Электромашинный генератор постоянного тока “Пикар-1″

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Электромашинный генератор постоянного тока включает статор с электромагнитной системой, секционную обмотку возбуждения электромагнитной системы, ротор-якорь, установленный на валу с зазором относительно статора, секционную обмотку ротора-якоря, в которой наводится ЭДС, токосъемник и выпрямитель. При этом генератор выполнен сдвоенным, ротор первого генератора, установленный на полом валу, конструктивно совмещен со статором второго генератора с возможностью их совместного вращения, а секции обмотки, в которой наводится ЭДС, первого генератора электрически соединены с соответствующими секциями обмотки возбуждения электромагнитной системы статора второго генератора, ротор-якорь второго генератора с обмоткой, в которой наводится ЭДС, установлен неподвижно на неподвижной оси, проходящей через полый вал первого генератора, а токосъемник представляет собой пластины неподвижного коллектора,которые электрически соединены с секциями неподвижной обмотки второго генератора и электрически соединены с выпрямителем.(76) Пичкалев Владимир Михайлович , Пичкалев Роман Владимирович , Пичкалева Анастасия Владимировна , Белова Ксения Александровна(54) ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА ПИКАР-1(57) Изобретение относится к электромашинным генераторам постоянного тока с несколькими роторами или статорами с устройством для бесконтактной коммутации и может быть применено на электростанциях постоянного тока для получения больших значений тока, например, в электролизном производстве, в сварочных установках постоянного тока, в электровозном, трамвайном, троллейбусном транспорте. Технический результат, достигаемый изобретением, - исключение сопротивления трения скольжения в токосъемнике, повышение надежности, срока эксплуатации и КПД генератора. 12790 Изобретение относится к электромашинным генераторам постоянного тока с несколькими роторами или статорами с устройством для бесконтактной коммутации и может быть применено на электростанциях постоянного тока для получения больших значений тока, например, в электролизном производстве, в сварочных установках постоянного тока,в электровозном, трамвайном, троллейбусном транспорте. Известен генератор постоянного тока - электрическая машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую (Электромашинный генератор тока // Политехнический словарь. М. СЭ,1980, с. 614). Электрогенератор работает по принципу наведения электрического тока в проводнике,движущемся в магнитном поле. Электрогенератор состоит из ротора, статора, источника магнитного поля (обмотки или постоянного магнита) и обмотки,в секциях которой наводится ЭДС. Для съема тока,наводимого в секциях обмотки, предусмотрен коллекторный токосъемник. Ротор установлен на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения. Известен электромашинный генератор постоянного тока (Петров Г.Н. Электрические машины. М.Л. Гостехиздат, 1947), в состав которого входят неподвижная часть - станина или статор, внутри которой расположены полюса электромагнитов чередующейся полярности, и вращающейся части ротора или якоря, приводимой во вращение двигателем (двигатель внутреннего сгорания, гидротурбина, паровая машина, ветродвигатель, электродвигатель и др.). Ротор-якорь генератора выполнен из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаковой пленкой для устранения вихревых токов Фуко. На внешней поверхности ротора-якоря выполнены осевые впадины - пазы, в которые уложены секции обмотки ротора-якоря. Ротор-якорь установлен с зазором в статоре на валу на подшипниках качения. При вращении ротораякоря в проводниках его обмотки наводится переменная ЭДС, частота которой р/60, где р - число секций, т. е. пар полюсов ( и ),- число оборотов ротора в минуту. Переменная ЭДС, наводимая в секционной обмотке, для получения постоянного напряжения на зажимах генератора выпрямляется при помощи механического выпрямителя - щеток и коллектора, включающего р пластин, соединенных соответственно с р секциями обмотки, и составляющего конструктивно одно целое с ротором. Процесс преобразования механической энергии(мощности) в электрическую, осуществляемый генератором постоянного тока, связан с неизбежной потерей энергии, рассеиваемой в виде тепла. КПД генераторов постоянного тока составляет примерно 80 . Часть этих потерь приходится на преодоление сопротивления трения в коллекторе, на непроизводительные потери на разогрев коллектора. Из-за искрения щеток коллектора происходит абразивный износ щеток и пластин, что снижает эксплуатационную надежность генератора и его срок эксплуатации. 2 Задача изобретения - разработать электромашинный генератор постоянного тока с бесконтактным токосъемником. Технический результат, достигаемый изобретением, - исключение сопротивления трения скольжения в токосъемнике, повышение надежности, срока эксплуатации и КПД генератора. Технический результат изобретения достигается тем, что электромашинный генератор постоянного тока, включающий статор с электромагнитной системой, секционную обмотку возбуждения электромагнитной системы, ротор-якорь, установленных на валу с зазором относительно статора, секции обмотки ротора-якоря, в которой наводится ЭДС, токосъемник и выпрямитель. Однако в отличие от известного электромашинного генератора постоянного тока генератор выполнен сдвоенным, ротор первого генератора, установленный на валу, выполненным полым, конструктивно совмещен со статором второго генератора с возможностью совместного вращения, а секции обмотки, в которой наводится ЭДС, первого генератора электрически соединены с соответствующими секциями обмотки возбуждения электромагнитной системы статора второго генератора, ротор-якорь второго генератора с обмоткой, в которой наводится ЭДС, установлен на неподвижной оси, проходящей через полый вал первого генератора, а токосъемник представляет собой пластины неподвижного коллектора, которые электрически соединены с секциями неподвижной обмотки второго генератора и электрически соединены с выпрямителем. Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема сдвоенного генератора постоянного тока. Электромашинный генератор постоянного тока включает статор 1 с обмоткой возбуждения 2 электромагнитной системы первого генератора, ротор 3 первого генератора, собранный из тонких листов электротехнической стали, установленный на полом валу 4, обмотку ротора 5, в которой наводится ЭДС. Полый вал 4 жестко соединен с торцевым фланцем 6, который, в свою очередь, жестко соединен со статором 8 второго генератора. В статоре 8 размещены секции обмотки возбуждения 9 электромагнитной системы второго генератора. Через полость 7 фланца 6 секции обмотки ротора 3 первого генератора электрически соединены с соответствующими секциями обмотки возбуждения 9 второго генератора. На стационарной оси 10 установлен неподвижный якорь 11 (ротор) второго генератора с секционной обмоткой 12, в которой наводится ЭДС. Якорь 11 имеет торцевой фланец 14, в полости 13 которого расположен токосъемник, представляющий собой р пластин коллектора, которые электрически соединены с р секциями неподвижной обмотки второго генератора и электрически соединены с р-плечим мостовым выпрямителем (не показан). Неподвижный фланец 14 через подшипник 15 связан с вращающимся статором 8. В данной конструкции сдвоенных генераторов постоянного тока вращающаяся система представ 12790 ляет собой 4-6-8 видоизмененный ротор, установленный в подшипниках 15, 16. Подшипник 16 закрыт кожухом 17 и зажат гайкой 18 на стационарной оси 10. Сдвоенный генератор постоянного тока с бесконтактным токосъемником работает следующим образом. Вал 4, объединяющий ротор 3 первого генератора, статор 8 второго генератора и фланец 6, в полости 7 которого размещено электрическое соединение обмоток 5 и 9, приводится во вращение механической энергией (двигатель внутреннего сгорания, гидротурбина, паровая машина, ветродвигатель, электродвигатель и др.). Благодаря возбуждению тока в обмотках возбуждения 2 электромагнитной системы статора 1 первого генератора, в обмотке 5 вращающегося ротора 3 возникает ЭДС. Поскольку обмотки 5 и 9 электрически соединены, в секциях обмотки 9 возникает ток и возникает электромагнитное поле в системе вращающегося статора 9 второго генератора. Вращающееся электромагнитное поле наводит ЭДС в неподвижной обмотке 12 стационарно установленного якоря 11 второго генератора. Поскольку обмотка 12, в которой наводится ЭДС, установлена неподвижно, это исключает необходимость вращения контактного токосъемника, чем достигается требуемый результат. Секции обмотки 12 через соответствующие пластины коллектора электрически соединены с р-плечим мостом выпрямителя (не показан), с которого постоянный ток снимается потребителю. Таким образом, исключение контактного токосъемника позволяет исключить непроизводительные затраты энергии, связанные с трением скольжения в коллекторе, разогревом коллектора, искрением и абразивным износом щеток и пластин коллектора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Электромашинный генератор постоянного тока,включающий статор с электромагнитной системой,секционную обмотку возбуждения электромагнитной системы, ротор-якорь, установленный на валу с зазором относительно статора секции обмотки ротора-якоря, в которой наводится ЭДС, токосъемник и выпрямитель, отличающийся тем, что генератор выполнен сдвоенным, ротор первого генератора,установленный на валу, выполненном полым, конструктивно совмещен со статором второго генератора с возможностью совместного вращения, а секции обмотки, в которой наводится ЭДС, первого генератора электрически соединены с соответствующими секциями обмотки возбуждения электромагнитной системы статора второго генератора,ротор - якорь второго генератора с обмоткой, в которой наводится ЭДС, установлен на неподвижной оси, проходящей через полый вал первого генератора, а токосъемник представляет собой пластины неподвижного коллектора, которые электрически соединены с секциями неподвижной обмотки второго генератора и электрически соединены с выпрямителем.