Электромашинный генератор периодических импульсов тока

СОЮЗ СОаЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09) 111) 1)4 Н 02 К 25/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (71) Н У 72 нт ИЭД АН УС с.34.орское свиде88, кл. Н 03 ьство СССР 3/00, 1980ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 4280020/24-0707.07.8723.01.89. Бюл. У 3Институт электродинамикиА ССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1094114, кл. Н 02 К 25/00, 1982.Дружинин А.С., Кучинский В.Г,Расчет нагрузочных характеристиккомпрессорного генератора. ПрепринтНИИЭФА, У П-Б, Л., 1982, с.34.Подольцев А.Д. Анализ энергетических характеристик ударного электромашинного генератора компрессорного типа при работе на омическую,емкостную и индуктивную нагрузки.Препри СР, У 432, Киев,1985,Авт телВ 9348 К 54) ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ГЕНЕРАТОРПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашиннымисточникам импульсной энергии, вчастности к источникам питания периодическими импульсами тока электрофизических установок. Целью изобретенияявляется увеличение импульсной мощности и амплитуды тока, снижение мощности возбуждения и повышение надежности, Генератор содержит шихтованный сердечник статора с однофазнымиосновной 1 и дополнительной 2 обмотками, смещенными на 90 эл.град друготносительно друга. Выводы основнойобмотки 1 статора через неуправляемыйвентиль 7 подключен к нагрузке 6, ачерез управляемый вентиль 5 - к источнику начального тока возбуждения.На шихтованном сердечнике ротора генератора расположена однофазная об14535 мотка ротора 8, выполненная коротко- замкнутой в виде массивных рамок электрически изолированных от сердечника и размещенных соосно. Выводы дополнительной обмотки 2 статора подключены к источнику начального тока возбуждения, выполненному в виде источника ЭДС 3 и дросселя 4, В пред 39лагаемом устройстве поставленная цельдостигается путем каскадного принципапостроения генератора и отсутствиящеточно-контактных узлов в силовойцепи генератора, что позволяет повысить величину тока, протекающего внагрузке, и надежность работы генератора. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашинным источникам импульсной энергии, и может быть использовано в системах импульсного питания при электрофизичес ких исследованиях и на автономных объектах. Цель изобретения - увеличение импульсной мощности и амплитуды тока, 10 снижение мощности возбуждения, повышение надежности генератора.На чертеже показана принципиальная схема генератора в момент компрессии магнитного поля основной обмотки статора.Генератор содержит шихтованныймагнитопровод статора с однофазнойосновной обмоткой 1 и дополнительной однофазной обмоткой 2, обмотки 201 и 2 смещены на 90 эл.град однаотносительно другой,Дополнительная обмотка 2 подключена к источнику начального тока возбуждения, содержащему 1,:точник 3 напряжения и дроссель 4. Дополнительная обмотка 2 через управляемый вентиль 5 подсоединена к основной обмотке статора 1, которая имеет клеммыдля подключения к нагрузке 6 черезнеуправляемый вентиль 1. Ротор 8 генератора содержит шихтованный магнитопровод, на котором размещена оцнофазная обмотка, выполненная в видемассивных короткозамкнутых рамок 35размещенных соосно и электрическиизолированных от шихтованного магнитопровода ротора,Предлагаемый генератор по существу представляет собой каскад из двух 40компрессионных генераторов, смещенных в одной конструкции. При этом первая ступень генератора образована однофазными дополнительной обмоткой статора и обмоткой ротора, а вторая ступень - основной обмоткой статора и обмоткой ротора. Первая ступень предназначена для создания начального тока возбуждения во второй ступени генератора, являющейся силовой и создающей импульс тока в нагрузке. Тот факт, что вторая ступень служит в качестве нагрузки для первой ступени, позволяет говорить о каскадном принципе построения генератора.Генератор работает следующим образом.Ротор генератора вращается с угловой частотой Ы, В исходном состоянии, когда магнитные оси дополнительной обмотки 2 и обмотки ротора 8 смещены на 90 эл.град, источник 3 напряжения создает в дополнительной обмотке 2 статора начальный ток возбуждения . При повороте ротора на 90 эл.град обмотка ротора 8 демпфирует магнитный поток дополнительной обмоткой 2 статора. При этом в случае открытого управляемого вентиля 5 в дополнительной обмотке 2 генерируется импульс тока 1 1, который протекает по основной обмотке 1 статора. Таким образом, на первом этапе работы генератора обеспечивается создание начального тока в основной обмотке 1 статора. На втором этапе, при повороте ротора еще на 90 эл. град, обмотка ротора 8 демпфирует магнитный поток основной обмотки 1 статора, При этом в этой обмотке генерируется импульс тока х, протекающего по нагрузке 6. Процесс периодически повторяется после поворота ротора на3 1,45 3539где 1,ной обмотке 1 статора, а следовательРотор генератора имеет только однуобмотку 6, выполненную короткозамкнуГк- 2,2 -сО Ь 1 1 - 2(2) Поскольку токявляется выходоным током первой ступени, то 1 2 35 о1 о Л; ГДЕ Л;, - КозффИЦИЕНтусиления тока в первой ступени. Сучетом этого, исходя из равенства11 ы,: 1. ю, где со, - числоо 1 овитков обмотки первой ступени; ивчисло витков силовой обмотки второйступени, получаем соотношение м,/со =-/ = Л . Это условие не проо отиворечит изложенному ранее условию.45 Оно является определяющим при ненасыщенном железе, но сводится к условию (2), когда степень насыщения железа при токе, равном начальному,выбрана более высокой, вследствиечеГО коэффициенты 1 Е МОГУгиметь более низкое значение. Такимобразом, в общем случае отношениечисла витков дополнительной обмотки2 статора к числу витков силовой обмотки 1 статора в предлагаемом генераторе должно лежать в пределах 2 (( ы,/ ы20. При этом использование пе, вой ступени генератора наибо.лее эффективно. 180 эл.град. Наличие управляемого вентиля 5 в цепи дополнительной обмотки 2 статора позволяет регулировать (уменьшить) частоту следования импульсов тока возбуждения в основно, регулировать частоту силовых импульсов в нагрузке 6. Наличие двухвентилей 5 и 7 в схеме генераторапрепятствует протеканию токов обратного направления в обмотках статорагенератора, которые могли бы снизитьэффективность генерирования импульсной мощности. той одноосной. Это приводит к тому,что, например, в момент совпаденияосей магнитного потока основной обмотки 1 статора и обмотки 8 роторапоследняя не препятствует созданиюмагнитного потока дополнительной обмотки 1 статора, обеспечивая тем самым возможность запасания в ней начальной магнитной энергии. Лобовыечасти основной обмотки 1 статора иобмотки ротора 8 целесообразно приблизить к области воздушного зазорадля усиления магнитной связи междуними. При этом повышается степенькомпрессии рабочего магнитного потока и увеличивается ток в нагрузке.На первом этапе работы генератора,когда происходит генерирование импульса начального тока возбужденияв основной обмотке 1 статора, клеетместо работа компрессионного генератора с обмотками 2 и 8 на индуктивную нагрузку, в качестве которой выступает основная обмотка 1 статора.Отсюда для оптимального согласованияэтой индуктивной нагрузки с внутренней индуктивностью генератора необходимо, чтобы индуктивность основнойобмотки 1 статора была приблизительно равна минимальной эквивалентноииндуктивности дополнительной обмотки2 статора Г 3, 4 , которая достигается в момент максимального демпфирования ее потока обмоткой ротора 8.Это условие достигается соответствующим выбором числа витков обмотокстатора из условия оптимального согласования, согласно которому индуктивность обмоток генератора должнаудовлетворять равенству1-- (1-2)1(1)1 с- индуктивность основной об"мотки 1 статора;индуктивность дополнительной обмотки 2 статора;кратность изменения эквивалентной индуктивностидополнительной обмотки 2,являющаяся конструктивным 10 параметром 1-й ступени.Учитывая, что индуктивности пропорциональны квадрату числа витковобмоток, а Е ., = 10-400, получаемрекомендуемое соотношение чисел витков основнойи дополнительной М,обмоток статора Второе важное условие, которомудолжно соответствовать соотношениечисел витков основной и дополнительной обмотки для достижения наибольших значений,1 , вытекает из 25фнеобходимости при возбуждении каждойступени генератора избегать чрезмерного насыщения железа, т.е. иметь взазоре индукцию, близкую к индукциинасыщения в точке перегиба кривойнамагничивания при начальном токевозбуждениядля первой ступении.для второй ступени.Составитель Т.КалашниковаРедактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор М.Васильева ю 3,4.Заказ 729652 Тираж 645 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР33035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул . Проектная, 4 5 14535Использование изобретения позво ляет увеличить импульсную мощность и амплитуду тока в нагрузке и снизить мощность, потребляемую цепью возбуждения за счет каскадного прин 5 ципа построения генератора, а также повысить амплитуду импульсов тока и надежность работы генератора за счет устранения щетачных контактов в сила О вой цепи, ограничивающих величину генерируемого тока.Расчеты показывают, что импульсная мощность генератора превышает величину импульсной мощности одно В ступенчатого генератора более чем в 160 раз. Наличие предварительной ступени усиления позволяет снизить величину мощности, потребляемой цепью возбуждения, так как часть требуемой мощности возбуждения потребляется с вращающегося вала генератора.Отсутствие щеточного контакта в силовой цепи предлагаемого генератора снимает ограничепие на величину 25 тока в нагрузке и позволяет генерировать импульсы больших токов прн умеренных значениях напряжения, которые могут быть использованы, например для импульсной сварки, 30 Формула изобретенияЗлектрамашинный генератор перио- дических импульсов така содержащий шихтованные сердечнг.и ра"аря и статора, обмотку ротора и аскат,.ную аб 39 6мотку стагора, выполненные однофазными, клеммы для подключения к нагрузке через первый коммутирующий аппарат, второй коммутирующий аппарат и источник начального тока возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения импульсной мощности и амплитуды тока, снижения мощности возбуждения и повышения надежности, он снабжен дополнительной однофазной обмоткой статора, смещенной на 90 элград относительно основной, число витков дополнительной обмотки статора превышает число витков основной обмотки статора в 2- 20 раз, первый коммутирующий аппарат выполнен в виде неуправляемого вен.тиля, обмотка ротора выполнена короткозамкнутой в виде массивных рамок, размещенных соосно и электрически изолированных от сердечника ротора,клеммы для подключения к нагрузке соединены с выводами основной обмотки статора, подключенными к источнику начального тока возбуждения через второй коммутирующий аппарат, выполненный в виде управляемого вентиля, выводы дополнительной обмотки статара подключены к источнику начального тока возбуждения, встречно о отношению к которому включен управляемый вентиль, при этом управляемый и неуправляемый вентили соединены друг с другом одноименными выводами.