ГИДРОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области электромашиностроения, в частности к гидроэнергетике, и может быть использована в гидроагрегатах и гидроаккумулирующих электростанциях.
Известен гидрогенератор на постоянных магнитах для гидростанций подводного типа [патент РФ №2578771, F03B 17/06, F03B 9/00, опубл. 27.03.2016], содержащий статоры с обмотками возбуждения и постоянные магниты, выполненные в виде труб из композитного материала с обмотками возбуждения, расположенными внутри герметично, образующих вместе с соединительными трубами кольцевую систему с условием возможности продольного перемещения по направляющим кольцевой системы ползунов, выполненных из композитного материала в виде разрезных колец с расположенными внутри герметично по контуру постоянными магнитами, при этом на наружной поверхности ползунов шарнирно установлены лопатки.
Недостатками известного гидрогенератора являются высокие механические потери на трение, высокие динамические нагрузки на ротор, невысокая надежность и невысокий ресурс работы, ограниченные функциональные возможности, поскольку известный гидрогенератор предназначен для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую энергию в условиях малых и средних рек.
Известен гидрогенератор [патент РФ №2161730, F03B 11/06, Н02К 5/16, опубл. 10.01.2001], содержащий ротор с остовом в виде спиц, масляную ванну подпятника, имеющую корпус, опорные элементы, выгородку, крышку и размещенные на крышке конденсаторы масляных паров и разъемный кольцевой фильтр, при этом за пределами маслованны установлены фильтр-отстойник и водяной эжектор, соединенные между собой и через конденсатор с воздушной полостью маслованны, а внутри конденсаторов установлены абсорбционные холодильные камеры, причем в корпусе конденсатора под элементами конденсатора установлен маслосборник, имеющий форму усеченного конуса, сужающаяся часть которого обращена внутрь маслованны.
Недостатками известного гидрогенератора являются высокие механические потери на трение, высокие динамические нагрузки на ротор, невысокая надежность и невысокий ресурс работы.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является гидрогенератор [патент РФ №2043692, Н02К 7/10, опубл. 10.09.1995], содержащий статор с установленной на нем верхней крестовиной, в центральной части которой размещены подпятник и подшипник, ротор с расположенными на его валу над верхней крестовиной контактными кольцами с несущим их остовом, состоящим из втулки и приваренного к ней диска, нижнюю крестовину и тормозное устройство в виде отдельно расположенных тормозов-домкратов поршневого типа, при этом тормоза-домкраты установлены и закреплены на верхней крестовине под остовом контактных колец с зазором между диском остова и тормозами-домкратами, меньшим длины хода поршня, при этом диск остова контактных колец выполнен с диаметральным размером, превышающим или равным диаметральному габариту расположения тормозов-домкратов относительно оси ротора, а нижняя его поверхность обработана и служит поверхностью трения для тормозов-домкратов при торможении ротора и опорной поверхностью при его подъеме.
Недостатками известного вертикального гидрогенератора являются высокие механические потери на трение, высокие динамические нагрузки на ротор, невысокая надежность и невысокий ресурс работы.
Задача полезной модели - повышение надежности и ресурса работы гидрогенераторов.
Техническим результатом является снижение механических потерь на трение, снижение динамических нагрузок на ротор за счет применения в гидрогенераторе управляемой магнитной системы.
Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что в гидрогенераторе, содержащем статор с установленной на нем верхней крестовиной, в центральной части которой размещен ротор с валом. На валу расположен магнитный подшипник, включающий в себя установленную в корпусе магнитную систему с возможностью управления из внешних и внутренних кольцевых постоянных магнитов с расположенными на них экранами из немагнитного материала.
Технический результат достигается следующим. Магнитный подшипник выполняет функцию подпятника гидрогенератора. Магнитная система с возможностью управления, включающая в себя внешние и внутренние кольцевые постоянные магниты с установленными на них экранами из немагнитного материала, обеспечивает бесконтактное вращение вала за счет сил отталкивания между внутренними и внешними кольцевыми постоянными магнитами, что приводит к снижению механических потерь на трение и снижению динамических нагрузок на ротор. Снижение механических потерь и динамических нагрузок обеспечивают повышение надежности и увеличение ресурса работы гидрогенератора.
Существо полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема гидрогенератора.
Предложенный гидрогенератор содержит статор 1 с установленной над ним верхней крестовиной 2, в центральной части которой размещен ротор 3 с валом 4, на котором расположен магнитный подшипник, включающий в себя установленную в корпусе 5 магнитную систему с возможностью управления из внешних и внутренних кольцевых постоянных магнитов 6 с расположенными на них экранами 7 из немагнитного материала. На валу расположены ферромагнитные накладки 8.
Устройство работает следующим образом. При вращении ротора 3 генератора под действием вращающего момента турбины в обмотке статора 1 наводится ЭДС. Магнитная система с возможностью управления из внешних и внутренних кольцевых постоянных магнитов 6 обеспечивает бесконтактное вращение вала 4 за счет сил отталкивания между внутренними и внешними кольцевыми постоянными магнитами 6.
При воздействии на вал 4 дестабилизирующими силами меньшими, чем силы отталкивания внешних и внутренних кольцевых постоянных магнитов 6, вал 4 смещается с оси инерции, при этом происходят колебания магнитного потока, за счет управления магнитной системой возникают силы притяжения, воздействующие на ферромагнитные накладки 8, расположенные на валу 4.
При воздействии на вал 5 дестабилизирующими силами большими, чем силы отталкивания внешних и внутренних кольцевых постоянных магнитов 6, вал 4 смещается с оси инерции. В этом случае экраны из немагнитного материала 7 выполняют роль подшипников скольжения, что позволяет отказаться от второго направляющего механического подшипника в гидрогенераторе. Кроме того, экраны из немагнитного материала 7 предотвращают влияние магнитных полей статора 1 и магнитной системы из кольцевых постоянных магнитов 6 друг на друга.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает снижение механических потерь на трение, снижение динамических нагрузок на ротор.
В результате повышается надежность и ресурс работы гидрогенераторов.