Устройство для управления вращающимся выпрямителем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5(5 И Н 936 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде кольцевого ярма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя, полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и якорную обмотку, выполненную в виде катушек, каждая из которых имеет выводы для подключения к одному вентилю вращающегося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного пОлюса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, увели. чения срока службы и улучшения массо- габаритных показателей за счет улучшения условий работы вращающегося выпрямителя, сердечники каждого полюса разделены в аксиальном.направлении, по крайней мере на две части, на каждой из которых расположены катушки обмотки якоря одной полярности, а полюсные наконечники размещены аксиально. 4 Г. А. Ковал ьеви И.Т. Ф ов, иктноитут ков.Ле г АВ- ИТЕлект. р с ыми ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научйо-исследовательский, проеконструкторский и технологический инстяжелого электромашиностроения Харского завода Электротяжмаш им. В. Инина(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ ВЫПРЯМЛЕМ, выполненное в виде обращеннойрической машины, содержащей статвзаимно перпендикулярными синус1056384 45 2. Устройство по и, 1, отличающееся тем, что ярма выполнены витыми, сердечники полюсов выполнены за одно целое с полюсными наконечниками, шихтованными в аксиальном направлении, и установлены с зазорами относительно ярма. Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромашиностроению, и предназначено для применения в системах бесшеточного возбуждения синхронных машин большой мощности с врашаюшимся управляемым полупроводниковым выпрямителем,Известны бесконтактные устройства для управления вращающимся выпрямителем, например, выполненные в виде электрической машины с взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения на статоре и якорной обмоткой на роторе, с блоками формирования управляющих импульсов, число которых равно числу управляемых вентилей 1.Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является устройство, в котором для сокрашения габаритов, на роторе устройства управления устанавливают Т-образные полюса, число которых равно числу фаз возбудителя 12,Недостатками устройства являются низкая механическая и электрическая надежность и неоптимальная форма управляющего импульса в бесшеточных возбудителях турбогенераторов большой мощности,При увеличении диаметра ротора, что, как правило, требуется при размещении устройства управления вблизи вращающегося выпрямителя (для уменьшения длины управляющих цепей, уменьшения трудоемкости и увеличения надежности), в ножке Т-образного полюса и ярме якоря (ротора) возникают чрезмерные механические усилия, несмотря на разгружаюшее действие нажимных фланцев. Это снижает надежность конструкции.При размещении на одной ножке Т-образного полюса двух катушек одной фазы для тиристоров разных плеч моста выпрямителя, которыми они управляют, данные катушки оказываются под полным рабочим напряжением возбудителя, которое, с учетом перенапряжений со стороны нагрузки - обмотки ротора турбогенератора, - может достигать при переходных режимах нескольких тысяч вольт. Это снижает электрическую надежность устройства.При большом числе фаз и малом числе полюсов умеНьшается отношение площади наконечника к площади сечения зубца (сер 5 10 15 20 25 30 35 40 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сердечники полюсов выполнены за одно целое с ярмом, шихтованным в плоскости, перпендикулярной оси врашения, и установлены с зазором относительно полюсных наконечников, шихтованных в аксиальном направлении. дечника) Т-образного полюса, что затрудняет получение импульса заданной скважности.Целью изобретения является повышение надежности, увеличение срока службы и улучшение массогабаритных показателей за счет улучшения условий работы врашаюшегося выпрямителя.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления врашаюшимся выпрямителем, выполненном в виде обращенной электрической машины, содержашей статор с взаимно-перпендикулярными синусными обмотками возбуждения и ротор с шихтованным магнитопроводом в виде кольцевого ярма, сердечников полюсов, число которых равно или кратно числу фаз выпрямителя. полюсных наконечников, которые жестко закреплены нажимными фланцами, и якорную обмотку, выполненную в виде катушек, каждая из которых имеет выводы для подключения к одному вентилю вращающегося выпрямителя, а катушки обеих полярностей каждой фазы размещены на сердечнике одного полюса, сердечники каждого полюса разделены в аксиальном направлении по крайней мере на две части, на каждой из которых расположены катушки обмотки якоря одной полярности, а полюсные наконечники размещены аксиально.Кроме того, возможно выполнение устройства, при котором ярмо выполняется витым, сердечники полюсов выполняются за одно целое с полюсными наконечниками, шихтованными в аксиальном направлении и устанавливаются с зазором относительно ярма.Возможно также выполнение устройства, при котором сердечники полюсов выполняются за одно целое с ярмом, шихтованным в плоскости, перпендикулярной оси врашения, и устанавливаются с зазором относительно полюсных наконечников, шихтованных в аксиальном направлении,На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (вариант выполнения с а = 1 для мостовой схемы выпрямления), продольный разрез; иа фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - вариант выполнения устройства с а = 2 для схемы выпрямлениязвезда с нулевым выводом, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, поперечный разрез.Число полюсов статора устройства для управления вращающимся выпрямителем 2 р = 4, а число фаз якоря (ротора) гп =. 5,5Статор устройства (фиг. 1) имеет неявнополюсный сердечник 1 с двумя (или более) распределенными синусными обмотками 2 и 3, смещенными на 90 эл.град;друг относительно друга.Якорь устройства имеет шихтованные 10 полюса 4, содержащие полюсные наконечники 5 и сердечники 6, число которых равно или кратно а, где а - число параллельных цепей в фазе возбудителя. Длина полюсного наконечника 5 - максимально возможная из конструктивных соображений, а ширина радиального сердечника 6 - минимально возможная из технологических соображений и электромагнитного расчета.На сердечниках 6 расположены катушки 7, ярмом 8 якоря служат намотанные из изолированной электрической стали (или другого ферромагнитного материала) кольца. Фланцы 9 имеют приливы с пазами и отверстиями, к которым изолированными (или из изоляционного материала) болтами 10 крепятся полюса 4. Полюса изоли рованы от приливов прокладками 11. Фланцы 9 имеют также цилиндрические части, которые удерживают от действия центробежных сил катушки 7 и витые ярма 8.Все элементы якоря (ротора) собраны на втулке 12 и закреплены гайкой 13 (возможно любое другое известное крепление), между радиальными сердечниками 6 и ярмами 8 имеются зазоры 14. Сердечники 6 и наконечники 5 выполнены шихтованными в аксиальном направлении.Во втором варианте выполнения устройства статор 1 (фиг. 3 и 4) такой же, как и для первого варианта. На якоре (роторе) (фиг. 3) полюса 4 имеют зазор 14 между полюсными наконечниками 5 и сердечниками 6. Сердечники 6 при этом являются зуб цами шихтованного ярма 8, т,е, имеют шихтовку в плоскостях, перпендикулярных оси вращения, а наконечники 5 - в аксиальной плоскости. Фланцы 9 имеют отверстия либо пазы, в которые устанавливаются полюсные наконечники 5, изолированные от фланцев 45 прокладками 11. Наконечники 5 могут быть разбиты на отдельные секции и иметь вырезы по краям, с целью уменьшения механического зазора 15 (показано штрих-пунктиром). Элементы якоря собраны на втулке 13 и закреплены гайкой 13.Устройство работает следующим образом.При обтекании постоянными токами обмоток 2 и 3 создается результирующая намагничивающая сила. Поскольку наконецник 5 полюса 4 якоря простирается на всю длину машины, в нем собирается весь поток, проникающий под действием этой намагнцчивающей силы в полюс. При вращении якоря с постоянной скоростью поток во времени имел бы синусоидальную форму, но насыщение радиальных сердечников срезает вершину этой синусоиды, и поток, проникающий в катушки 7, имеет форму во времени, близкую к трапеции. Благодаря этому ЭДС, наводимая в обмотках якоря, имеет пикообразную форму во времени. Скважность импульсов определяется отношением длины наконечника 5 и аксиальной ширины сердечников 6.В предлагаемом устройстве полюса якоря (ротора) не нагружают центробежными силами радиальные сердечники и ярма и, таким образом, снижаются ограничения по механическим нагрузкам, присущие известному устройству.В предлагаемом устройстве катушки якоря несут только по одной обмотке, что повышает электрическую надежность, по сравнению с известным устройством.Скважность импульсов в устройстве определяется соотношением аксиальных размеров радиального сердечника и полюсного наконечника, в связи с чем снижаются ограничения по этому параметру на соотношение между числом фаз и полюсов, благодаря наличию технологических зазоров, обеспечивающих механическую развязку частей магнитопровода ротора.Тот факт, что механические усилия не влияют на аксиальную ширину радиального сердечника, позволяет в предлагаемом устройстве получить импульсы с более крутым фронтом, чем в изместном устройстве. Это преимущество сохраняется практически для любых соотношений числа полюсов и фаз.Так как в предлагаемом устройстве снимаются ограничения по механическим нагрузкам, присущие известному устройству, то в качестве материала радиальных сердечников может быть использован материал с более низкими прочностными, но более высокими магнитными свойствами, что позволит получить дальнейшее улучшение качества сигнала..К ре Составитель ТТехред И. ВТираж 687ПИ Государственнделам изобретенМосква, Ж - 35,П Патент, г. У ВНИИпо113035,лиал ПП ашниковар М. Демчик КорректоПодписноомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5д, ул. Проектна гоий и аушжгоро