Генератор переменного тока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич(73) Патентообладатели Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич(57) Генератор переменного тока, содержащий расположенные соответственно на статоре и роторе якорную, соединенную в звезду, и возбуждения обмотки генератора возбуждения и якорную многофазную обмотки возбудителя якорную, соединенную в звезду,обмотку и индуктор, выполненный в виде постоянного магнита, подвозбудителя, а также два двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители, регулятор напряжения с угольным столбиком и обмоткой электромагнита, при этом к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочное сопротивление присоединена обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого подключена к выходу второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя,обмотка возбуждения возбудителя, входы фаз многофазной якорной обмотки которого электрически соединены в общую точку, а выходы через однополупериодный многофазный выпрямитель присоединены ко входу обмотки возбуждения генератора, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной обмоткой возбуждения, при этом дополнительная обмотка возбуждения расположена на постоянном магните ротора подвозбудителя и присоединена выводами соответственно к общей точке соединения фаз многофазной якорной обмотки возбудителя и к выходу обмотки возбуждения генератора.(56) 1. Артемснко Ю.Д. и др. Авиационное оборудование самолетов. - М. Воениздат, 1976. С. 47. 2. Андриевский Ю.А. и др. Авиационное оборудование. - М. Военное издательство,1989. - С. 33. Предлагаемое техническое решение относится к синхронным генераторам переменного тока, которые применяются в бортовых системах электроснабжения летательных аппаратов. Известна конструкция генератора переменного тока 1. Известный генератор переменного тока содержит три обмотки, расположенные на статоре, сдвинутые на 120 относительно друг друга и соединенные в звезду обмотку возбуждения, расположенную на роторе, на которую подается постоянный ток через контактные кольца со щетками, а съем электрической энергии осуществляется с неподвижных обмоток якоря, расположенных на статоре. Ротор известного генератора переменного тока приводится во вращение авиадвигателем через редуктор, и генератор преобразует механическую энергию вращения авиадвигателя в электрическую, которая поступает в бортовую систему электроснабжения потребителей. К недостаткам известной конструкции генератора переменного тока следует отнести его пониженную надежность работы. Пониженная надежность работы генератора обусловлена наличием в конструкции генератора щеточно-контактного узла. Наиболее близким к заявляемой конструкции генератора переменного тока является бесконтактный синхронный генератор 2. Этот генератор состоит из трех генераторов разной мощности генератора, возбудителя и подвозбудителя. При этом на статоре бесконтактного синхронного генератора расположены обмотки якоря генератора, возбуждения возбудителя и якоря подвозбудителя, а на роторе размещены постоянные магниты подвозбудителя, обмотки якоря возбудителя с выпрямителями и обмотка возбуждения генератора. Кроме того, бесконтактный синхронный генератор содержит два двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители, регулятор напряжения с угольным столбиком и обмоткой электромагнита. Подвозбудитель представляет собой синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов. Он обеспечивает питание обмотки возбуждения возбудителя через выпрямитель и угольный столбик регулятора напряжения. Возбудитель обеспечивает питание через выпрямители, обмотку возбуждения генератора, к якорной трехфазной обмотке которого подключены потребители электроэнергии. Регулятор напряжения обеспечивает постоянное напряжение на выходных клеммах трехфазной якорной обмотки генератора при изменении нагрузки изменением тока в обмотке возбуждения генератора. Для этого к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочное сопротивление присоединена обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого присоединена к входу второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя, обмотка возбуждения возбудителя, к многофазной якорной обмотке которого через однополупериодный выпрямитель присоединена обмотка возбуждения генератора. Если напряжение на выходе якорной обмотки генератора меньше номинального, то регулятор уменьшает сопротивление угольного столбика, что приводит к увеличению тока в обмотке возбуждения генератора и, как следствие, к увеличению напряжения на вы 2 76192011.10.30 ходе генератора. Если напряжение на выходе якорной обмотки генератора больше номинального, то регулятор увеличивает сопротивление угольного столбика, в результате чего уменьшается ток в обмотке возбуждения генератора, а это приводит к снижению напряжения до уровня номинального. Таким образом, регулятор обеспечивает регулирование напряжения генератора изменением сопротивления цепи обмотки возбуждения возбудителя при постоянном напряжении на выходе второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя. При таком способе регулирования тока обмотки возбуждения возбудителя существует опасность выхода из строя угольного столбика из-за перегрева. Так, при уменьшении сопротивления угольного столбика в 2 раза ток через него увеличивается в два раза, в результате чего в два раза увеличивается электрическая энергия, которую угольный столбик преобразует в тепловую и которая вызывает выход из строя угольного столбика. К недостаткам существующей конструкции генератора переменного тока следует отнести пониженную надежность его работы. Пониженная надежность работы генератора обусловлена возможностью выхода из строя угольного столбика из-за перегрева в процессе регулирования напряжения генератора. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы генератора переменного тока. Задача решается тем, что генератор переменного тока, содержащий расположенные соответственно на статоре и роторе якорную, соединенную в звезду, и возбуждения обмотки генератора возбуждения и якорную многофазную обмотки возбудителя якорную,соединенную в звезду, обмотку и индуктор, выполненный в виде постоянного магнита,подвозбудителя, а также два двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители, регулятор напряжения с угольным столбиком и обмоткой электромагнита, при этом к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочное сопротивление присоединена обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого подключена к выходу второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя, обмотка возбуждения возбудителя, входы фаз многофазной якорной обмотки которого электрически соединены в общую точку и выходы фаз через однополупериодный многофазный выпрямитель присоединены ко входу обмотки возбуждения генератора, снабжен дополнительной обмоткой возбуждения, при этом дополнительная обмотка возбуждения расположена на постоянном магните ротора подвозбудителя и присоединена к общей точке соединения фаз многофазной якорной обмотки возбуждения и к выходу обмотки возбуждения генератора. Сущность предлагаемой полезной модели генератора переменного тока поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена функциональная схема генератора переменного тока на фиг. 2 - электрическая схема генератора переменного тока. Генератор переменного тока содержит расположенные соответственно на статоре 1 и роторе 2 якорную, соединенную в звезду, и возбуждения обмотки 3 и 4 генератора 5 возбуждения и многофазную якорную обмотки 6 и 7 возбудителя 8 якорную, соединенную в звезду, обмотку 9 и индуктор, выполненный в виде постоянного магнита 10 подвозбудителя 11. Кроме того, генератор содержит два двухполупериодных трехфазных выпрямителя 12, 13 и расположенный на роторе возбудителя 8 один однополупериодный многофазный выпрямитель 14, регулятор напряжения с угольным столбиком 15 и обмоткой 16 электромагнита. При этом к выходным клеммам якорной обмотки 3 генератора 5 присоединен входом первый двухполупериодный трехфазный выпрямитель 12, к выходу которого через регулировочное сопротивление 17 присоединена обмотка 16 электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик 15 которого подключена к выходу 3 76192011.10.30 второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя 13, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки 9 подвозбудителя 11, обмотка возбуждения 6 возбудителя 8, входы фаз многофазной якорной обмотки 7 которого электрически соединены в общую точку 18, а выходы фаз через однополупериодный многофазный выпрямитель 14 присоединены ко входу 19 обмотки возбуждения 4 генератора 5. Для повышения надежности работы генератора он снабжен дополнительной обмоткой 20 возбуждения, при этом дополнительная обмотка 20 возбуждения расположена на постоянном магните 10 подвозбудителя 11 и присоединена выводами соответственно к общей точке 18 соединения фаз многофазной якорной обмотки 7 возбудителя 8 и к выходу 21 обмотки возбуждения 4 генератора 5. Заявляемый генератор переменного тока работает следующим образом. При вращении авиадвигателем через редуктор ротора 2 магнитный поток постоянного магнита 10 подвозбудителя 11 пересекает его якорную обмотку 9 и наводит при подключенной нагрузке напряжение, которое выпрямляется выпрямителем 13 и подается на последовательно соединенные обмотку 6 возбуждения возбудителя 8 и угольный столбик 15 регулятора напряжения. Ток, протекающий по обмотке 6 возбуждения, величина которого зависит от сопротивления угольного столбика 15, создает магнитный поток, который пересекает фазы многофазной обмотки 7 возбудителя 8, наводит в них напряжение, которое выпрямляется выпрямителем 14 и прикладывается к последовательно соединенным обмоткам 20 и 4 возбуждения, соответственно расположенным на постоянном магните 10 подвозбудителя 11 и на роторе генератора 5. Ток, протекающий по обмотке 20, увеличивает магнитный поток индуктора, состоящего из постоянного магнита 10 и дополнительной обмотки 20 возбуждения, и этот ток, протекающий по обмотке возбуждения 4 генератора 5, создает магнитный поток, который пересекает якорные обмотки 3 генератора 5 и наводит в них напряжение, прикладываемое к нагрузке. Для стабилизации напряжения якорной обмотки 3 генератора 5 к выходным клеммам выпрямителя 12,присоединенного входом к клеммам якорной обмотки 3, подключена через регулируемое сопротивление 17 обмотка 16 электромагнита регулятора напряжения. Изменением сопротивления 17 добиваемся номинального напряжения при номинальной нагрузке на клеммах якорной обмотки 3 генератора 5. С увеличением нагрузки уменьшается напряжение на клеммах якорной обмотки 3, в результате уменьшается ток,протекающий через обмотку 16 электромагнита регулятора напряжения, что приводит к уменьшению сопротивления угольного столбика 15. В результате увеличивается ток, протекающий через обмотку 6 возбуждения возбудителя 8, а следовательно, увеличится магнитный поток обмотки 6 возбуждения. С увеличением магнитного потока обмотки 6 возбуждения увеличивается и напряжение на фазных якорных обмотках 7 возбудителя 8,что приводит к увеличению тока, протекающего через дополнительную обмотку 20 и обмотку возбуждения 4 генератора 5. Увеличение тока, протекающего через дополнительную обмотку возбуждения 20, вызывает пропорциональное увеличение тока через обмотку 6 возбуждения возбудителя 8. В этом случае ток через обмотку 6 возбуждения увеличивается за счет уменьшения сопротивления угольного столбика 15 и увеличения напряжения на выходе выпрямителя 13. А увеличение тока через обмотку возбуждения 4 генератора 5 вызывает увеличение напряжения на выходных клеммах якорной обмотки 3 генератора 5, то есть регулятор напряжения уменьшает отклонение напряжения на входе якорной обмотки 3 при увеличении нагрузки. С уменьшением нагрузки увеличивается напряжение на выходных клеммах якорной обмотки 3 и регулятор напряжения увеличивает сопротивление угольного столбика 15, что приводит к уменьшению тока через дополнительную обмотку 20 возбуждения и обмотку 4 возбуждения генератора 5. В результате уменьшается напряжение на выходных клеммах якорной обмотки 3 генератора 5. В этом случае уменьшается ток через обмотку 6 не только за счет увеличения сопротивления угольного столбика 15, но и за счет уменьшения напряжения на выходе выпрямителя 13. 4 76192011.10.30 Таким образом, дополнительная обмотка 20 возбуждения обеспечивает увеличение и уменьшение напряжения на выходе выпрямителя 13 соответственно при уменьшении и увеличении сопротивления угольного столбика 15 регулятора напряжения. Следовательно, величина тока через обмотку 6 возбуждения возбудителя 8 изменяется не только сопротивлением угольного столбика 15, но и за счет изменения напряжения на выходе выпрямителя 13. При таком способе изменения тока через обмотку 6 возбуждения требуется на меньшую величину изменять сопротивление угольного столбика, чтобы обеспечить такой же ток через обмотку 6 возбуждения при отсутствии дополнительной обмотки 20 возбуждения. В результате уменьшается электрическая энергия, которую угольный столбик регулятора напряжения преобразует в тепловую энергию, то есть уменьшается нагрев угольного столбика и тем самым повышается надежность его работы. Таким образом, при эксплуатации заявляемой конструкции генератора переменного тока происходит достижение поставленной технической задачи - повышение надежности работы генератора за счет повышения надежности работы угольного столбика регулятора напряжения при снабжении генератора дополнительной обмоткой возбуждения, которая расположена на постоянном магните ротора подвозбудителя и обеспечивает изменение тока через обмотку возбуждения возбудителя обратно пропорционально изменению сопротивления угольного столбика, в результате чего уменьшается нагрев угольного столбика и повышается надежность работы генератора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5