ТРЕХФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Заявляемое изобретение относится к электрическим машинам, а именно, к синхронным генераторам, и предназначено для обеспечения приемников электроэнергии трехфазным переменным током.
Генератор переменного тока входит в систему генерирования самолетную и представляет собой четырехполюсную бесщеточную синхронную электрическую машину со встроенным трехфазным подвозбудителем, возбудителем и блоком вращающихся выпрямителей, предназначенным для питания обмотки возбуждения генератора постоянным током.
Известна конструкция электрической машины, представляющая собой генератор с масляным распылительным охлаждением интегральной конструкции. Он включает в себя три электрические машины: основной генератор, возбудитель и подвозбудитель, а также блок вращающихся выпрямителей. Статоры всех трех машин закреплены в общем корпусе, роторы - на общем валу (см. Л.И.Поспелов Конструкции авиационных электрических машин под редакцией доктора техн. наук, проф. А.Ф.Федосеева, Москва, Энергоиздат, 1982 г., с.76-77, рис.3.19).
В данной конструкции возбудитель и подвозбудитель расположены с разных сторон относительно статора и ротора генератора. При этом габаритные размеры в осевом направлении определяются суммарно: длиной пакета ротора и статора генератора и вылетом лобовых частей их обмоток, длиной пакета ротора возбудителя и вылетом лобовых частей его обмотки, длиной пакета железа и вылетом лобовых частей обмотки статора подвозбудителя.
Недостатком данной конструкции является значительный размер генератора в осевом направлении с соответствующим увеличением осевой длины вала и корпуса, что требует дополнительного усиления прочности конструкции и одновременно ухудшает массово-габаритные характеристики электрической машины.
Наиболее близкой к предполагаемому изобретению является конструкция электрической машины, представляющая собой генератор с воздушным охлаждением, включающим основной генератор, возбудитель, подвозбудитель и блок вращающихся выпрямителей. Статоры всех трех машин размещаются в корпусе, роторы и блок вращающихся выпрямителей - на общем валу. Конструкция содержит:
- основной генератор, содержащий пакет статора с якорной обмоткой, закрепленный на корпусе, пакет ротора, с явно выраженными полюсами и их обмотками, напрессованный на валу;
- возбудитель, содержащий статор с явно выраженными полюсами и их обмотками, закрепленный на корпусе, пакет ротора с якорной обмоткой, установленный на валу;
- подвозбудитель, содержащий пакет статора с якорной обмоткой, закрепленный на литых выступах щита, ротор представляющий собой постоянный магнит типа «звездочка»;
- блок вращающихся выпрямителей, содержащий кремниевые диоды, размещенные на общем кольце.
При этом возбудитель и подвозбудитель расположены с одной стороны от ротора и статора генератора (см. Л.И.Поспелов Конструкции авиационных электрических машин, под редакцией доктора техн. наук, проф. А.Ф.Федосеева, Москва, Энергоиздат, 1982 г., с.74-76, рис.3.17).
Недостатком известной конструкции является то, что неподвижный статор подвозбудителя располагается под вращающимся ротором возбудителя, что снижает надежность данного узла, требует обеспечения значительных гарантированных зазоров между вращающимся ротором возбудителя и неподвижным статором подвозбудителя, тем самым увеличивается диаметральный размер генератора, что ухудшает массогабаритные характеристики конструкции.
Задачей заявляемого изобретения является улучшение массогабаритных характеристик трехфазного синхронного генератора в результате повышения плотности компоновки узлов возбудителя и подвозбудителя.
Поставленная задача решается тем, что в трехфазный синхронный генератор, содержащий расположенный в корпусе статор генератора с трехфазной обмоткой переменного тока и ротор генератора с обмоткой постоянного тока, установленный на валу, возбудитель - со статором с явно выраженными полюсами и обмоткой возбуждения постоянного тока, установленным в корпусе, и пакетом ротора с трехфазной обмоткой переменного тока, напрессованном на стакане, выполненном из магнитонепроводящего материала, установленном на валу, подвозбудитель - со статором с трехфазной обмоткой переменного тока и ротором с постоянными магнитами, и выпрямительный мост, установленный в стакане ротора возбудителя, согласно изобретению, введена втулка ротора подвозбудителя, расположенная на внутренней поверхности стакана ротора возбудителя, причем на внутренней поверхности втулки расположены постоянные магниты. При этом статор подвозбудителя расположен на фланце, закрепленном на щите генератора, а втулка ротора подвозбудителя выполнена из магнитопроводящего материала.
Технический результат - улучшение массогабаритных характеристик трехфазного синхронного генератора достигается за счет введения в генератор втулки ротора подвозбудителя и расположения ее на внутренней поверхности корпуса ротора возбудителя, а также за счет расположения на внутренней поверхности втулки постоянных магнитов, в результате такого расположения повышается плотность компоновки узлов возбудителя и подвозбудителя.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фигуре 1 изображен трехфазный синхронный генератор, в продольном разрезе (масштаб 1:2); на фигуре 2 изображен трехфазный синхронный генератор, вид А на фигуре 1 (масштаб 1:1).
Трехфазный синхронный генератор 1, содержит корпус 2, статор 3, и ротор 4, расположенный на валу 5, возбудитель - со статором 6 и ротором 7, подвозбудитель - со статором 8 и ротором с постоянными магнитами 9, выпрямительный мост 10, установленный в стакане 11 ротора 7 возбудителя, втулку 12 ротора подвозбудителя, фланец 13, выполненный в виде стакана, а также щит 14.
Рассмотрим работу трехфазного синхронного генератора, показанного на фигуре 1.
Вал 5 генератора 1 раскручивается приводным устройством (на фигуре не показано) до номинальных оборотов. Магнитный поток вращающихся вместе с ротором подвозбудителя постоянных магнитов 9 пересекает витки обмотки статора 8 подвозбудителя и наводит в них ЭДС. Обмотка статора 8 подвозбудителя соединена с обмоткой статора 6 возбудителя через статический преобразователь-регулятор (на фигуре не показан). При включении статического преобразователя-регулятора обмотка подвозбудителя замыкается через статический преобразователь-регулятор на обмотку статора 6 возбудителя, по которой потечет ток, который создает постоянный магнитный поток обмотки возбуждения возбудителя (далее ОВВ). Магнитный поток ОВВ наведет во вращающейся обмотке ротора 7 возбудителя ЭДС. Так как обмотка ротора 7 возбудителя через вращающийся выпрямительный мост 10 соединена с обмоткой возбуждения генератора, то по обмотке возбуждения генератора потечет ток, который в свою очередь создаст магнитный поток, вращающийся с частотой вращения ротора 4 генератора. Этот поток наведет в обмотке статора 3 генератора ЭДС. При включении обмотки статора 3 генератора на нагрузку возникает ток в обмотке статора 3 генератора, который замыкается через внешнюю нагрузку (фиг.1).
Преимущества заявляемой конструкции заключаются в расположении подвозбудителя непосредственно под возбудителем, причем, вращающиеся узлы возбудителя и подвозбудителя расположены на одной детали - стакане ротора возбудителя, благодаря втулке 12 и расположению ее на внутренней поверхности стакана 11 ротора 7 возбудителя, а также расположению постоянных магнитов 9 на внутренней поверхности втулки 12.
Технический результат - создание конструкции трехфазного синхронного генератора, обеспечивающего решение поставленной задачи, достигается за счет введения втулки ротора подвозбудителя, расположенной на внутренней поверхности стакана ротора возбудителя, причем на внутренней поверхности втулки расположены постоянные магниты. При этом статор подвозбудителя расположен на фланце, закрепленном на щите генератора, а втулка выполнена из магнитопроводящего материала.
Таким образом, конструкция заявляемого трехфазного синхронного генератора, по сравнению с конструкцией прототипа, уменьшена в размерах как в осевом, так и в диаметральном направлении за счет повышения плотности компоновки узлов возбудителя и подвозбудителя, что не только улучшает массогабаритные характеристики трехфазного синхронного генератора, но и значительно повышает его надежность.
Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения предполагаемого результата.