Система генерирования электроэнергии

 

Предлагается система генерирования электроэнергии, снабженная генератором с возбуждением от постоянных магнитов.

Система обеспечивает регулирование выходного напряжения от нуля до максимального, с самоблокировкой по снятию выходного напряжения, при отсутствии сигнала управления.

Достигается это тем, что регулирование напряжения осуществляется например, за счет механического перемещения частей магнитной системы ротора относительно друг друга, управление которыми осуществляется, например, по цепи обратной связи, причем вал генератора снабжен внутренней и внешней втулками, свободно перемещающимися относительно вала, при этом указанные втулки жестко соединены одной или несколькими шпонками, а часть магнитной системы ротора жестко соединены с внешней втулкой, тогда как вторая часть магнитной системы ротора жестко закреплена на валу. Взаимное перемещение частей магнитной системы, обеспечивается за счет радиально-поступательного перемещения втулок, путем осевого воздействия электромагнита, соединенного с внутренней втулкой через опорно-радиальный подшипник.

Предлагаемая система относится к области электротехники, использующей электрогенераторы с возбуждением от постоянных магнитов.

Такие генераторы, за счет отсутствия потерь в роторе, имеют повышенный к.п.д., меньшие габариты и вес, особенно при повышенных оборотах ротора. Однако при их использовании возникают две проблемы:

1. Защита системы при аварийных режимах, например К.З.;

2. Регулирование выходного напряжения.

Известно регулирование напряжения генератора с ротором на постоянных магнитах за счет механического углового перемещения частей ротора относительно друг друга (см. В.А.Балагуров, Ф.Ф.Галтеев «Электрические генераторы с постоянными магнитами» Энергоатомиздат, Москва 1988 год стр.110).

Известный генератор имеет параметрический центробежный регулятор с точностью ±10%, что для большинства применений недостаточно. Известен генератор (см. патент на полезную модель Р.Ф. 81395 от 23.11.2008 г.), который обеспечивает точность ±3%, однако он требует привод со стабильными оборотами. Кроме того, обе упомянутых системы генерирования не защищаются в аварийных режимах, что требует существенного усложнения конструкции за счет специального расцепителя.

Известна система генерирования электроэнергии с регулированием напряжения за счет вытягивания ротора из статора (см. В.А.Балагуров, Ф.Ф.Галтеев «Электрические генераторы с постоянными магнитами» Энергоатомиздат, Москва 1988 год, стр.111). Эта система практически не применяется из-за необходимости применения специальной гидравлической системы, что резко усложняет конструкцию и не обеспечивает приемлемого быстродействия.

Предлагается система генерирования электроэнергии, свободная от упомянутых недостатков.

Это достигается тем, что система генерирования электроэнергии с ротором на постоянных магнитах и регулированием напряжения за счет механического перемещения частей магнитной системы ротора относительно друг друга, имеется вал генератора снабженный внутренней и внешней втулками, свободно перемещающимися относительно вала, при этом указанные втулки жестко соединены одной или несколькими шпонками, а вал имеет профилированные окна через которые проходят упомянутые шпонки, причем часть магнитной системы ротора жестко соединена с внешней втулкой, тогда как вторая часть магнитной системы ротора жестко закреплена на валу и взаимное перемещение частей магнитной системы обеспечивается за счет радиально-поступательного перемещения втулок, путем осевого воздействия электромагнита, соединенного с внутренней втулкой через опорно-радиальный подшипник.

Предлагаемая система представлена на фигуре 1, где обозначено:

1 - Вал генератора;

2 - Часть магнитной системы, жестко закрепленной на валу;

3 - Статор генератора;

4 - Часть магнитной системы, жестко закрепленной на внешней втулке;

5 - Подшипниковые узлы;

6 - Внешняя втулка с возможностью скольжения по валу;

7 - Внутренняя втулка с возможностью скольжения внутри вала;

8 - Шпонка, жестко связанная с внешней и внутренней втулками;

9 - Якорь электромагнита;

10 - Обмотка электромагнита;

11 - Датчики выходных параметров систем;

12 - Схема измерения и управления;

13 - Силовой усилитель управления электромагнитом;

14 - Нагрузки системы генерирования электроэнергии;

15 - Радиально-упорный подшипник.

Работает система следующим образом:

От внешнего двигателя вращается вал 1 и от взаимодействия частей 2 и 4 магнитной системы с обмотками в статоре 3, наводится напряжение снабжающее электроэнергией нагрузку.

При отсутствии тока в обмотке 10 электромагнита, под действием сил, втягивающих часть 4 магнитной системы и из-за реакции ротора под нагрузкой, втулки 6 и 7 перемещаются так, что соединяющая их шпонка 8 оказывается в положении «минус». При этом полюса частей (2 и 4) ротора оказываются разнонаправленными. Наводимые от их воздействия в обмотках статора напряжения направлены встречно и генерирования электроэнергии не происходит.

Под воздействием якоря 9 электромагнита, через упорно-радиальный подшипник 15, втулкам 7 и 6 сообщается радиально-поступательное движение и шпонка 8 переходит из позиции «минус» в сторону позиции «плюс».

В позиции «плюс», части 2 и 4 магнитной системы действуют согласно и наводимые от их воздействия в полуобмотках статора 3 напряжения суммируются и на выходе генератора обеспечивается максимальное напряжение.

За счет действия цепи обратной связи, состоящей из блоков 11; 12; 13; и электромагнита, поддерживается постоянное напряжение на нагрузке 14.

Важно, что в предлагаемой системе генерирования электроэнергии с генератором на постоянных магнитах, обеспечивается регулирование выходного напряжения от нуля до максимального, как и в генераторах с обмоткой возбуждения, при сохранении преимуществ систем на генераторах с возбуждением от постоянных магнитах.

В ряде случаев целесообразно использовать две шпонки и соответственно две пары профилированных окон.

Система генерирования электроэнергии, снабженная генератором с ротором на постоянных магнитах и регулированием напряжения за счет механического перемещения частей магнитной системы ротора относительно друг друга, отличающаяся тем, что вал генератора снабжен внутренней и внешней втулками, свободно перемещающимися относительно вала, причем указанные втулки жестко соединены одной или несколькими шпонками, а вал имеет профилированные окна, через которые проходят упомянутые шпонки, причем часть магнитной системы ротора жестко соединена с внешней втулкой, тогда как вторая часть магнитной системы ротора жестко закреплена на валу, и взаимное перемещение частей магнитной системы обеспечивается за счет радиально-поступательного перемещения втулок путем осевого воздействия электромагнита, соединенного с внутренней втулкой через опорно-радиальный подшипник.



 

Похожие патенты:

Скважинный автономный генератор электроэнергии относится к области бурения скважин, а более конкретно к электрическим машинам для питания передающих устройств скважинной аппаратуры и может быть использована для питания автономных забойных, геофизических и навигационных комплексов
Наверх