ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромашинного источника постоянного тока автономных объектов.
Известен источник постоянного тока, содержащий функционально соединенные аккумуляторную батарею, первичный двигатель в качестве которого использован бензиновый двигатель внутреннего сгорания, генератор постоянного тока параллельного возбуждения и шины [1]. Данный источник нашел широкое применение из-за простоты схемы и конструкции, однако низкий КПД и малое время непрерывной работы ограничивают область его применения. Кроме того, он имеет только один номинал постоянного напряжения.
Техническим результатом полезной модели является увеличение числа выходных напряжений.
Требуемый технический результат достигается тем, что в электромашинном источнике постоянного тока, содержащим функционально соединенные аккумуляторную батарею, первичный двигатель, генератор и выходные шины; в качестве первичного двигателя применен вентильный двигатель, в качестве генератора установлен синхронный генератор с постоянными магнитами, содержащий n трехфазных обмоток и введены: стабилизатор постоянного напряжения, блок выпрямителей, содержащий n трехфазных выпрямителей и блок фильтров, содержащий n сглаживающих фильтров, при этом указанный стабилизатор включен между аккумуляторной батареей и первичным двигателем, вход каждого трехфазного выпрямителя подключен к соответствующей трехфазной обмотке синхронного генератора, а его выход через соответствующий сглаживающий фильтр блока фильтров соединен с соответствующими выходными клеммами.
На чертеже показана структурная схема электромашинного источника постоянного тока.
1
2
n
Источник содержит функционально соединенные аккумуляторную батарею 1, стабилизатор постоянного напряжения 2 и вентильный двигатель 3, вал 3-1 которого соединен механически с валом (не показан) синхронного генератора с постоянными магнитами 4, блок выпрямителей 5, блок фильтров 6 и блок выходных клемм 7, причем указанные: генератор 4 содержит трехфазные обмотки 4-1, 4-2, …, 4n; блок выпрямителей 5 содержит трехфазные выпрямители 5-1, 5-2, …, 5n, блок фильтров 6 содержит сглаживающие фильтры 6-1, 6-2, …, 6n и блок выходных клемм 7 содержит U, U, …, U, при этом трехфазные обмотки, трехфазные выпрямители, сглаживающие фильтры и выходные клеммы с одинаковыми номерами соединены последовательно. Все элементы схемы источника серийно выпускаются отечественной промышленностью.
1
2
n
1
2
n
Поскольку числа витков w, w, …, w фаз обмоток 4-1, 4-2, …, 4n разные, то на выходных клеммах U, U, …, U будут разные по величине постоянные стабилизированные напряжения, в соответствии с уравнениями:
где f - частота напряжения;
m
Ф - амплитуда магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами;
01
0n
K…K - обмоточные коэффициенты.
Источник работает следующим образом.
1
При включении аккумуляторной батареи 1, ее напряжение стабилизируется по величине в стабилизаторе постоянного напряжения 2 и подается на вентильный двигатель 3, который начинает вращаться. Вращение вала 3-1 указанного двигателя передается на вал названного генератора 4 и последний приходит в движение, при котором на всех трехфазных обмотках его возникает напряжение. Указанное напряжение поступает на соответствующий трехфазный выпрямитель где преобразуется в постоянное напряжение, затем выпрямленное напряжение проходит сглаживающий фильтр, где пульсации его уменьшаются по амплитуде и после оно поступает на выходные клеммы, к которым подключены потребители, например, напряжение обмотки 4-1, выпрямляется трехфазным выпрямителем 5-1 блока выпрямителей 5, фильтруется сглаживающим фильтром 6-1 блока фильтров 6 и поступает на выходные клеммы U блока выходных клемм 7.
Качество напряжения на выходных клеммах зависит от параметров названного генератора 4, поскольку частота f связана со скоростью вращения вала 3-1 двигателя 3n и числом пар полюсов р.
Таким образом выполнение синхронного генератора с числом обмоток n позволяет получить при разном числе витков, постоянные напряжения с различными величинами.
Источники, принятые во внимание:
[1]. Ликай Б.Р., Соломин А.Н., Тыричев П.А. Электромеханические системы. М., МЭИ, 2008, стр.39, рис.2.5.