Вентильный генератор постоянного тока

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромашинного четырехканального генератора постоянного тока. Генератор содержит станину с закрепленными на ней полюсами, снабженными витками обмотки якоря, вентильный блок, содержащий по четыре схемы выпрямления в каждом канале питания, собственные шины постоянного тока в каждом канале и ротор с постоянными магнитами. Разделение числа полюсов, числа витков обмотки якоря, вентильного блока и шин постоянного тока на четыре равные части, позволило создать четырех канальный генератор постоянного тока с напряжением повышенного качества.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромашинного четырехканального генератора постоянного тока.

Известен вентильный генератор постоянного тока, содержащий обычный синхронный генератор и выпрямитель, подключенный к выходу якорной обмотки [1]. Данный генератор имеет простую конструкцию, однако ее массогабаритные показатели являются сравнительно низкими, а коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения составляет 6%, так как генератор снабжен только одной трехфазной обмоткой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является вентильный генератор постоянного тока, содержащий полюсы статора, две обмотки якоря и ротор с постоянными магнитами, при этом полюсы крепятся к станине статора, обмотки якоря, образующие шестилучевую звезду, размещены на соответствующих полюсах, а схема выпрямления, к которой подключены указанные обмотки, может быть выполнена как одно-, так и двух полупериодной [2]. Выходное напряжение данного генератора имеет уменьшенный коэффициент пульсаций, при этом обе обмотки якоря должны иметь электрическую связь, а угол сдвига между одноименными фазами обмоток должен быть равен заданному. Основным недостатком генератора является ограниченное число выходных напряжений при сравнительно низком коэффициенте пульсаций.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей генератора.

Требуемый технический результат достигается тем, что в вентильном генераторе постоянного тока, содержащем станину с закрепленными на ней

полюсами, обмотку якоря, размещенную на полюсах, вентильный блок, подключенный к обмотке якоря, шины постоянного тока, соединенные с вентильным блоком и ротор с постоянными магнитами, полюсы, обмотка якоря, вентильный блок и шины постоянного тока разделены на п каналов, где n=2, 3, 4,... , причем каждый канал содержит n₀/n полюсов, на каждом из которых размещено w₀/n витков обмотки якоря соединенных с к ₀/n схем выпрямления вентильного блока и собственные шины постоянного тока, где n₀, w₀ и к₀ - общее число: полюсов, витков обмотки якоря и схем выпрямления вентильного блока, причем при одинаковом коэффициенте пульсаций выпрямленного напряжения на собственных шинах постоянного тока во всех каналах и одинаковой величине напряжения на указанных шинах, число полюсов с числом витков обмотки якоря на каждом полюсе и число схем выпрямления вентильного блока одинаковы для каждого канала, а при разных коэффициентах пульсаций в напряжении указанных шин числа: полюсов, витков обмотки якоря, схем выпрямления вентильного блока в каждом канале различные, причем при разных уровнях напряжения на собственных шинах постоянного тока, при одинаковом коэффициенте пульсаций, число витков обмотки якоря на полюсах одного канала отлично от числа витков указанной обмотки на полюсах другого канала.

На фиг.1 представлена структурная схема четырехканального вентильного генератора постоянного тока. На фиг.2 показана векторная диаграмма выпрямленного напряжения. На фиг.3 изображена структурная схема генератора.

Вентильный генератор содержит (фиг.1) станину (не показана) к которой крепятся полюсы, на которых размещены соответственно витки обмотки якоря с концами 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18, 19 и 20, 21 и 22, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28, 29 и 30, 31 и 32, вентильный блок (не показан), шины постоянного тока (не показаны) и ротор с постоянными магнитами 33, причем полюсы размещены по окружности станины равномерно и угол между соседними полюсами равен

где n₀ - общее число полюсов; здесь =22,5°.

Число витков обмотки якоря на каждом полюсе равно w/n₀ при условии, что выходные напряжения каналов одинаковые, где w ₀ - общее число витков обмотки якоря. Генератор имеет четыре канала: первый канал (не обозначен) содержит полюсы на которых размещены обмотки якоря с концами соответственно 1 и 2, 5 и 6,9 и 10, 13 и 14, схема соединения указанных витков - последовательная. Если обозначить форму выпрямленного напряжения витков обмотки с концами 1 и 2 через U_d1,2 (фиг.2), форму напряжения витков обмотки с концами 3 и 4 через U_d3,4 витков обмотки с концами 9 и 10 - U_d9,10 Форму напряжения витков обмотки с концами 13 и 14 как U_d13,14 то суммарное напряжение канала принимает вид U _d. Из фиг.2 следует, что напряжения U _d1,2; U_d3,4; U _d9,10 и U_d13,14 имеют между собой фазовый сдвиг, равный 45° и представляет собой восьмифазную систему напряжений. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения для такой системы подчиняется закону

где m - число фаз выпрямления.

Если схемы выпрямления вентильного блока обозначить через 34...49 (фиг.3), то для первого канала, формируемого схемами выпрямления 34, 35, 36, 37 можно представить собственные шины постоянного тока в виде, обозначенном 51 (фиг.3). По аналогии собственные шины второго канала обозначены - 52, третьего канала - 53 и четвертого канала - 54, т.е. в каждом канале по четыре полюса с витками обмотки якоря и четыре схемы выпрямления. Во втором канале используются полюсы с витками обмотки якоря, имеющими соответственно концы: 3 и 4, 7 и 8, 11 и 12, 15 и 16; в третьем канале полюсы с витками обмотки якоря, обозначенными через 17 и 18, 21 и 22, 25 и 26, 29 и 30 и в четвертом канале - полюсы с витками обмотки якоря:

19 и 20, 23 и 24, 27 и 28, 31 и 32.

Вентильный генератор работает следующим образом. При вращении ротора с постоянными магнитами 33 (фиг.1) создается вращающееся круговое магнитное поле, силовые линии которого пересекают витки обмотки якоря (1 и 2...31 и 32)и наводят в них ЭДС. Поскольку витки обмотки якоря каждого полюса соединены со схемами выпрямления 34...49 вентильного блока (фиг.3), то на собственных шинах постоянного тока образуется постоянное напряжение сравнительно высокого качества, так как каждый канал содержит многофазную схему выпрямления, т.е. общее число схем выпрямления к₀ разделено на число каналов n=4 и в каждом канале формируется восьмифазная схема выпрямления.

Таким образом, разделение числа полюсов, витков обмотки якоря, схем выпрямления и шин постоянного тока на четыре равные части, позволило получить четырехканальный источник постоянного тока.

Источники, принятые во внимание [1]. Балагуров В.А Проектирование специальных электрических машин

переменного тока М., ВШ, 1982, стр.114, рис.3.2. [2]. Балагуров В.А, Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. М., Энергоатомиздат, 1988, стр.250, рис.7.3, рис.7.4.

Вентильный генератор постоянного тока, содержащий станину с закрепленными на ней полюсами, обмотку якоря, размещенную на полюсах, вентильный блок, подключенный к обмотке якоря, шины постоянного тока, соединенные с вентильным блоком и ротор с постоянными магнитами, отличающийся тем, что полюсы, обмотка якоря, вентильный блок и шины постоянного тока разделены на n каналов, где n=2, 3, 4, ..., причем каждый канал содержит n₀ /n полюсов, на каждом из которых размещено w₀ /n витков обмотки якоря, соединенных с k₀ /n схем выпрямления вентильного блока, и собственные шины постоянного тока, где n₀, w₀ и k₀ - общее число полюсов, витков обмотки якоря и схем выпрямления вентильного блока, причем при одинаковом коэффициенте пульсаций выпрямленного напряжения на собственных шинах постоянного тока во всех каналах и одинаковой величине напряжения на указанных шинах число полюсов с числом витков обмотки якоря на каждом полюсе и число схем выпрямления вентильного блока одинаковы для каждого канала, а при разных коэффициентах пульсаций в напряжении указанных шин числа полюсов, витков обмотки якоря, схем выпрямления вентильного блока в каждом канале различные, причем при разных уровнях напряжения на собственных шинах постоянного тока, при одинаковом коэффициенте пульсаций число витков обмотки якоря на полюсах одного канала отлично от числа витков указанной обмотки на полюсах другого канала.