Однокорпусный тяговый электроагрегат

СОЮЗ СОВЕТСНИХШ 4 ФЬЩНЕСИИКРЕСПУБЛИН зш Н 02 К 19/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОЮ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода "Электротяжмаш" им. В.И. Ленина (53) 621.313.322 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР, У 589155, кл. Н 02 К 16/00, 1976.2. Дополнительный патент Франции У 96156, кл. Н 02 К, 1972.(54)(57) 1. ОДНОКОРПУСНЫЙ ТЯГОВЫЙЭЛЕКТРОАГРЕГАТ, содержащий статор в ЯО 1101980 А виде двух коаксиально размещенныхмагнитопроводов, на которых установлены выходные обмотки, расположенныймежду ними ротор с равномерно размещенными на нем полюсами и обмоткувозбуждения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения массыи габаритов и расширения областиприменения, ротор снабжен двумя группами полюсных наконечников, выполненными с различными коэффициентамиполюсного перекрытия, установленнымисоответственно напротив внешнегои внутреннего магнитопроводов, инасьшающимися магнитными шунтами,размещенными между соседними полосными наконечниками одной группы, аобмотка возбуждения выполнена в видекатушек, установленных на полюсах.1101980 2, Электроагрегат по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что насыщающиеся магнитные шунты выИзобретение относится к электро- машиностроению, в частности к агрегатам переменного тока, обеспечивающим питания нагрузок с различными парамет. рами по току и напряжению. 5Известны однокорпусные электрические агрегаты с двумя якорями и с двумя йндукторами, размещенными коаксиально, что позволяет сократить общую длину машины11. 10Недостатком таких машин является увеличенный наружный диаметр.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результатук изобретению является электрическая 5машина со статором, в котором размещены коаксиально два якоря, обмоткикоторых имеют раздельное регулирование через выпрямительные блоки натиристорах и генераторы управляющих 10имнульсов, и с расположенным междуякорными кольцами одним общим ротором, выполненным в виде консольноразмещенного на валу остова с сердечниками полюсов возбуждения одноименнополюсного индуктора. Обмотка индуктора размещена на замыкающем потокротора участке ярма статора Г 23. Недостатками известного устройства 30 являются сложность системы регулирования выходных напряжений якорньпс обмоток, связанная с применением дополнительных полупроводниковых преобразователей, н соответственно мень-.З 5 шая надежность системы в целом, не" удовлетворительные массогабаритиые показатели вследствие применения одноименнополюсного индуктора, который требует выполнения дополни тельного участка ярма на статоре, замыкающего магнитный поток ротора, а также невозможность использования агрегата в ряде случаев из-за бопь" шой величины изменения выходного на" пряження от нагрузки.Целью изобретения является упрощение, улучшение массогабаритных полнены иэ термомагнитного материала, преимущественно кальмаллоя,показателей агрегата и расширениеобласти применения.Поставленная цель достигаетсятем, что в однокорпусном тяговомэлектроагрегате, содержащем статорв виде двух коаксиально расположенныхмагнитопроводов и размещенный междуними ротор, содержащий равномернорасположенные по окружности сердечники полюсов, ротор снабжен двумягруппами полюсных наконечников сразличными коэффициентами полюсногоперекрытия, установленными соответственно напротив внешнего н внутреннего магнитопроводов, и насыщаю щимися магнитными шунтами размещенныне между соседними полюсными наконечникам одной группы, а обмоткавозбуждения выполнена в виде катушек,установленных на полюсах.При этом насыщающиеся магнитныешунты выполнены иэ термомагнитногоматериала, преимущественно кальмаллоя,На фиг.1 изображен предлагаемыйэлектроагрегат, продольный разрез;на фиг,2 - индуктор, поперечныйразрез; на Фиг.З - график внешнейхарактеристики тягового генератора,на фиг.4 - графики изменения магнитных потоков при нагрузке, наФиг. 5 и 6 - насыщающиеся магнитныешунты, варианты исполнения.Устройство (Фиг.1) содержит статор с якорем тягового генератора 1с обмоткой 2, якорем генератораэлектроснабжения 3 с обмоткой 4и индуктор, который содержитполюсы 5 с сердечниками 6, катушками 7 возбулдения и съемныминаконечниками 8.Полюсы 5 (фиг.2) крепятся к остову, включающему кольца 9, соединенныеребрами 10, Кольца 9 выполнены изнемагнитной стали с целью исключениязамыкания магнитного потока междуполюсами 5 и посредством диска 11закреплены консольно на залу 12110 45 50 55 мйксаминПри этом напряжение генератора энергоснабжения должно оставаться практически постоянным (в пределах + 207.).Различные законы регулирования выходного напряжения тягового генератора и генератора энергоснабжения при одинаковой -н,с. возбуждения реализуются за счет следующих факторов.Напряжению тягового генератора соответствует активная составляющая 3ротора. На валу 12 закреплен также щеточно-контактный узел 13 с отводами 14 к катушкам 7 обмотки возбуждения. Наконечники 15 выполнены заодно с сердечниками 6. Сердечники 6 крепятся к наконечникам 8 препежом 16. Полюсные наконечники 8 и 15 выполнены с различными коэффициентами полюсных перекрытий о и о( соответственно. Между наконечниками 8 установлены планки 17, служащие магнитными шунтами.Полюсные наконечники могут быть выполнены зацело с магнитными шунтами иэ цилиндрической заготовки с последующей выфрезеровкой участков в зоне шунтов (фиг.5).Магнитные шунты и поверхности полюсных наконечников могут выполняться эацело иэ цилиндрического кольца, устанавливаемого на поверхности ротора (фиг.б).Электроагрегат работает следующим образом.Основнои магнитный поток полюсов 75 5 замыкается якорями тягового генератора 1 и генератора энергоснабжения 3. На холостом ходу в зоне малых токов возбуждения магнитный поток якоря генератора энергоснабжения может замыкаться через магнитный шунт 17, минуя якорь тягового генератора 1, таким образом осуществляется возбуждение тягового генератора в режиме холостого хода. Сечение шунта 17 выбирается таким, что при номинальном режиме работы агрегата происходит насыщение шунта.При работе тягового генератора по тяговой характеристике (фиг.3)40 напряжение на его зажимах изменяется по гиперболическому закону Ц 7 сопвС от У макс до Оман э а ток соответ" ственно от Эдо Э(кривая 18) 1980 4магнитного потока (кривая 19,фиг.4), равная вектору полного магнитного потока эа вычетом части.потокосцепления, приходящейся на индуктивное сопротивление тягового генератора.Напряжение на зажимах обмотки якоря генератора энергоснабжения практически соответствует полному его магнитному потоку (кривая 20, фиг.4) .Так как потокосцепление, приходящееся на индуктивное сопротивление обмоток якоря тягового генератора 1, возрастает с ростом тока, то изменение потока по кривой 19 происходит резче, чем по кривой 20. При нагруэке относительное изменение напряжения генератора меньше, чем изменение напряжения на выводах обмоткиякоря тягового генератора. В результате при изменении магнитного потока тягового генератора в диапазонемакс1,75-2,0 напряжение генеФминратора энергоснабжения будет изменяться в диапазоне 1,5-1,75.а макс1) э минУстановка магнитных масыщающихся шунтов 7 позволяет уменьшить изменение потока и выходного напряжения генератора энергоснабжения до велимюисчины1,2-1,4 при этом жеэминизменении напряжения тягового генератора, а выполнение магнитных насыщающихся шунтов из термомагнитного материала еще более стабилизирует выходное напряжение генератора энергоснабжения до величиныэмин - 1,05-1,2 (кривая 21),.Выполнение полюсных башмаков с различными коэффициентами полюсного перекрытия с(,1 и Ы 2 и использование насыщающихся магнитных шунтов из термомагнитного материала, например кальмаллоя, имеющего точку Кюри в диапазоне 100-150 С, позволяет в режиме высшего напряжения, когда температура поверхности полюсов достигнет укаэанных значений, уравнять магнитные потоки внешнего (тягового) и внутреннего (энергоснабжения) якорей, В этом случае .коэффициент регулирования напряжения генератора энергоснабжения 3Кр2 Ьфв "гффсгде Ьфш - поток шунта в режиме низшего напряжения;Фн - номинальный рабочий поток,т.е. значительно меньше, чем коэффициент регулирования напряжения тягового генератора КрТаким образом, при заданном законе регулирования н.с. возбуждения напряжение тягового генератора изменяется в диапазоне 1,7-2,0 Бмн, а напряжение генератора энергоснабжения всего на 5-207, что соответствует требованиям к допустимым колебаниям источника энергоснабжения (+20%).Поскольку от величины амплитуды индукции (Вм) в прямой зависимости находится индуктируемое напряжение в обмотке якоря, а следовательно,мощность машины, то при равныхразмерах активной части якоря и приравных электромагнитных нагрузкахс якоря альтернативной машины можетбыть снята более чем в 2 раза большая мощность, нежели с такого жепо размерам якоря пульсационной(одноименнополюсной) машины.Следовательно, выполнение общегоразноименнополюсного индуктора сдвумя системами полюсных наконечников способствует уменьшению массогабаритных показателей, а выполнение полюсов с различными коэффициентами полюсных перекрытий о и спозволяет реализовать раздельноерегулирование напряжений внешнего,(второго - энергоснабжения) якорейс различными коэффициентами регулирования К р и К р2Для усиления укаэанных свойствиспользуется дополнительно система. насыщающихся термомагнитных шунтов.1101980- ;внс ФивПодпи ЩПК Заказ 4779/41 краж 6 ал ПОП патент", г.Ужгород, уд.Проектная