть одинаковы. Поэтому импульсная обмотка 13 также выполняется с выводами 9 и 10 на противоположные торцы статора 1. Импульсный поток 16 замыкается через полюса 15 ротора и 17 статора, не сцепляясь с витками обмотки 3 возбуждения и не вызывая тем самым пульсаций тока возбуждения.Отсутствие пульсаций позволяет уменьшить потери мощности в цепи возбуждения, которые определяются сопротивлением обмотки возбуждения и током, необходимым для создания требуемого потока. возбуждения. В известном компрессионном генераторе с обмоткой возбуждения на полюсах статора наличие пульсаций потока возбуждения приводит к большим потерям мощности в цепи возбуждения по сравнению с предлагаемым генератором, так как действующее значение пульсирующего тока больше его постоянной величины, необходимой для создания требуемого потока возбуждения.При таком выполнении генератора магнитный поток возбуждения замыкается через статор, ротор, вал и корпус. В результате в зазоре между ротором и статором создается униполярный магнитный поток возбуждения, Что обеспечивает при вращении ротора наведение униполярных ЭЦГ в проводниках импульсной обмотки ротора, перпендикулярных потоку возбуждения и вектору окружной скорости, направление которых определяется по правилу правой руки.Под действием этих униполярных ЭДС и переменной индуктивности импульсных обмоток при подключении к ним нагрузки протекает импульсный ток. Обмотка возбуждения может выполняться либо из одной кольцевой ка- тушки, расположенной с одной стороны статора, либо из двух одинаковых кольцевых катушек, расположенный по обе стороны статора и включенных между собой последовательно и встречно для создания униполярного магпнт1121752 Составитель А. ТрепутневаРедактор Л. Веселовская Техред А.Ач Корректо Розман 2 Тираж 66ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 113035, Москва, Ж,Заказ 7994/ исное ного комитета СССРний и открытийаушская наб., д. 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ного потока возбуждения в воздушном зазоре.По с равнению с базовым объектом предлагаемый генератор имеет следующие преимущества: более простая обмотка возбуждения, состоящая из одной или двух кольцевых катушек при лю:бом количестве полюсов (у базового объекта число катушек равно количест ву полюсов); за счет отсутствия пульсаций тока возбуждения и меньшегочисла катушек зкономнтся медь.Таким образом, предлагаемый ком прессионный генератор является экономичной машиной и может найти применение для питания низкоомной нагрузки импульсами сильного тока счастотой в сотни герц.