СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА И ГЕНЕРАТОР, РЕАЛИЗУЮЩИЙ ЕГО
METHOD TO EXCITE DC GENERATOR AND GENERATOR THAT REALISES IT

Изобретение относится к электротехнике.
Известны генераторы вентильно-индукторного типа, которые вырабатывают ток при модуляции магнитного потока обмотки возбуждения через силовые обмотки. При этом зубцы ротора и статора, двигаясь относительно друг друга, меняют магнитное сопротивление системы ротор-статор. Это различные сварочные генераторы, генераторы автомобилей.
Например, известные автомобильные генераторы, имеющие, как правило, три группы зубьев статора с расположенными на них обмотками. Эти зубья проходят насквозь всего статора, как и зубья ротора, разделены эти группы между собой через какой-то угол в плоскости вращения.
Они имеют массивную обмотку возбуждения (ОВ), которая питается выпрямленным током с силовых обмоток и вырабатывают переменный ток, кроме этого они ограничены своей конструкцией в увеличении одновременно работающих зубьев («Генератор сварочный. ГД - 2×250. Техническое описание» Уралтермосвар, 2001 г., и патент 2124799).
Целью данного изобретения является уменьшение габаритов ОВ и всего генератора.
Указанная цель достигается тем, что вырабатываемый первой из кругового ряда силовых обмоток ток нагрузки намагничивает зубья следующей по очереди работы обмотки, полюса перед которой в данный момент смыкаются и т.д. по круговой цепочке. Индукция в силовых обмотках возникает при цикле размыкания зубьев ротора и статора, которые при этом размагничиваются и создают эдс в обмотке. При этом возбуждение происходит по цепочке от одной группы полюсов к другой за счет обмоток подмагничивания. Возникающий при этом ток подмагничивает начальное поле. Магнитное поле в системе ротор-статор, таким образом, будет не переменным, а пульсирующим.
Этот способ реализуется генератором, у которого в отличие от аналогов группы зубьев статора и ротора не сквозные вдоль всего статора, а разделены на отдельные секции, расположенные вдоль вала генератора. ЭДС при росте числа полюсов возрастает, т.к. изменение магнитного потока от минимума до максимума происходит за меньшее время.
На фиг.1 дан разрез генератора, состоящего из трех секций, работающих поочередно - вдоль вала. Каждая из секций имеет свой участок статора - 1, 11 и 12; ротора - 2, 21 и 22, сидящих на валу 4. Секции статора 1, 11 и 12 зафиксированы между собой и корпусом 6 штифтами 5. Зубья статора разных секций образуют одну линию. Зубья ротора от секции к секции сдвинуты на 2/3 хода цикла. Когда одна из секций начинает генерацию, зуб ротора находится против зуба статора, другая уже прошла 2/3 хода и генерирует эдс. Ход цикла равен 15° от начала до конца генерации при размыкании зубьев.
На фиг.2 - сечение генератора поперек вала. Здесь видна секция ротора 2, статора 1 и силовая обмотка одной секции 3 генератора, уложенная в 4-х пазах статора. Обмотка одной секции в данном случае состоит из 4-х частей 7, соединенных последовательно или параллельно в зависимости от требуемого выходного напряжения. Эти части охватывают по три зуба статора и навиты так, чтобы магнитное поле замыкалось, как показано на фиг.2.
На фиг.3 показана схема электрических соединений силовых обмоток трех секций статора 3, 31, 32.
Д1, Д2, Д3 - разделительные диоды. 61, 62, 63 магнитопроводы - секций генератора, состоящие из сердечников секций статора и ротора.
51, 52, 53 - обмотки подмагничивания для создания начального магнитного поля при слабой остаточной намагниченности материала, будут иметь по 2-4 витка и не представляют обычную ОВ, соединены последовательно между рабочими обмотками и нагрузкой, располагаются на полюсах, соседних по очереди работы к полюсам, с рабочих обмоток которых они питаются.
Когда вторая секция 11 только начинает генерацию, обмотка первой 3 вырабатывает ток нагрузки, который через обмотку 51 намагничивает сомкнутые полюса второй секции. По мере дальнейшего хода ротора первой секции в обмотке 3 будет падать эдс. Диод Д1 закроется, диод Д2 откроется, и будет генерировать обмотка второй секции 31, и т.д. по круговой цепочке.