Генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением, встраиваемый в шасси транспортного средства

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к конструкции генератора синхронного с самовозбуждением, встраиваемого в шасси транспортного средства. Форма исполнения генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением позволяет размещать его непосредственно под кузовом автомобиля, при этом автомобиль сохраняет возможность преодоления водных преград вброд.
Из существующего уровня техники известен генератор синхронный с самовозбуждением, содержащий статор, ротор, подшипниковые щиты, подшипники, блок возбуждения, корректор напряжения. У такого генератора на валу устанавливаются контактные кольца, а на неподвижной части - щетки для передачи энергии возбуждения от блока возбуждения к обмотке возбуждения, установленной на полюсах ротора.
Известен генератор бесщеточный (Каталог электротехнического оборудования. Генераторы синхронные типов БГ-30 ОМ4, БГ-60 ОМ4, БГ-100 ОМ4. Интернет сайт https://electro.mashinform.ru/), в котором энергия возбуждения передается в ротор электромагнитным путем, для чего устанавливается возбудитель, представляющий собой обращенную синхронную машину, в которой от блока возбуждения подается регулируемый ток возбуждения на статор возбудителя, а в роторе наводится переменный ток, который выпрямляется встроенным вращающимся выпрямителем и подается на обмотку возбуждения основного генератора. Для такого генератора наличие блока возбуждения значительно меньшей мощности является также обязательным, т.к. именно он обеспечивает самовозбуждение, а корректор, как правило, электронный обеспечивает точность поддержания напряжения генератора. Устойчивое начальное возбуждение генератора обеспечивают встроенные в статор возбудителя постоянные магниты.
За прототип принят генератор синхронный бесщеточный, встраиваемый в шасси транспортного средства, например, автомобиля для обеспечения автономного электроснабжения оборудования, установленного в кузове автомобиля, разработанный специалистами общества с ограниченной ответственностью «Баранчинский Электромеханический Завод», предназначенный для работы в составе передвижных электроагрегатов при работе на стоянке в условиях с повышенной влажностью (Генераторы синхронные типа БГ. Руководство по эксплуатации ИЕЮВ.526354.006-39РЭ) и серийно изготавливаемый с 2012 года.
Генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением, встраиваемый в шасси транспортного средства с передачей вращения от отбора мощности транспортного средства, обеспечивающий работу аппаратуры, размещенной в кузове транспортного средства при работе на стоянке и герметизированный с помощью стандартных серийно изготавливаемых резиновых колец с применением герметика, в части подшипников и внутренней полости генератора, для прохождения в водосодержащей среде (патент №183606, МПК H02K 19/16, 27.09.2018).
В известном генераторе синхронном бесщеточном вращение ротора генератора обеспечивается системой отбора мощности от двигателя автомобиля на стоянке. Генератор герметизирован для исключения попадания влаги при движении автомобиля по водосодержащей среде, например, ручьи, болота и т.д. Ввиду ограниченного места в шасси автомобиля, сложностей с герметизацией и обслуживанием системы самовозбуждения, блока возбуждения нет, а система возбуждения разделена на многообмоточный трансформатор возбуждения (в известном устройстве он назван трансформатором силовым), устройствами для самовозбуждения и корректором напряжения, размещенными в блоке управления.
Трансформатор силовой в известном устройстве установлен на свободном месте автомобиля, например, сзади кабины или на кузове автомобиля в специальном кожухе.
Учитывая принципиальную схему включения, трансформатор силовой должен выдавать ток возбуждения соответствующий току, требуемому для поддержания напряжения генератора в необходимых пределах при нагрузках от 0 до номинальной, т.е. величина тока возбуждения должна зависеть от тока и характера нагрузки. Для этой цели к трансформатору силовому должны быть подключены силовые провода и дополнительные устройства для самовозбуждения.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции и монтажа генератора на автомобиле в комплекте с системой возбуждения, а именно за счет наличия в ней трансформатора силового с подключенными к нему силовыми проводами и дополнительными устройствами для самовозбуждения. Трансформатор силовой выполнен с возможностью размещения его за кабиной или на плоскости кузова автомобиля.
При разработке предлагаемого генератора синхронного с самовозбуждением ставилась задача создания конструкции, обеспечивающей достаточную легкость всей конструкции, удобство монтажа, снижение материальных и трудовых затрат, за счет исключения из конструкции генератора синхронного трансформатора силового, с подключенными к нему силовыми проводами и дополнительными устройствами для самовозбуждения, что упрощает конструкцию генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением, встраиваемого в шасси транспортного средства для автономного электроснабжения.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является упрощение конструкции генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением, встраиваемого в шасси транспортного средства, снижение общей массы генератора синхронного и повышение удобства его эксплуатации.
Названный технический результат достигается за счет того, что в генераторе синхронном бесщеточном с самовозбуждением, встраиваемым в шасси транспортного средства с передачей вращения от отбора мощности транспортного средства, обеспечивающего работу аппаратуры, размещенной в кузове транспортного средства при работе на стоянке, и герметизированный с помощью стандартных серийно изготавливаемых резиновых колец с применением герметика в части подшипников и внутренней полости генератора для прохождения в водосодержащей среде, для обеспечения самовозбуждения генератора и форсировки возбуждения в зависимости от величины и характера нагрузки используется дополнительная обмотка статора генератора, параметры которой зависят от тока нагрузки, что обеспечивает исключение трансформатора силового, подключенных к нему силовых проводов и дополнительных устройств для самовозбуждения и упрощает конструкции генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением, встраиваемого в шасси транспортного средства.
В предлагаемой полезной модели применен генератор со статором, включающим дополнительную обмотку по третьей гармонике, в которой наводится электродвижущая сила (э.д.с), величина которой связана с величиной и характером тока нагрузки. Эта дополнительная обмотка может выполняться как отдельно, так и вместе с последовательно включенной дополнительной обмоткой по первой гармонике. В этом случае исключается необходимость применения в системе возбуждения трансформатора силового и подключения к нему силовых проводов и дополнительных устройств для самовозбуждения, что упрощает монтаж компонентов генератора на автомобиле.
Полезная модель поясняется следующими графическими материалами:
на фиг. 1 - показана конструкция генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением.
на фиг. 2 - показана принципиальная схема генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением с применением трансформатора силового с подключенными к нему силовыми проводами и дополнительными устройствами для самовозбуждения.
на фиг. 3 - показана принципиальная схема генератора с самовозбуждением с применением дополнительных обмоток статора генератора, согласно предлагаемой полезной модели, без использования в системе возбуждения трансформатора силового.
Как показано на фиг. 1, генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением, встраиваемый в шасси транспортного средства (не показано), включает в себя установленные в кожухе 1 электрически связанные статор генератора 2, ротор генератора 3, статор 4 и ротор возбудителя 5. Выпрямитель 6 расположен на внутренней поверхности ротора возбудителя и закреплен к сердечнику ротора изолированными болтами 8.
Ротор генератора 3 и ротор возбудителя 5 закреплены на валу 9, выполненном с возможностью вращения в подшипниках 10 и 11. Подшипники 10 и 11 установлены в подшипниковых щитах 12 и 13, соединенных с кожухом 1. В наружную крышку подшипника 10 со стороны свободного конца вала 9 установлена резиновая манжета 14 и уплотнительное кольцо 15 для уплотнения зазоров между кожухом 1, валом 9 и подшипниковым щитом 12.
В соединениях между станиной 16 и подшипниковыми щитами 12 и 13 установлены уплотнительные резиновые кольца 15, 17, 18 с герметиком, на резьбовые части болтов 8, 19, 20 и 21 также нанесен герметик. Статор генератора 2 включает дополнительную обмотку по третьей гармонике, в которой наводится электродвижущая сила (э.д.с), величина которой связана с величиной и характером тока нагрузки, а также включенную с ней последовательно дополнительную обмотку по первой гармонике, э.д.с. которой пропорциональна напряжению генератора. Генератор снабжен вентиляцией, осуществляемой вентилятором 22. Забор воздуха производится через окно в кожухе 1. Генератор имеет болт заземления 23.
Блок управления 24 смонтирован в стальной штампованной коробке и включает в себя: корректор напряжения, трансформатор корректора напряжения, трансформатор параллельной работы и фильтр радиопомех. На фиг. 2 показана принципиальная схема генератора синхронного бесщеточного с самовозбуждением с применением трансформатора силового с подключенными к нему силовыми проводами и дополнительными устройствами для самовозбуждения. Эта электрическая система включает в себя генератор синхронный G; трансформатор силовой ТС; корректор напряжения КН; блок управления БУ; трансформатор тока ТТ; трансформатор параллельной работы ТПР; трансформатор питания корректора ТПК; усилитель У (принципиальная схема усилителя не показана); блок отсечки БО (принципиальны схема блока отсечки не показана); фильтр радиопомех Cp1 - Ср3.
Как показано на фиг. 2, для обеспечения самовозбуждения генератора синхронного G и форсировки возбуждения в зависимости от величины и характера нагрузки применен трансформатор силовой ТС с подключением к нему силовых проводов генератора и дополнительных устройств для самовозбуждения усилителя У и блока отсечки БО.
На фиг. 3 показана принципиальная схема генератора с самовозбуждением без использования в системе возбуждения трансформатора силового, с применением дополнительных обмоток статора генератора, согласно предлагаемой полезной модели. Эта электрическая схема включает в себя: генератор синхронный G; блок управления БУ, с размещенными в нем корректора напряжения КН; трансформатора питания корректора ТПК, трансформатора параллельной работы ТПР и фильтра радиопомех ФРП.
Как показано на фиг. 3, для обеспечения самовозбуждения генератора и форсировки возбуждения в зависимости от величины и характера нагрузки статор генератора имеет дополнительную обмотку ДО по третьей гармонике, параметры которой зависят от тока нагрузки, и по первой гармонике, параметры которой зависят от напряжения генератора. Дополнительная обмотка ДО статора генератора через кабель управления электрически соединена с блоком управления БУ. В этом случае исключается необходимость в применении в системе возбуждения трансформатора силового и подключения к нему силовых проводов и дополнительных устройств для самовозбуждения, что упрощает монтаж компонентов генератора на автомобиле.
Работа генератора синхронного осуществляется по принципу электромагнитной индукции. Генератор синхронный состоит из двух основных частей: неподвижного статора, выполняющего функции якоря и ротора, вращающегося внутри статора. Обмотка ротора генератора синхронного питается от выпрямителя, вращающегося вместе с ротором. Выпрямитель, в свою очередь, получает питание от возбудителя, имеющего ротор с вращающейся трехфазной обмоткой, возбуждаемую от статора возбудителям, ток возбуждения которого регулируется корректором напряжения.
Генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением, встраиваемый в шасси транспортного средства, во время стоянок работает с поддержанием всех электрических параметров, соответствующих работе в составе обычной дизель-генераторной установки, и способен без повреждения выдерживать длительные механические воздействия вовремя движения по грунтовой дороге, по бездорожью, при размещении генератора под кузовом автомобиля. Генератор синхронный бесщеточный с самовозбуждением, встраиваемый в шасси транспортного средства, имеет степень защиты, позволяющей преодолевать водные преграды с погружением генератора.