СОВМЕЩЕННЫЙ ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к устройствам для автономного электроснабжения переменным напряжением стабильной частоты.
Известны асинхронные преобразователи частоты с совмещенными обмотками, приводимые во вращение отдельным двигателем. Они используются для преобразования напряжения питающей сети одной частоты в напряжение иной частоты. Обязательными условиями получения напряжения стабильной частоты на выходе этих устройств являются: стабильность напряжения питающей сети и постоянная частота вращения вала приводного двигателя. (А.с. №106209 (СССЗ). Асинхронный преобразователь частоты/ B.C.Новокшенов. - Опубл. в Б.И., 1960, вып.5).
Известны машинно-вентильные источники трехфазного напряжения (патент на полезную модель №82076, опубл. 10.04.2009, Бюл. №10.-2 с.). Они состоят из асинхронного возбудителя и двух асинхронных машин, уложенных в общих пазах, питание которых происходит через роторные обмотки, а выходное напряжение стабильной частоты формируется на выходе полупроводникового преобразователя.
Полезная модель решает задачу получения напряжения стабильной частоты автономно от централизованных сетей электроснабжения.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение массы и габаритов генератора, уменьшение потери мощности на преобразование выходного напряжения и улучшение гармонического состава выходного напряжения.
s1
НА
НВ
НС
На фиг. представлена схема полезной модели. Обмотки принадлежащие каждой электрической машине выделены отдельно штриховой линией. Обозначены они соответственно р1 и р2. Устройство возбуждения выдает систему напряжений u, входными для него являются выходные напряжения генератора и код частоты с датчика частоты вращения. Нагрузка генератора обозначена как Z, Z, Z.
Полезная модель состоит из электромашинной части, включающей в себя две электрические машины с общим магнитопроводом, устройства возбуждения и датчика частоты вращения.
Обмотки электрических машин имеют различное количество пар полюсов (соответственно p7 и p2) и выполнены таким образом, что их взаимовлияние исключено. Роторные обмотки соединены последовательно.
Стабильность частоты на выходе генератора достигается соответствующим законом изменения частоты напряжения на выходе устройства возбуждения, основанном на измерении частоты вращения вала приводного двигателя.
2
1
Зависимость частоты напряжения выходной обмотки ω от частоты вращения вала n и частоты напряжения возбуждения ω определяется выражением:
z
1
1
2
ω=ω+n(p-p).
Устройство возбуждения формирует систему напряжений с частотой:
1
const
1
2
ω=ω-n(p-p).
2
const
1
2
1
2
const
При таком законе изменения частоты напряжения статорной обмотки первой электрической машины, выражение частоты напряжения на выходе генератора: ω=ω-n(p-p)+n(p-p)=ω.
При неизменной нагрузке на выходе генератора при таком законе изменения частоты напряжения первой машины действующее напряжение на нагрузке и его частота будут постоянными.
При изменении нагрузки генератора компенсация изменения напряжения на его выходе происходит за счет изменения напряжения питания статорной обмотки первой машины.
Таким образом, полезная модель позволяет получать напряжение стабильной частоты автономно от централизованных сетей электроснабжения при вращении устройства от приводного двигателя с широкими диапазонами частот вращения вала и, кроме того, имеет возможность изменения номинала частоты выходного напряжения. При этом уменьшаются массо-габаритные характеристики за счет исключения из схемы асинхронного возбудителя и повышается надежность за счет перехода к бесконтактной конструкции возбуждения.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели являются: отсутствие асинхронного возбудителя в ее составе, отсутствие роторных колец, подача напряжения на статорную обмотку первой асинхронной машины, отсутствие полупроводникового преобразователя между генератором и нагрузкой.
Возможность получения напряжения стабильной частоты на выходе генератора при соответствующем изменении частоты напряжения возбуждения была подтверждена экспериментально на макетном образце. Также было экспериментально подтверждено, что при постоянной выходной частоте генератора для неизменной нагрузки действующее значение выходного напряжения остается неизменным.