Электрический генератор

) Авторыизобретения нов и Д. А, Бут А. И ационный институ овский ордена Ленинаимени Серго Орджоник(73) Заявитель носится к алектрическимт быть использовано для оанергии в системах, усоторых не допускают приме- контактов и связаны с ом, остановом и измене- ращения и частоты тока,ение машинам и може получения электр ловия работы к ненни щеточных быстрым запуск чием скорости ммутатормагннтные на статоиые и ко юцне мотки овленный из магниявляется коммутаотокаф.укторных и коммутввляется наличие тяение лого ротора.Известен алектрическижвщий статор Ю якорныозбудительнчередующодящими иположенным генератор, соми индуктивным ым контуром, а имися по окружнонепроводящими и против якортушками и в вкже ротор с сти высокопров астками, рас х катушект Известны нидуктоные генераторы, нмполюсы и якорныере, а их ротор, иаготтомягкого материалатором магнитного пНедостатком индторных генераторов я ЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕН ЕРА ТОР Недостатком генератора является сложность. регулирования выходного напряженияи частоты, достигаемого лишь при одновременном согласованном изменении емкостивозбуднтельного контура и скорости рото-ра, поскольку генератор работает толькопри резонансе механической частоты вращения ротора и электрической частотыСС -контура. Другим недостатком параметрического генератора является боль-шие габариты и вес иэ-за наличия емкости, рвссчитаннои-на "полную мощность генератораЦелью изобретения является упрош 35 регулирования выходного напряжения ичастоты электрического генератора, а так-же уменьшение его габаритов и веса.Для атого в электрическом генераторе, и содержащем статор с якорными индуктив 20 ными катушками и возбудительным контуром, а также ротор с чередующимися поокружности высокопроводяшими и непроводящими участками, расположенными против якорных катушек, возбудительный кон664264 3тур яып ч.цец в виде последовательновкпюче Йн ых баллж.Тн Ой индухтивн ости н- нстоцннка постоянного тока н подключенк зажимам якорных катушек, являюшнмсявыходными эажвмами генератора,5На фиг. 1 приведен предлагаемый генератор, продольный разрез; фнг. 2 - тоже, поперечный разрез; фнг. 3 - электрн " ческая"схема предложенного гейератора,Рер генерат ра содержнт втулку 1,на которой закреплены идентичные звез 19дочки 2 с выступами 3 нэ прочного высокопроводяшего немагнитного материала.На статоре с помощью кольца 4 закрепле:ны якорные индукторные катушки 5, разме-.щенные:по окружности и охваченные собеих сторон роторнымн выступами, К зажимам катушек 5, являющимся выходнымизажимами генератора, подключен возбудятельный контур, содержащий регулнруемувЭДС постоянного тока 6 с балластной нн21дукгйвностью 7, К выходным зажнмамподсоедннена внешняя цепь с омической,безнндуктнвной нагрузкой 8, Для пмуче-ния в нагрузке импульсов тока одного25направления один нэ выходных зажимовможет соеднняться с якорными катушками- ./.через вентиль 9. Снижение влияния обраных напряжений на возбудительяыйконтурмоЖет достигаться с помощью последоваЗфтельного включения в него вентиля 10 ма-лой мощности. -Якорные индуктивные катушки соединяются с помощью коммутационных элементов 11,12,13, Прн замкнутых элементах311, 13 н разомкнутых элементах 12 катушки соединены параллельно, при замкнутых элементах 12 и разомкнутых элементах 11, 13- последовательно.Работа генератора основана на периодическом изменении нндуктнвности якорных катушек, приводящем к наведенню вних рабочей ЭДС, Катушки питаются постоянным, током от воэбуднтельного контура я создают первичное магнитное поле: 4Ротор вращается со скоростью, йри уо" рой выполняется условие %,=,6, бОЬ д 4где Д , - эффективное магнитное число Рейнольдса роторного выступа,фо = 4 о1 Мм, б - удель- мная проводимость материала выступа,О - линейная скорость выступе,его ширина, д - толщина выступа, бсредннй днаметр якорной катушки, Известно, что при Я М 1 чагнитное поле 43практически не проникает в, движущуюсясреду и роторные выступы могут рассматряваться как йдеальнйе магййтйыеэКранй,условие ц77 1 легкроализуетс:я, 1 с -лн, например, К - 2 1.0 1/Ом м, Цф200 м/с, )0,1 м, - й 0,1, тоЯ =50.Таким образом, прн вращении роторакаждая якорная катушка периоднческн экранируется роторнымн выступамн, что меняет ее ннпуктивность, а следовательно,пгаосцеепленне н приводит к наведениюрабочей ЭДС. Переменная ЭДС якорныхкатушек будет питать током нагрузку, обладающую малой индуктивностью (внутреннее индуктивное сопротивление якорной катушки, нмеюшей в определенный моментвремени максимальную ЭДС н питающейтгком нагрузку, также мало, так как катушка экраннрована выступами). Ток, создаваемый рабочей ЭДС в воэбуднтельномконтуре, будет мал благгааря балластной,индуктивностн, Этот ток может испольэоЪваться для зарядки источника возбудительного контура, если в цепи последнего поместнть вентиль,Возможно последовательное я параллельное соединения катушек, 5,Прн последовательном соединении якор.ных катушек (замкнуты коммутаторы,12) и их синфазной работе генератор обеспечнт высокое напряжение на нагрузке.Прн параллельном соединении якорных катушек замкнуты коммутаторы 11, 13) генератор создает в нагрузке больше той ка. Кроме того, в последнем случае возможна не синфазная работа катушек, ког да катушкою экраняруются выступами со сдвигом во времени. Таким путем можно регулировать форму выходной ЭДС во врс меня,Прн отсутствии синфазности катушек целесообразно в цепь каждой катушки по местять вентиль для, их взаимной электрической отстройкн. При большом числе катушек н соответствующем сдвиге фаэ ЭДС можно получать на выходе генератор. ра.практнческн постоянное напряжение.Возможна рабта генератора на самовозбуждейин, когда вместо вспомогателЬ. ного источника тока в возбудительном контуре частично используется основная. рабочая ЭДС якорных катушек. В частности, прн определенном сочетании параметров генератора схема самовозбуждения может быть построена так, что воэ-.будительный контур: будет состоять из одной балластной индуктнвности (при условия, что в ветвях ц якорными катушками помещены вентнльные диоды) яля нэ-.664264 балластной нндуктивностн и вентильн огоди ода,Потери, возникающие в роторных выступах из-за вихревых токов, могут легкоотводиться благодаря относительно боль- Ушой поверхности и малой массе ротора.Для этих целей может использоватьсяжидкостное испарительное охлаждение,Эффективность работы генератора псвышается с ростсв Я, так как lри1 Обольших Я п роль электрических потерьв выступах по сравнению с полезной электромагнитной мощностью убывает пропорционально 1 Я% щЯкорные обмотки могут интенсивно ох- Мпаждаться впл, ть до криогенных температур, Возможно использование гиперпроводниковых и сверхпроводниковых якорныхкатушек. Рггорные выступы также мсгутбыть сверхпроводниковыми,Помимо изображенной на фиг. 1,2 дисковой конструкции, возможна цилиндрическая конструкция генератора, когда осикатушек направлены радиально, а роторные выступы ориентированы вдоль оси,генератора.Внутренние полости якорных катушеки пространство, окружающее якорныекатушки и роторные выступы, могут содержать шихтованные ферромагнитные сер- ЗОдечники для увеличения первичного магнитного потока.В генераторе возможен трансформаторный вывод электрической мощности с помощью цепей; индуктивно связанных сИякорными катушками.Предложенная электрическая машинаможет работать в двигательном режиме, а 6также как преобразователь низкого напряжения постоянного тока в высокое напряжение переменного или постоянного тока,.По предварительным оценкам в предлагаемом генераторе можно расширить диапазон регулирования выходного напряжения и частоты в 8-10 раз и упростить регулирование и, кроме того, уменьшить вес и габариты генератора примерно в 1,5- 2 раза за счет замены емкос гной батарви источником постоянного тока. ф ормула изобре гения Электрический генератор, содержащийстатор с якорными индуктивными катушками и возбудительным контуром, а также ротор с чередующимся пь окружностивысокопроводящими и непроводящими участками, расположенными против якорных катушек, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощейия регулирования выходного напряжения и частоты, а такжеуменьшения габаритов и веса, возбудительный контур выполнен в виде последовательно включенных балластной индуктивности и источника постоянного тока и подключен к зажимам якорных кату шек,явйпощияся выходными эажимамягенератораИсточнйки информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Патент США Ж 3470408,кл. 310-168, 1967.2, Авторское свидетельство СССРМ 36351; кл.Н 02 19/28, 1928,Тираж 856 Подпиосударственнсяо ксмитета СССРо делам иаобретений н открытийосква, Ж, Рауаская наб., д. 4/5 113035,г. Ужгород, ул, Г 1 роектнаа ППП Па Составнтелй А. КецарисРедактор Ю, Челюканов Техред, М. Петко Корректор Г Навар3