Трёхфазный генератор переменного напряжения

Предлагаемая полезная модель относится к генераторам переменного напряжения и может быть использована в качестве источника трехфазного переменного напряжения.
Известен генератор постоянного тока, содержащий обмотку возбуждения на статоре, питающуюся постоянным током, якорная обмотка соединена с коллектором. При принудительном вращении генератора происходит выработка постоянного напряжения, которое снимается с пластин коллектора (С.Г. Прохоров Электрические машины: учебное пособие / С.Г. Прохоров, Р.А. Хуснутдинов. - Ростов н/Д: Феникс, 2012. - С. 181-183).
Основным недостатком описанного генератора постоянного тока является необходимость преобразования выработанного постоянного напряжения в переменное для повышения его величины и дальнейшего использования в сетях с двигателями переменного тока.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству (прототипом) является индукционная машина (сельсин), содержащая ротор, на котором расположены три обмотки, соединены между собой в звезду, и статор, на котором расположена обмотка возбуждения. Обмотка возбуждения статора подключена к источнику переменного напряжения (Баранчук Е.И. Теория и проектирование следящих систем переменного тока / Е.И. Баранчук. - М.: Энергия, 1966. - С. 80-83).
Основным недостатком индукционной машины (сельсина), является отсутствие возможности использования для генерации трехфазного переменного напряжения, так как сельсин реализует только функцию датчика положения угла ротора. Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей устройства, генерирующего трехфазное переменное напряжение.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в трехфазном генераторе переменного напряжения, содержащем ротор, на котором расположены три обмотки, соединенные между собой в звезду, и статор, на котором расположена обмотка возбуждения, согласно полезной модели ротор выполнен принудительно вращающимся от внешнего источника механической энергии для наведения в его обмотках переменного синусоидального напряжения, а обмотка возбуждения статора подключена к источнику постоянного напряжения.
Расширение функциональных возможностей устройства, обусловлено исполнением возможности обратимости работы электрических машин путем выполнения ротора принудительно вращающимся от внешнего источника механической энергии и подключения обмотки статора к источнику постоянного напряжения для наведения в обмотках ротора переменного синусоидального напряжения.
Предложенная полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема расположения обмотки возбуждения на статоре и обмоток на роторе трехфазного генератора переменного напряжения; на фиг. 2 - принципиальная схема трехфазного генератора переменного напряжения; на фиг. 3 - зависимость изменения величины генерируемого напряжения на обмотках ротора от времени.
Кроме того, на чертеже использованы следующие обозначения:
- L1 - обмотка статора;
- L2, L3, L4 - обмотки ротора;
- начало обмотки;
- Р - ротор;
- С - статор;
- ~U - генерируемое переменное напряжение;
- Ud - питающее постоянное напряжение;
- t - время.
Трехфазный генератор переменного напряжения содержит ротор, на котором расположены три обмотки, соединенные между собой в звезду, и статор, на котором расположена обмотка возбуждения, при этом ротор выполнен принудительно вращающимся от внешнего источника механической энергии для наведения в его обмотках переменного синусоидального напряжения, а обмотка возбуждения статора подключена к источнику постоянного напряжения.
На валу ротора 1 (Р) трехфазного генератора переменного напряжения, расположены три обмотки 2 (L2), 3 (L3) и 4 (L4). На статоре 5 (С) расположена обмотка возбуждения 6 (L1), которая подключена к источнику 7 (Ud) постоянного напряжения. Ротор 1 (Р) выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии (на чертеже не показан) для наведения в обмотках 2 (L2), 3 (L3) и 4 (L4) переменного напряжения.
Обмотки 2 (L2), 3 (L3) и 4 (L4) соединены по схеме звезда, таким образом, что концы обмоток соединены между собой, а начало каждой из них выведено к выходным клеммам 8, 9 и 10.
Работа трехфазного генератора переменного напряжения происходит следующим образом.
При вращении ротора 1(Р) находящиеся на нем обмотки 2 (L2), 3(L3) и 4(L4) пересекают линии магнитного поля, создаваемые обмоткой статора 6(L1), за счет чего в обмотках ротора 1(Р) наводится переменная ЭДС, величина которой зависит от скорости вращения ротора 1(Р) относительно обмотки 6 (L1), находящейся на статоре 5 (С). Таким образом, при вращении ротора 1(Р) форма полученного переменного напряжения на каждой из обмоток 2 (L2), 3 (L3) и 4 (L4) имеет вид синусоид, сдвинутых относительно друг друга во времени на 120 электрических градусов.
Таким образом, предложенное устройство позволяет генерировать трехфазное переменное напряжение.