Низкооборотный генератор переменного тока

(51) 02 47/00 (2006.01) 02 16/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Данное изобретение должно обеспечить промышленную частоту напряжения при низкой частоте вращения ротора генератора. В генераторе шихтованный сердечник статора выполнен из несколько изолированных друг от друга воздушным зазором сердечников П - образной формы, на которых расположены обмотки якоря, ротор выполнен с явновыраженными полюсными наконечниками из магнитных материалов, которые изолированы от вала ротора немагнитным материалом, а между собой воздушным зазором,кроме того, на валу генератора расположен датчик положения ротора. На статоре расположена обмотка возбуждения, которая подключена к инвертору. Инвертор осуществляет периодическое изменение полярности тока обмотки возбуждения в зависимости от положения полюсного наконечника с помощью датчика положения ротора.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) НИЗКООБОРОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как генератор переменного тока для ветроэнергетических установках. 21042 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве генератора переменного тока для ветроэнергетических установок. Известен генератор переменного тока. (Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины Учеб. Пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. - М. Высш. Шк., 1990.с.416 ил, стр.142143),который является генератором коммутаторного типа и содержит зубчатый коммутатор (ротор) магнитного потока, статор с полюсными выступами, постоянные магниты,обмотки якоря и вал. Постоянные магниты и обмотки якоря расположены на спинке статора. Недостатками данного генератора являются сложность в изготовлении на базе серийно выпускаемых машин переменного тока, особенно,установка обмотки якоря и постоянных магнитов на спинке статора и малая удельная мощность на единицу объема. Задачей изобретения является упрощения конструкции низкооборотного генератора переменного тока при его изготовлении, а также увеличение удельной мощности генератора. Данное изобретение обеспечивает хорошую технологичность изготовления на базе серийно выпускаемых машин переменного тока и увеличение удельной мощности на единицу объема при низких частотах вращения ротора. Это осуществляется за счет того, что статор выполнен из несколько изолированных друг от друга воздушным зазором сердечников П - образной формы, на которых расположены обмотки якоря, ротор выполнен с явновыраженными полюсными наконечниками из магнитных материалов, которые изолированы от вала ротора немагнитным материалом, а между собой воздушным зазором,кроме того, на валу генератора расположен датчик положения ротора, а обмотки возбуждения расположены на статоре и подключены к инвертору,который осуществляет периодическое изменение полярности тока обмотки возбуждения в зависимости от положения полюсного наконечника с помощью датчика положения ротора. При этом низкооборотный генератор будет обладать высокой надежностью из-за отсутствия щеточного устройства, которое имеет место во всех традиционных синхронных генераторах переменного тока. Низкооборотный генератор переменного тока(фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3,) содержит П-образный шихтованный сердечник статора 1 с явновыраженными полюсными выступами, на которых расположены обмотки якоря 2. Кроме того,на статоре расположены две обмотки возбуждения 3( - ), которые находятся между П-образными шихтованными сердечниками статора 1 по окружности статора. Обмотки возбуждения соединены между собой, таким образом, что магнитные потоки суммируются, кроме того, эти обмотки подключены к инвертору, который осуществляет периодическое изменение полярности 2 тока в обмотке возбуждения в зависимости от частоты вращения ротора. К П-образным шихтованным сердечникам статора 1 через рабочий воздушный зазор примыкают полюсные наконечники 4 ротора. Явновыраженные полюсные наконечники 4 ротора выполнены из шихтованного магнитного материала и изолированы от вала ротора 6 не магнитным материалом 5, кроме того, каждый полюсный наконечник ротора разделен между собой воздушным зазором. Генератор переменного тока работает следующим образом. На фиг. 1 показано положение ротора относительно статора, где магнитные потоки Ф обмотки возбуждения замыкаются через П-образные шихтованные сердечники статора 1, полюсные наконечники 4 и спинки статора, образуя общий магнитный поток Ф генератора и наведя электродвижущие силы (ЭДС) в обмотках статора 2. При повороте ротора (фиг. 2) на некоторый угол(например, 30 градусов) полюсные наконечники 4 станут таким образом, что магнитные потоки Ф будут замыкаться через полюсные наконечники 4 при этом магнитные потоки в обмотках статора будут отсутствовать. При дальнейшем повороте ротора (фиг. 3) инвертор с помощью датчика положения ротора изменит направление тока в обмотке возбуждения и соответственно изменится направление магнитного потока возбуждения. Это приведет к тому,магнитный поток возбуждения будет замыкаться через П - образные шихтованные сердечники статора 1 в обратном направлении, наведя в обмотках якоря электродвижущие силы другой полярности. Таким образом,при вращении ротора происходит периодическое изменение направления магнитного потока в обмотках статора и наведение электродвижущей силы (ЭДС) переменного тока. В данном генераторе цикл изменения магнитного потока и соответственно один период изменения ЭДС в обмотке статора определяются поворотом ротора на один полюсный наконечник (зубец). Поэтому частота ЭДС наводимого в обмотке статора будет равна,(1) где- число полюсных наконечниковчастота вращения ротора. Как видно из последнего выражения, увеличивая число полюсных наконечников при низкой частоте вращения ротора можно получить промышленную частоту напряжения. Общеизвестно, что ЭДС наводимая в обмотках статора будет равна Е 2 фФ,(2) где ф - коэффициент формы кривой напряжения,Ф - магнитный поток,- число витков обмотки якоря. Подставив из (1) значение частоты напряжения,получим зависимость ЭДС от частоты вращения вала Е 2 ф 2 Ф 21042 Как видно из последнего выражения ЭДС зависит от числа полюсных наконечников в квадратичной зависимости, что очень важно, так как при увеличении числа полюсных наконечников ЭДС возрастает в квадрате. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Низкооборотный генератор переменного тока,содержащий статор с обмотками якоря, ротор с полюсными выступами,а также обмотка возбуждения, отличающийся тем, что статор выполнен из нескольких изолированных друг от друга воздушным зазором сердечников П - образной формы, на которых расположены обмотки якоря,ротор выполнен с явновыраженными полюсными наконечниками из магнитных материалов, которые изолированы от вала ротора немагнитным материалом, а между собой воздушным зазором,кроме того, на валу генератора расположен датчик положения ротора, а обмотка возбуждения расположена на статоре и подключена к инвертору,который осуществляет периодическое изменение полярности тока обмотки возбуждения в зависимости от положения полюсного наконечника с помощью датчика положения ротора.