Синхронный генератор

Область техники
Настоящая полезная модель относится к электрическому машиностроению, а именно к синхронным электрогенераторам, и может быть использована для работы в составе передвижных автоматизированных электроагрегатов в качестве источников электрического трехфазного переменного тока в условиях, требующих преодоления водных преград вброд.
Уровень техники
Известно, что для повышения степени защищенности электрического устройства от воздействия водной среды, такое устройство должно быть снабжено корпусом в герметичном исполнении.
В примере из уровня техники предложена защитная оболочка для электрического устройства (изобретение по заявке US2014/0020947, опубл. 23.01.2014). Техническое решение содержит первый корпус, внутрь которого помещен второй корпус, являющийся водонепроницаемым. Соединение электрического устройства с внешним устройством (например, источником питания) предусмотрено через электрический штекер, расположенный на водонепроницаемом корпусе. Также между вторым и первым корпусом установлен жесткий плунжер.
Однако может являться нецелесообразным размещение электрогенератора внутри такого корпуса, так как условия эксплуатации электрогенератора обычно не предусматривают постоянного воздействия на него водной среды. Применение такого решения значительно усложнило бы конструкцию и способ изготовления генератора.
Из уровня техники также известны многочисленные модификации синхронных электрогенераторов различного исполнения, назначением которых является выработка электрического тока, например, трехфазного переменного тока.
В примере из уровня техники раскрыта типовая конструкция синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов (изобретение по патенту РФ №2305359, заявитель ООО «Особые сварочные агрегаты», опубл. 27.08.2007). Предложенный синхронный генератор содержит несущий узел статора с опорными подшипниками, на котором смонтирован кольцевой магнитопровод статора с размещенной на нем многофазной якорной обмоткой, связанной с силовым выпрямителем. Ротор установлен на опорном валу с возможностью вращения в подшипниках вокруг кольцевого магнитопровода статора. Ротор снабжен кольцевой обоймой, на внутренней цилиндрической боковой поверхности которой смонтированы постоянные магниты возбуждения, образующие магнитный вкладыш, который охватывает якорную обмотку кольцевого магнитопровода статора. Синхронный генератор снабжен дросселями насыщения и узлом регулирования постоянного тока подмагничивания в управляющих обмотках дросселей.
Следует отметить, что указанное выше техническое решение обеспечивает повышение надежности в эксплуатации и расширение эксплуатационных параметров синхронного генератора, вместе с тем содержит совокупность признаков, наиболее близкую к совокупности признаков заявленной полезной модели. Однако стоит также учесть, что указанное техническое решение не сможет обеспечить достаточную защищенность электрогенератора от условий среды при его транспортировке, например, при преодолении водной преграды вброд в составе передвижного агрегата.
Раскрытие полезной модели
Для настоящей полезной модели техническая задача заключается в обеспечении защиты электрогенератора от условий среды при его транспортировке.
Техническим результатом является повышение влагозащищенности электрогенератора.
Электрогенератор, содержащий установленные внутри корпуса электрически связанные ротор и возбудитель, закрепленные на поддерживающем валу, который выполнен с возможностью вращения в шарикоподшипниках, установленных в подшипниковых щитах, соединенных с корпусом, и статор, запрессованный в корпус, при этом контакты статора и возбудителя выведены в коробку выводов, снабженную крышкой и установленную снаружи корпуса, а в поверхности корпуса выполнены вентиляционные окна, согласно полезной модели, дополнительно снабжен уплотнительными кольцами, установленными между поддерживающим валом и подшипниковыми щитами, в соединениях между корпусом и подшипниковыми щитами, между коробкой выводов и ее крышкой, а вентиляционные окна выполнены с возможностью герметизации.
В частности, на поверхность уплотнительных колец нанесен герметик.
В частности, вентиляционные окна выполнены с возможностью герметизации герметизирующими клапанами.
В частности, разъемы коробки выводов заполнены герметиком.
В частности, в наружную крышку подшипника со стороны свободного конца поддерживающего вала установлена резиновая манжета.
Преимуществом электрогенератора по настоящей полезной модели является то, что электрогенератор изначально разработан во влагозащищенном исполнении. Введение дополнительных узлов, необходимых для герметизации соединений внутри электрогенератора, значительно упрощает обслуживание готового изделия.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 – общий вид генератора (вид спереди);
Фиг.2 – общий вид генератора (вид слева).
Настоящая полезная модель содержит следующие ссылочные позиции на чертеже:
1 – корпус;
2, 3 – щит подшипниковый;
4, 5 – шарикоподшипники;
6 – статор;
7 – ротор;
8 – индуктор;
9 – якорь;
10 – выпрямитель;
11 – вентилятор;
12 – крышка коробки выводов;
13, 14, 15, 18 – уплотнительные кольца;
16 – коробка выводов;
17 – манжета;
19, 20 – вентиляционные окна.
Осуществление полезной модели
Электрогенератор (генератор) согласно настоящей полезной модели предназначен для продолжительного режима работы по ГОСТ 183-74 в составе передвижных электроустановок, устанавливаемых на автомобильных шасси, с отбором мощности от двигателей силовых установок автомобилей, работающих только на стоянке и используемых в качестве первичных источников электроэнергии переменного трехфазного тока.
Генератор может быть снабжен бесщеточной системой возбуждения, и системой автоматического регулирования напряжения. Исполнение генератора позволяет разместить генератор непосредственно под кузовом автомобиля, при этом автомобиль сохраняет возможность преодоления водных преград вброд.
Исполнение генератора по настоящей полезной модели обеспечивает степень защиты IPX7S/IP20М:
- IPX7S - в транспортируемом (невращающемся) положении в составе передвижных электроустановок, при этом вентиляционные окна герметизируются. В этом состоянии генератор сохраняет работоспособность после погружения в воду на глубину до 1 метра в течение 30 минут.
- IP20М - при работе генератора на стоянке передвижной электроустановки через входные и выходные вентиляцонные окна генератора должно быть обеспечено свободное поступление и выброс воздуха.
Электрогенератор содержит установленные в корпусе 1 электрически связанные ротор 7 и возбудитель. Ротор генератора 7 может быть явнополюсным, состоять из полюсного сердечника с катушками обмотки возбуждения генератора и демпферной обмотки. Сердечник полюсов генератора может быть изготовлен из цельноштампованных четырехполюсных листов электротехнической стали.
Ротор 7 и возбудитель закреплены на поддерживающем валу, который выполнен с возможностью вращения в шарикоподшипниках 4 и 5. Шарикоподшипники установлены в подшипниковых щитах 2 и 3, соединенных с корпусом 1.
Сердечник статора 6 может быть изготовлен из изолированных листов электротехнической стали, запрессован в корпус и закреплен от поворота и осевого смещения. Выводы обмотки статора 6 подведены к контактным болтам доски зажимов в коробке выводов генератора 16. Подвод внешних кабелей в коробку выводов 16 предусмотрен через разъемы. Для герметизации каждый разъем заполняют герметиком, например «ВГО-1».
Катушки обмотки возбуждения генератора выполнены из изолированного провода, наматываемого непосредственно на изолированный сердечник. Выводные концы обмотки ротора 7 выведены через отверстие в валу генератора и присоединены к контактным болтам выпрямителя 10.
Демпферная обмотка ротора 7 выполнена из круглых стержней, установленных в пазы полюсных башмаков. Концы стержней каждого полюса припаяны тугоплавким припоем к медным листам.
Генератор выполнен на двух шарикоподшипниках 4, 5. Смазка подшипников консистентная. В наружную крышку подшипника 4 со стороны свободного конца поддерживающего вала установлена резиновая манжета 17 и кольцо 13 для уплотнения зазоров между корпусом, поддерживающим валом и подшипниковым щитом.
Подшипниковые щиты 2, 3 выполнены стальными, сварными. Подшипниковый щит 3 со стороны противоположной свободному кольцу вала выполнен совместно с корпусом возбудителя.
В соединениях между станиной и подшипниковыми щитами 2, 3 установлены уплотнительные резиновые кольца с герметиком, на резьбовые части болтов и винтов также нанесен герметик.
Генератор снабжен аксиально-вытяжной вентиляцией, осуществляемой центробежным вентилятором 11. Забор воздуха производится через окно 19 в щите со стороны возбудителя. В генераторе поток воздуха разделяется на две части: одна часть потока охлаждает лобовые части обмотки и сердечник статора 6, другая, проходя между полюсами ротора, охлаждает обмотку возбуждения генератора. Выбрасывается воздух вентилятором через окно 20 в корпусе со стороны привода. Вентиляционные окна 19, 20 представляют собой прямоугольные отверстия в поверхности литого корпуса генератора. Толщина стенок окон 19, 20 выбирается таким образом, чтобы обеспечить возможность установки на указанные окна запорные средства, например, герметизирующие клапаны.
Синхронный возбудитель состоит из индуктора 8, якоря 9 и вращающегося выпрямителя 10. Индуктор возбудителя 8 состоит из сердечника, выполненного из листов электротехнической стали и обмотки возбуждения. Индуктор 8 запрессован в подшипниковый щит 3.
Начало и конец обмотки индуктора 8 выведены к доске зажимов в коробке выводов генератора 16.
Для обеспечения самовозбуждения генератора в пазах полюсов сердечника индуктора 8 установлены постоянные магниты. Якорь возбудителя 9 состоит из сердечника, изготовленного из листов электротехнической стали и залитого в остов из сплава алюминия. Обмотка якоря 9 всыпная двухслойная, уложена в пазы сердечника. Выводы обмотки соединены в звезду и подключены к зажимным болтам вращающегося выпрямителя 10. Якорь 9 установлен на конический конец вала и закреплен гайкой со штопорной шайбой.
В полости остова якоря устанавливается вращающийся выпрямитель 10, состоящий из изоляционного кольца, на котором смонтированы силовые выпрямительные диоды.
При установке электрогенератора должны быть обеспечены:
– в транспортном (не вращающемся) положении в составе изделия – герметичность входных и выходных вентиляционных окон;
– при работе генератора на стоянке изделия и расположении генератора на транспортной базе – свободное поступление и выброс воздуха через входные и выходные вентиляционные окна;
– установка запорных средств (крышек, клапанов) для закрытия вентиляционных окон – при преодолении брода.
Таким образом, решается техническая задача обеспечения защиты электрогенератора от условий среды при его транспортировке. Электрогенератор согласно настоящей полезной модели сохраняет работоспособность после погружения в воду на глубину до одного метра в течение тридцати минут.