БЕЗОПОРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к нромышленным сооружениям, а именно: к электрическим машинам, преобразующим подведенную механическую энергию в электроэнергию, и может быть использована для выработки электроэнергии в мобильной энергетической установке (далее - МЭУ; свид. РФ № 14444, МКИ: Е 04 Н 5/02, публ. 27.07.2000) или в совокупности с другим источником мощности в промышленных целях.
Известна по крайней мере одна конструкция электрического генератора с ротором вертикального подвесного исполнения, содержащего в своем составе одну опору ротора - подщипник качения в нижней крестовине, воспринимающий нагрузки от ротора. Данный генератор под маркой СВТ215/39-32 выпущен ОАО «Уралэлектротяжмащ, г. Екатеринбург.
Причиной, препятствующей применению данного генератора, например, в МЭУ, является наличие в генераторе вала ротора с фланцем для крепления, обусловливающее способ крепления вала ротора к приводному валу, что приводит к значительным габаритным размерам, весу конструкции и ее высокой стоимости.
Наличие в конструкции генератора СВТ215/39-32 подшипника качения, воспринимающего нагрузки от ротора, повыщает стоимость конструкции и эксплуатации генератора, так как накладывает ограничения по ресурсу работы машины и требует выполнения периодических регламентных работ для поддержания подшипника в рабочем состоянии.
Наличие вала и подщипника качения приводит к увеличению расхода материалов при изготовлении генератора, к удорожанию и усложнению конструкции генератора, а в совокупности с необходимостью выполнения регламентных работ - и удорожанию эксплуатации генератора.
Общеизвестны также конструкции электрических генераторов для применения в гидроэлектростанциях, имеющих ротор вертикального подвесного исполнения. Все подобные конструкции отличает наличие вала ротора и опор вала, восприпимающих нагрузки от ротора, в связи с чем конструкции имеют значительные габаритные размеры и вес, а также высокую стоимость.
МЭУ, являются: наличие валов, обусловливающих способ крепления ротора генератора к приводному валу; наличие опор валов, воспринимающих нагрузки от ротора; значительные габаритные размеры и вес; высокая стоимость гидрогенераторов.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является электрический генератор с ротором вертикального подвесного исполнения, закрепленным на выходном валу редуктора, примененный в полезной модели «Теплоэлектростанция для модульного газотурбинного агрегата (свид. РФ № 8018, МКИ: Е 04 Н 5/02, публ. 16.10.1998).
Причиной, препятствующей применению такого генератора, например, в МЭУ, является отсутствие в конструкции данного генератора устройств, обеспечивающих центрирование ротора при переходных процессах, что снижает динамическую устойчивость конструкции, а также значительно повышает требования к точности изготовления и балансировки ротора, что увеличивает стоимость конструкции. Невозможно применение такого генератора и в условиях, когда ось вращения ротора отклонена от вертикали, поскольку в данной конструкции не будет выдерживаться условие равномерности зазора между ротором и статором при работе генератора.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение стоимости, упрощение конструкции сооружения при одновременном повыщении надежности конструкции, удещевлении ее эксплуатации и ремонта.
Сущность полезной модели заключается в том, что в модели обеспечивается надежная работа генератора в положении, не зависящем от ориентации оси вращения генератора по отношению к вертикали, для чего служит центрирующая опора бесконтактного типа, не воспринимающая нагрузки ротора, а также обеспечивается передача всех нагрузок от ротора генератора опорам приводного вала посредством способа закрепления ротора к приводному валу.
Новым в устройстве является то, что: ротор генератора имеет центрирующую опору бесконтактного типа, не воспринимающую нагрузки ротора; в роторе генератора выполнено осевое отверстие, вдоль которого соосно проходит приводной вал; все нагрузки от закрепленного на валу ротора генератора воспринимают опоры приводного вала.
cv//Yd 5
.О
кроме того, наличие центрирующей опоры ротора позволяет эксплуатировать генератор в положении, когда ось вращения отклонена от вертикали. Данное обстоятельство приобретает особую важность при применении генератора, например, в МЭУ, условия эксплуатации которой предполагают, в том числе, обеспечение надежной работы на неподготовленных площадках, или в других случаях, когда невозможно или нецелесообразно выравнивать по горизонтали место установки генератора.
При осуществлении полезной модели ее стоимость будет значительно снижена вследствие: уменьщения материалоемкости, отсутствия особых требований к точности изготовления и балансировки, уменьщения в конструкции числа элементов, возможности снижения эксплуатационных расходов. Уменьщение габаритных размеров и весовых характеристик позволяет применять генератор в мобильных малогабаритных электростанциях, например, в МЭУ. Улучщение показателей надежности работы генератора вследствие упрощения конструкции и применения центрирующей опоры бесконтактного типа позволяет обеспечить применение генератора в более жестких условиях эксплуатации, в частности, без непременного требования обеспечить строго вертикальное положение оси вращения. Кроме того, отсутствие в полезной модели ряда конструктивных элементов и систем по сравнению с традиционными рещениями позволяет сократить время на ремонт, а также снижает требования к квалификации персонала. Упрощение конструкции генератора позволяет обеспечить его транспортировку в разобранном виде до места сборки, что снижает требования к таре и транспортным средствам и повыщает транспортабельность генератора.
Генератор с ротором вертикального подвесного исполнения представлен на чертеже (фиг.1).
Генератор содержит статор 7, внутри которого помещен ротор 2. Ротор имеет осевое отверстие и снабжен, например, щлицевой втулкой 5 с внутренними щлицами. Ротор генератора закреплен на приводном валу 4, например, устройством 5. Ротор содержит центрирующую опору 6.
Возможно исполнение генератора с ротором вертикального навесного исполнения. В данной компоновке ротор 2 находится сверху на приводном валу 4, направленном вверх, центрирующая опора б монтируется наверху ротора. Конструкция, а также распределение нагрузок при этом не изменяются.
Предлагаемый генератор функционирует следующим образом.
Привод ротора осуществляется посредством передачи мощности, например, от редуктора 7, приводящегося от источника мощности S. через приводной вал 4 посредством щлицевого соединения 9 внутренним щлицам щлицевой втулки 3. Шлицевая втулка 3, к которой снаружи радиально закреплено тело ротора, передает вращение ротору 2. Ротор 2 генератора закреплен на приводном валу 4 устройством 5, например, замком. При вращении ротора 2 вокруг вертикальной оси внутри статора 1 вырабатывается электрический ток.
Бесконтактная центрирующая опора б предназначена для гащения прецессионных колебаний ротора, например, в переходных процессах или после внещнего воздействия, путем удержания ротора 2 соосно по отнощению к статору 7, чем обеспечивается условие равномерности зазора между ротором и статором по окружности как при вертикально ориентированной оси вращения ротора, так и при отклонениях от вертикального положения оси. В зависимости от питания - например, постоянный или электромагнит, сжатый газ, гидравлическая жидкость под давлением - в конструкции центрирующей опоры может быть применен принцип магнитной, воздушной, гидравлической подущки. Питание на центрирующую опору подается до начала вращения ротора и далее постоянно в течение всего времени работы генератора. Таким образом, к началу вращения ротор и статор генератора гарантированно находятся по отношению друг к другу соосно, это же положение сохраняется вплоть до остановки ротора после выключения генератора. Для обеспечения транспортировки генератора в собранном виде, стояночного положения ротора, а также безопасной остановки генератора при возникновении нещтатной ситуации конструкция центрирующей опоры содержргг устройство арретирования.
Выполнение предлагаемого генератора так, как описано выще, позволяет получение более дешевой единицы электроэнергии, что обеспечивается возможностями: транспортировки любым видом транспорта, сборки генератора непосредственно на месте эксплуатации, применения в качестве привода любого источника мощности, сокращения потерь в проводах при применении в непосредственной близости от потребителей, высокой эксплуатационной готовности и надежности вследствие простоты конструкции и нетребовательности к условиям эксплуатации, значительного увеличения ресурса.