Бесщеточная система возбуждения автономного синхронного генератора
Полезная модель относится к электроэнергетике, а именно к системам возбуждения синхронных электрических машин и может быть использована для возбуждения мощных синхронных генераторов и двигателей. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является снижение энергетических потерь на возбуждение синхронного генератора и повышение технологичности изготовления возбудителя. Система возбуждения синхронного генератора состоит из последовательно соединенных подвозбудителя, электрического преобразователя, возбудителя и выпрямителя, причем подвозбудитель с аксиальным магнитным потоком и возбудитель с радиальным магнитным потоком имеют беспазовую конструкцию якорей и криогенное охлаждение индукторов.
Полезная модель относится к электроэнергетике, а именно к системам возбуждения синхронных электрических машин и может быть использована для возбуждения мощных синхронных генераторов и двигателей.
Известна «Самовозбуждающаяся бесщеточная синхронная машина» (Авторское свидетельство 
1510669, МПК7 H02K 19/16. // Опубликовано 10.06.2000.), содержащая якорь и индуктор с обмоткой возбуждения на полюсах, в поверхностных зубцовых слоях которых размещена якорная обмотка совмещенного индукторного возбудителя, подключенная через полупроводниковый преобразователь к обмотке возбуждения, с целью увеличения перегрузочной способности, якорная обмотка возбудителя в пределах каждого полюса выполнена, по меньшей мере, из двух одинаковых групп, поверхность каждого полюса разделена на разные зоны по числу указанных групп, каждая из которых занимает одну зону, число полупроводниковых преобразователей выполнено по числу указанных групп, а каждая группа подключена к обмотке возбуждения через один из преобразователей.
Недостатком известного устройства является низкая технологичность конструкции из-за пазового исполнения возбудителя и низкий КПД из-за высоких потерь в зубцовой зоне.
Наиболее близкой по технической сущности является тиристорная бесщеточная система возбуждения турбогенератора ТВВ-320-2, описанная в (Глебов И.А. Системы возбуждения мощных синхронных машин. Л.: Наука, 1979. 314 с., с. 83), выбранная в качестве прототипа, которая содержит последовательно соединенные подвозбудитель, электрический преобразователь, возбудитель и выпрямитель.
Недостатком устройства-прототипа является то, что подвозбудитель и возбудитель имеют пазовую конструкцию, в следствие чего уменьшается КПД системы бесщеточного возбуждения по причине наличия потерь в зубцевой зоне статоров возбудителя и подвозбудителя. Пазовое исполнение возбудителя и подвозбудителя также снижает технологичность изготовления всего устройства.
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый объект, является создание бесщеточной системы возбуждения автономного синхронного генератора высокой надежности и энергоэффективности.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является снижение энергетических потерь на возбуждение синхронного генератора и повышение технологичности изготовления возбудителя.
Указанный технический результат достигается тем, что бесщеточная система возбуждения автономного синхронного генератора, состоящая из последовательно соединенных подвозбудителя, электрического преобразователя, возбудителя и выпрямителя, причем подвозбудитель с аксиальным магнитным потоком и возбудитель с радиальным магнитным потоком имеют беспазовую конструкцию якорей и криогенное охлаждение индукторов.
Совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает достижение технического результата, получаемого при осуществлении полезной модели, в виде снижения энергетических потерь на возбуждение синхронного генератора
Проведенный заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественны всем признакам заявляемой бесщеточной системы возбуждения автономного синхронного генератора, следовательно, заявленное устройство соответствует условию «новизна».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена бесщеточная система возбуждения синхронного генератора, и введены следующие обозначения:
1. подвозбудитель;
2. электрический преобразователь;
3. возбудитель;
4. выпрямитель;
5. обмотка возбуждения синхронного генератора.
Полезная модель содержит подвозбудитель 1, имеющий аксиальное беспазовое исполнение и криогенное охлаждение индуктора. Подвозбудитель 1 соединен с электрическим преобразователем 2, выполненным, например, на основе полевых транзисторов, выход электрического преобразователя 2 подключен к обмотке возбуждения возбудителя 3, имеющего радиальное беспазовое исполнение и криогенное охлаждение индуктора. Возбудитель 3 соединен с выпрямителем 4, который выполнен, например, в виде вращающегося выпрямителя на основе полупроводниковых диодов. Выпрямитель 4 запитывает обмотку возбуждения синхронного генератора 5.
Подвозбудитель 1, возбудитель 3 и выпрямитель 4 могут быть расположены на валу синхронного генератора (на фиг. 1 не обозначен), либо иметь механическое соединение с валом генератора посредством муфты, либо аналогичной механической передачи (на фиг. 1 не обозначена).
Устройство работает следующим образом.
Подвозбудитель 1 и возбудитель 3 охлаждаются до рабочей температуры (задается при проектировании подвозбудителя и возбудителя), затем вал генератора раскручивается до синхронной скорости, в обмотках подвозбудителя 1 наводится ЭДС, запитывающая электрический преобразователь 2, который преобразует переменный электрический ток подвозбудителя 1 в постоянный электрический ток необходимый для питания обмотки возбуждения возбудителя 3. В роторной обмотке возбудителя 3 наводится переменная ЭДС, которая затем выпрямляется при помощи выпрямителя 4 и запитывает обмотку возбуждения синхронного генератора 5.
Регулировку тока возбуждения обмотки генератора 5 можно осуществлять при помощи электрического преобразователя 3 и, например, системы автоматической регулировки возбуждения.
Как следует из вышеизложенного, достижение технического результата обеспечивается благодаря особой конструкции, заключающейся в том, что подвозбудитель с аксиальным магнитным потоком и возбудитель с радиальным магнитным потоком имеют беспазовую конструкцию якорей и криогенное охлаждение индукторов. Таким образом, приведенные сведения доказывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:
- средство, воплощающее полезную модель при его осуществлении, предназначено для использования в электроэнергетике, а именно для накопления электрической энергии.
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Бесщеточная система возбуждения автономного синхронного генератора, состоящая из последовательно соединенных подвозбудителя, электрического преобразователя, возбудителя и выпрямителя, отличающаяся тем, что подвозбудитель с аксиальным магнитным потоком и возбудитель с радиальным магнитным потоком имеют беспазовую конструкцию якорей и криогенное охлаждение индукторов.
РИСУНКИ
