ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Настоящая полезная модель относится к области электрических машин постоянного тока и может быть использовано на промышленных предприятиях и электрическом транспорте в качестве высоковольтного источника постоянного тока.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является генератор постоянного тока по патенту РФ на изобретение №2396676, МПК Н02К 23/26, Н02К 23/68, 10.08.2010, содержащий статор с парой полюсов, на которых размещены обмотки возбуждения, подключенные к источнику переменного напряжения, якорь с якорной обмоткой, закрепленный на валу, который соединен с валом приводного синхронного электродвигателя, подключенного к источнику переменного напряжения, контактное устройство, выполненное в виде двух сплошных проводящих колец с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками, при этом первое проводящее кольцо присоединено к началу якорной обмотки, а второе проводящее кольцо присоединено к концу якорной обмотки.
Недостатками данного технического решения является невысокое значение электродвижущей силы (ЭДС), связанное с ее пульсацией в результате пульсаций напряжения и тока на выходе генератора, из-за наличия в нем всего лишь одной пары полюсов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение ЭДС, индуктируемой генератором, за счет сглаживания пульсации тока и напряжения.
Технический результат достигается тем, что в генераторе постоянного тока, содержащем статор с первой парой полюсов, на которых размещены обмотки возбуждения, подключенные к источнику переменного напряжения, якорь с якорной обмоткой, закрепленный на валу, который соединен с валом приводного синхронного электродвигателя, подключенного к источнику переменного напряжения, контактное устройство, выполненное в виде двух сплошных проводящих колец с неподвижно установленными на них токосъемными скользящими щетками, при этом первое проводящее кольцо присоединено к началу якорной обмотки, а второе проводящее кольцо присоединено к концу якорной обмотки, согласно полезной модели, на статоре дополнительно установлена вторая пара полюсов с обмотками возбуждения, а между обмотками возбуждения первой и второй пар полюсов дополнительно установлено фазосдвигающее устройство.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена электрическая схема генератора, а на фиг.2 - зависимость ЭДС (е) от угла поворота якоря (α).
Цифрами на фиг.1 обозначены:
1 - статор,
2 - первая пара полюсов,
3 - обмотка возбуждения первой пары полюсов,
4 - якорь,
5 - якорная обмотка,
6 - контактное устройство,
7 - вал генератора,
8 - первое сплошное проводящее кольцо,
9 - второе сплошное проводящее кольцо,
10 - токосъемная скользящая щетка первого проводящего кольца,
11 - токосъемная скользящая щетка второго проводящего кольца,
12 - нагрузочное сопротивление,
13 - приводной синхронный двигатель,
14 - вал приводного синхронного двигателя,
15 - источник трехфазного переменного напряжения,
16 - вторая пара полюсов,
17 - обмотка возбуждения второй пары полюсов,
18 - фазосдвигающее устройство.
А
В
Генератор постоянного тока содержит статор 1 с первой парой полюсов 2, на которых размещены обмотки 3 возбуждения, якорь 4 с якорной обмоткой 5, а также контактное устройство 6, закрепленное на валу 7 генератора. Контактное устройство 6 выполнено в виде двух сплошных проводящих колец 8 и 9. На сплошных проводящих кольцах 8 и 9 неподвижно установлены токосъемные скользящие щетки 10 и 11, с которых снимается постоянное напряжение генератора U, к которому подключено нагрузочное сопротивление 12. Начало якорной обмотки 5 присоединено к сплошному проводящему кольцу 8, а ее конец - к сплошному проводящему кольцу 9. Вал 7 генератора соединен с валом 14 приводного синхронного двигателя 13, подключенного к источнику 15 трехфазного переменного напряжения. К двум фазам источника 15 переменного напряжения подключены обмотки 3 возбуждения первой пары полюсов 2, на которые подается переменное напряжение U.
На статоре 1 дополнительно установлена вторая пара полюсов 16 с обмотками 17 возбуждения. Между обмотками 3 и 17 возбуждения первой и второй пар полюсов 2 и 16 дополнительно установлено фазосдвигающее устройство 18.
Кривые пульсации ЭДС (е) заявляемого четырехполюсного генератора, показанные на фиг.2, имеют обозначения:
19 - ЭДС первой пары полюсов,
20 - ЭДС второй пары полюсов,
21 - результирующая ЭДС.
Генератор постоянного тока работает следующим образом.
При включении генератора переменное напряжение от источника 15 поступает на приводной синхронный двигатель 13. Вал 14 приводного синхронного двигателя 13 начинает вращаться против часовой стрелки с установившейся синхронной частотой. Вал 14 и соединенный с ним вал 7 генератора совершают один оборот за период Т питающего напряжения. При двух парах полюсов 2 и 16 за один оборот якоря 4 изменяется направление тока в обмотках 3 и 17 возбуждения и происходит смена полярности полюсов 2 и 16. При этом обеспечивается постоянство полярности ЭДС (е), индуктируемой под действием магнитного поля двух пар полюсов 2 и 16 в якорной обмотке 5 вследствие вращения якоря 4.
Фазосдвигающее устройство 18 выполняется по мостовой, RC или LC схемам и обеспечивает сдвиг фазы от 0 до 360 градусов.
A
С токосъемных щеток 10 и 11, контактирующих с сплошными проводящими кольцами 8 и 9, на выход генератора, к которому подключено нагрузочное сопротивление 12, подается постоянное напряжение U, при одновременном действии двух пар полюсов 2 и 17.
Использование заявляемой полезной модели позволит, по сравнению с прототипом, повысить ЭДС, а значит повысить мощность генератора, за счет сглаживания пульсации тока и напряжения, что достигается введением в генератор еще одной, дополнительной, пары полюсов и фазосдвигающего устройства, связывающего между собой обмотки возбуждения двух пар полюсов.