ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение на полезную модель относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор, и может быть использовано при проектировании и производстве источников переменного тока.
Известна система двигатель-генератор переменного тока [1], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора якорь совершает вращательное движение. Зачастую в этой системе в качестве двигателя используют двигатели внутреннего сгорания [2]. Недостатком такой системы является сложность преобразования с помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательного движения поршней двигателя во вращательное движение коленчатого вала, подсоединенного к якорю генератора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению на полезную модель является электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, выполненный из немагнитного материала и снабженный клапанами, свечами и электрическими обмотками, а также свободно размещенный в цилиндре поршень в виде постоянного магнита [3].
Недостатком генератора являются отсутствие уплотнений поршня и низкая износостойкость выполненного из немагнитного материала цилиндра, что ухудшает работу поршня и цилиндра и снижает срок службы агрегата.
Целью изобретения на полезную модель является повышение ресурса работы генератора.
Указанная цель достигается тем, электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном и электрической обмоткой, а так же поршень, размещенный в цилиндре с образованием одной камеры сгорания, отличающийся тем, что поршень жестко соединен со штоком, электрическая обмотка расположена внутри нижней части цилиндра, а на штоке закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами.
На фиг.1 представлена конструктивная схема предполагаемого электрического генератора при расположении поршня в верхней мертвой точки (ВМТ), а на фиг.2 - при положении поршня в нижней мертвой точке (НМТ).
Генератор содержит цилиндр 1 двигателя внутреннего сгораия, снабженный клапаном 2 и электрической обмоткой 3. Внутри цилиндра 1 расположен поршень 4 с образованием одной камеры сгорания. Поршень 4 жестко соединен с штоком 5, электрическая обмотка 3 расположена внутри нижней части цилиндра 1. На штоке 5 закреплен ряд кольцевых магнитов 6, обращенных друг к другу разноименными полюсами.
Генератор работает следующим образом. При положении поршня 4 у ВМТ (фиг.1) в цилиндре 1 происходит сгорание топлива и поршень 4 со штоком 5 и кольцевыми магнитами 6 перемещается вниз к НМТ. Клапан 2 закрыт.Вследствие этого перемещения магнитные потоки кольцевых магнитов 6 генерируют ЭДС в электрической обмотке 3, снимаемую с выходных разъемов (на фиг.1 не показаны). В НМТ (фиг.2) свежий заряд воздуха поступает в цилиндр 1 двигателя через продувочные окна, а отработавшие газы удаляются через открытый клапан 2. При движении поршня 4 от НМТ к ВМТ магнитные потоки кольцевых магнитов 6 вновь генерируют ЭДС в электрической обмотке 3. Затем цикл повторяется.
Следует отметить, что в судовых малооборотных крейцкопфных двигателях поступающий в цилиндр двигателя через продувочные окна свежий заряд воздуха имеет температуру, не превышающую 100°С [4]. При таком нагреве существующие электроизоляционные материалы обеспечивают высокую надежность и долговечность по температурному индексу и нагревостойкости [5]. Поэтому прикрепленная к нижней части цилиндра 1 электрическая обмотка 3 не будет подвергаться чрезмерным температурным нагрузкам.
Во время работы двигатель внутреннего сгорания может обеспечить не только привод генератора, но и привод гребного винта на судне. В этом случае нет необходимости иметь на судне дополнительный дизель-генератор [2].
1. Аткинс Б. Общая теория электрических машин. Пер. с англ. И.В.Антика. Государственное энергетическое издательство. М. - ., Л 1960. 272 с.
2. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта: Учеб. пособие/Г.А.Конке, В.А.лошко. - М.: машиностроение, 2005. 512 с.
3. Электрический генератор переменного тока: пат.2046966 Рос. Федерация. №4801644/06; заявл. 29.11.1989; опубл. 27.10.1995.
4. Дизели. Справочник. Под общей редакцией В.А.Ваншейдта, Н.Н.Иванченко, Л.К.Коллерова. Л.: Машиностроение, 1977. 480 с.
5. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кН. 1/ И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П.Морозин, Б.Ф.Токарев; Под. Ред. И.П.Копылова. -М.: Энергоатомиздат, 1993. 464 с.