3. Электрические схемы бесконтактных и комбинированных генераторов.

Генератор переменного тока ГТ- 40ПЧ8 (рис.___) представляет собой трехфазную шестиполюсную синхронную машину бесконтактного исполнения со встроенным возбудителем переменного тока и блоком вращающихся выпрямителей (диоды типа Д- 232А).

Трехфазная обмотка переменного тока расположена на статоре и соединена в звезду с выведенной силовой нейтралью.

Для питания цепей регулирования частоты, защиты регулирования напряжения, а также для осуществления автономности возбуждения, на одном валу с генератором и возбудителем размещен подвозбудитель с возбуждением от постоянных магнитов.

Вал ротора заканчивается хвостовиком со шлицами эвольвентного профиля, который служит для стыковки генератора с приводом.

Подвозбудитель представляет собой трехфазную синхронную машину с явно выраженными полюсами (постоянные магниты 2Р = 12).

Наведение ЭДС в обмотках подвозбудителя осуществляется при пересечении вращающегося магнитного поля постоянных магнитов, расположенных на роторе, витков обмотки, расположенной на неподвижном статоре. Напряжение подвозбудителя через исполнительный орган блока регулирования напряжения (БРН) и предварительно выпрямленное, подводится к обмотке возбудителя расположенной на статоре.

Возбудитель представляет собой шестифазную синхронную машину индукторного типа с встроенной в ротор системой выпрямления. Индуктор возбудителя представляет собой кольцевую обмотку возбуждения, заключенную в магнитную систему, состоящую из двух литых магнитопроводов. Такая система со стороны ротора имеет зигзагообразную прорезь, которая образует зубцы на каждой половине магнитопровода. Эти зубцы и образуют многополюсную систему возбуждения. Рабочая обмотка возбудителя вложена в пазы его ротора и представляет собой шестифазную систему. Выбор шестифазной системы обусловлен требованием получения после выпрямления меньшей амплитуды пульсации выпрямленного напряжения или, повышения частоты пульсации.

Частота пульсаций выпрямленного напряжения fn равна произведению частоты генератора f и числа выпрямленных полуватт за один период m fn = f * m .

Основой генератор машины представляет собой трехфазную синхронную машину с шестью явно выраженными полюсами, расположенными на роторе и несущими обмотку возбуждения.

Обмотка переменного тока расположена на статоре.

Электрическая схема генератора показывает, что трехфазное напряжение основного генератора подводится к измерительному органу блока регулирования. Трехфазное напряжение подвозбудителя частотой 800 гц через регулирующий орган РО БРН и выпрямительное устройство питает обмотку возбудителя.

Измерительный орган ИО БРН, воздействуя на регулирующий орган, изменяет его сопротивление таким образом, чтобы при любых возможных режимах работы генератора напряжение на его выходе оставалось постоянным. Обмотка возбуждения основного генератора получает питание от шестифазной обмотки возбудителя через блок вращающихся вентилей.

Электромашинный агрегат СКГ-11/1,5 представляет собой бесконтактный комбинированный генератор, состоящий из двух синхронных генераторов переменного тока: однофазного с электромагнитным возбуждением и 3-х фазного с возбуждением от постоянных магнитов.

Статоры однофазного и трехфазного генераторов расположены соответственно в корпусе и в щите машины, а их роторы смонтированы на одном валу.

Однофазный генератор выполнен в виде бесконтактной синхронной машины с внутризамкнутым магнитным потоком. Рабочая и дополнительные обмотки однофазного генератора находятся на неподвижных частях машин, поэтому у генератора отсутствуют скользящие контакты.

Особенностью такой машины является конструктивное выполнение магнитопровода, позволяющего создавать вращающееся поле от неподвижного индуктора. Ротор однофазного генератора имеет шесть полюсов: три полюса северной полярности (радиальные) объединены ступицей напрессованной на вал.

Полюса южной полярности (аксиальные) объединены в систему в виде полого цилиндра с тремя полюсными наконечниками и шестигранными отверстиями между ними, в которые соосно входят полюсные наконечники радиальных полюсов. Цилиндр закреплен на ступицах радиальных полюсов через диамагнитные ребра.

Неподвижные кольцевые индукторы через воздушные зазоры своей внутренней стороной охватывают ступицу северных (радиальных) полюсов, а внешней входят в расточку цилиндра южных (аксиальных) полюсов.

Через эти воздушные зазоры замыкается магнитный поток индуктора, обеспечивая возбуждение машины.

Обмотка возбуждения машины имеет одну шунтовую и две последовательно соединенные обмотки управления на каждом индукторе.

Результирующий магнитный поток одного индуктора будет:

Фрез = Фшо + Фуо , сумма Ф = 2 Фрез

Магнитный поток, создаваемый ампервитками шунтовой и управляющей обмоток, проходит из индуктора через ступенчатый воздушный зазоры, радиальные полюса, рабочий зазор в статоре, аксиальные полюса, воздушный зазор индуктора, индуктор.

Путь магнитного потока в магнитопроводе однофазного генератора показан на Рис.___ в трех проекциях (альбом схем стр.___ ).

При вращении ротора обмотка статора поочередно пересекается магнитным потоком северных и южных полюсов, при этом в ней наводится электродвижущая сила.

Радиальные и аксиальные полюса по длине активной зоны имеют эффективную успокоительную обмотку.

Эта обмотка выполняется короткозамкнутой в виде беличей клетки из медных стержней. Она компенсирует обратное синхронное поле, вращающееся относительно полюсной системы с двойной скоростью. Обратное синхронное поле реакции якоря наводит в обмотке возбуждения и в стали полюсов э.д.с. и токи двойной частоты, которые разогревают железо полюсов и искажают форму поля возбуждения. Следовательно, наличие успокоительной обмотки уменьшает потери в машине и улучшает форму э.д.с. рабочей обмотки.

Трехфазный генератор СГК представляет собой шестиполюсную машину с возбуждением от постоянных магнитов, размещенных на гранях втулки, посаженной на вал. В собранном виде магниты удерживаются обоймой, которая состоит из чередующихся между собой магнитных и диамагнитных частей. Магнитные части выполняют функцию полюсных наконечников и расположены над магнитами.

Для предотвращения размагничивания постоянных магнитов при коротком трехфазном замыкании, на роторе имеется внутренняя демпферная клетка, выполненная из меди.

Демпферная клетка состоит из двух замыкающих колец, к которым приварены шесть фасонных пластин. Замыкающие кольца расположены по торцам обоймы, а пластины между магнитами.

Статор трехфазного генератора размещен в цилиндрической части щита со стороны патрубка охлаждения. На статоре размещены две обмотки: рабочая и управляющая. рабочая обмотка выполнена по схеме " Звезда" с выводом нулевого провода. Управляющая обмотка занимает наружную поверхность спинки статора и часть всех ее внутренних пазов.

При вращении ротора магнитный поток полюсов, пересекая витки рабочей обмотки статора, индуцирует в них ЭДС.

Регулирование ЭДС выходного напряжения трехфазного генератора осуществляется путем изменения магнитного сопротивления магнитопровода - спинки статора. Это достигается путем изменения тока в управляющей обмотке.

Электрическая схема генератора СГК-11/1,5 КИС изображена на Рис.___. Генератор работает в комплекте с регулятором напряжения РНМ-154 К, имеющим отдельные регуляторы для однофазного и трехфазного тока.

Шунтовая обмотка возбуждения однофазного генератора получает питание от бортсети постоянного тока и создает нерегулируемую часть потока возбуждения.

Потребители получают питание от рабочей обмотки РООГ, кроме того напряжения с РООГ подается к измерительному органу однофазного генератора (ОГ).

Управляющая обмотка УООГ, создающая регулируемую часть потока возбуждения, получает питание через реагирующий орган регулятора от точек 2 и 3 дополнительной обмотки однофазного генератора ДООГ. От точек 1,2 и 3 ДООГ через регулирующий орган своего регулятора получает питание управляющая обмотка трехфазного генератора УОТГ. Измерительный орган трехфазного генератора подключен на выходное напряжение обмотки РОТГ.

Первоначальный магнитный поток однофазного генератора создается шунтовой обмоткой возбуждения.

Напряжение, возникающее при этом в дополнительной обмотке, через регулятор напряжения подается в управляющую обмотку. Появление тока в управляющей обмотке приводит к дальнейшему увеличению общего потока возбуждения и прогрессивному возрастанию напряжения до номинального значения.

Частота переменного тока для обоих генераторов равна:

f = P * n / 60 ,

где P - число пар полюсов системы возбуждения; n - число оборотов в минуту.

Электрическая машина СГК-30/1,5 представляет собой бесконтактный комбинированный генератор, состоящий из двух синхронных генераторов переменного тока однофазного и трехфазного, конструктивно объединенных в одном агрегате. В отличие от генератора СГК-11/1,5 КИС, у агрегатов СГК-30/1,5 основным является трехфазный генератор напряжения 208 В.

Оба генератора машины представляют собой генераторы с комбинированной системой возбуждения. Основная, неизменяющаяся часть магнитного потока возбуждения как в трехфазном, так и в однофазном генераторе создается постоянными магнитами роторов (Рис.___).

Другая, управляемая часть магнитного потока, предназначенная для регулирования напряжения генераторов, создается током, протекающим по катушкам индукторов бесконтактной системы возбуждения типа "сексин".

Эта система состоит из неподвижных индукторов - втулок (9 и 4), на которых укрепляются кольцевые катушки управляющей обмотки трехфазного генератора УОТГ (7) и вращающихся втулок, посаженных на магнитный вал, с полюсами "сексинами" (10).

Эти втулки выполняются из магнитного материала, расположенными под 120 градусов относительно друг друга. Втулки являются составной частью ротора машины.

Ротор трехфазного генератора состоит из обоймы, представляющий собой цилиндрическую трубку (3) из стали зигзагообразной замкнутой прорезью, заполненной немагнитным сплавом типа марганцевого мельхиора (8).

В обойму запрессованы шесть постоянных магнитов (2) прямоугольной формы, смонтированных на шестигранной стальной втулке. Кроме магнитов в обойму с двух сторон запрессованы втулки - полюсы бесконтактной управляемой системы возбуждения "сексин".

При работе генератора суммарное магнитное поле постоянных магнитов и системы "сексин" образует шестиполюсную систему с неизменной полярностью. Изменение суммарного магнитного потока с целью регулирования напряжения производится за счет изменения тока в управляющих обмотках.

Статор генератора (1) несет трехфазную обмотку, соединенную "звездой".

Магнитный поток системы "сексин" замыкается по следующему пути: втулка индуктора - нижний зазор индуктора - полюс "сексин"- обойма статора - обойма в аксиальном направлении - верхний зазор индуктора - втулка индуктора (для северного полюса).

При вращении ротора вращается и суммарное магнитное поле, вследствие чего в неподвижных обмотках статора индуцируется переменная ЭДС.

Ротор однофазного генератора построен аналогично ротору трехфазного генератора, но в отличии от последнего, имеет одностороннюю систему возбуждения "сексин". Ротор посажен на правую консоль вала по скользящей посадке на шпонке, что позволяет разбирать генератор.

В пазы статора однофазного генератора вложены рабочая обмотка РООГ и дополнительная обмотка ДООГ, питающая через регулятор напряжения управляющие обмотки обоих генераторов.

Электрическая схема генератора СГК-30/1,5 представлена на Рис.___. Напряжения трехфазного и однофазного генераторов подается к измерительным органам соответствующих регуляторов напряжения (ИОТГ и ИООГ).

Регулирующее устройство, в соответствии с сигналами измерительных органов, будут изменять токи в управляющих обмотках в таких пределах, чтобы выходное напряжение генераторов оставалось постоянным, при изменении режимов их работы.

Управляющие обмотки трехфазного генератора УОТГ получают питание через регулятор напряжения РУТГ от точек 1,2 и 3 дополнительной обмотки однофазного генератора ДООГ, управляющие обмотки УООГ - от точек 2,3 и 4 ДООГ.