ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЫЙ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках питания транспортных средств.
Известны электромашинные преобразователи, содержащие двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с основной обмоткой и обмоткой подмагничивания, расположенной на якоре, и регулятор напряжения, выход регулирующего органа которого через выпрямитель подключен к обмотке подмагничивания, а один из входов соединен с основной обмоткой генератора (Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Лукин И.И., Любимов В.В. - М.: Транспорт, 1970. С. 169-171.).
Недостатком данного электромашинного преобразователя является относительная сложность системы, отсутствие сигнала регулирования напряжения в режимах, близких к режиму короткого замыкания основной обмотки.
Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели являются электромашинные преобразователи постоянного тока в переменный, содержащие двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с дополнительной гармонической обмоткой, число полюсов которой в нечетное число раз, например в три раза,
больше числа полюсов основной обмотки, регулятор частоты с усилительными и измерительными органами, причем вход измерительного органа регулятора частоты подключен к гармонической обмотке магнитоэлектрического генератора (Авторское свидетельство СССР №594571, кл. Н 02 Р 11/06, Н 02 К 47/02, 1978).
К недостаткам прототипа можно отнести отсутствие регулирования напряжения на выходе магнитоэлектрического генератора.
Задача предлагаемой полезной модели - расширение функциональных возможностей электромашинного преобразователя за счет введения дополнительного канала регулирования напряжения.
Поставленная задача достигается тем, что электромашинный преобразователь, содержащий двигатель постоянного тока, магнитоэлектрический генератор с дополнительной гармонической обмоткой, число полюсов которой в нечетное число раз, например в три раза, больше числа полюсов основной обмотки, регулятор частоты с усилительными и измерительными органами, причем вход измерительного органа регулятора частоты подключен к гармонической обмотке магнитоэлектрического генератора, в отличие от прототипа снабжен дополнительным каналом регулирования напряжения магнитоэлектрического генератора, причем в качестве датчика тока нагрузки, пропорционального напряжению на выходе магнитоэлектрического генератора, используется гармоническая обмотка.
Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежами. На
фиг.1 приведена функциональная схема электромашинного преобразователя. На фиг.2 представлена зависимость ЭДС гармонической обмотки от тока нагрузки. На фиг.3 представлена регулировочная характеристика магнитоэлектрического генератора при регулировании подмагничиванием спинки статора (Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф., Ларионов А.Н. Электрические машины с постоянными магнитами. - М.-Л.: Энергия, 1964. С. 380). На фиг.4 представлена характеристика (зависимость коэффициента заполнения импульсов от напряжения управления) широтно-импульсных модуляторов (ШИМ). На фиг.5 представлена выходная характеристика измерительного органа частоты (ИОЧ).
Двигатель постоянного тока 1 подключен к питающей сети постоянного тока. На одном валу с двигателем постоянного тока конструктивно размещен магнитоэлектрический генератор 2, имеющий основную обмотку 3 и дополнительные статорные подмагничивающую 4 и гармоническую 5 обмотки. Гармоническая обмотка 5 через выпрямитель 6, широтно-импульсный модулятор 7 и неинвертирующий усилитель 8 подключена к подмагничивающей обмотке 4 генератора 2. Также гармоническая обмотка 5 через измерительный орган частоты 9, ШИМ 10 и инвертирующий усилитель 11 подключена к обмотке возбуждения 12 двигателя постоянного тока 1. Питание ШИМ 7 и ШИМ 10 осуществляется от основной обмотки 3 через трансформатор 13, усилителей 8 и 11 - от цепи постоянного тока.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При изменении тока нагрузки основной обмотки 3 изменяется ЭДС, наводимая в гармонической обмотке 5. Это объясняется тем, что ЭДС гармоники пропорциональна содержанию соответствующей гармоники электромагнитного поля в воздушном зазоре электрической машины, которая меняется при изменении нагрузки.
При уменьшении тока нагрузки основной обмотки 3 магнитоэлектрического генератора 2 ЭДС дополнительной обмотки 5 уменьшается, что вызывает увеличение коэффициента заполнения импульса ШИМ 7 и увеличение тока в подмагничивающей обмотке 4 магнитоэлектрического генератора 2 и уменьшение напряжения выходе основной обмотки 3.
Номинальному числу оборотов двигателя постоянного тока 1 соответствует номинальная частота на выходе основной обмотки 3 магнитоэлектрического генератора 2. На гармонической обмотке 5, выполненной, например, на утроенное число полюсов, наводится ЭДС утроенной частоты. Если изменение нагрузки магнитоэлектрического генератора 2 приводит к изменению частоты основной обмотки на 1 Гц, то частота гармонической обмотки изменяется на 3 Гц.
Рабочая точка измерительного органа частоты выбирается на возрастающем участке характеристики ИОЧ для предотвращения разгона электромашинного преобразователя при коротком замыкании основной обмотки 3.
При изменении нагрузки и уменьшении частоты основной обмотки 3 магнитоэлектрического генератора 2 уменьшается частота ЭДС гармонической обмотки 5. Выходной сигнал ИОЧ 9 уменьшается, коэффициент заполнения импульса ШИМ 7 увеличивается. Сигнал ШИМ 7 инвертируется в усилителе 8, что приводит к уменьшению тока в обмотке возбуждения 12 двигателя постоянного тока 1, увеличению числа оборотов двигателя постоянного тока 1 и выходной частоты магнитоэлектрического генератора 2.
Итак, заявляемая полезная модель расширяет функциональные возможности электромашинного преобразователя путем ввода дополнительного канала регулирования напряжения и, таким образом, повышает стабильность выходного напряжения.