Бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели летательных аппаратов, страница 2

Рисунок 2 – БСГ с внутризамкнутым потоком

Корпус генератора 9 не является магнитопроводом и мо­жет изготавливаться из легкого немагнитного материала. Обмотка возбуждения имеет малый диаметр, Объем ее и потери в ней невелики. Генератор с внутризамкнутым потоком легче и компактнее, чем генератор с внешнезамкнутым потоком. Если, однако, ротор должен находиться в агрессив­ной среде (например, в парах металла, используемых в приводной турбине и для смазки подшипников), конструкция с внешнезамкнутым потоком может оказаться предпочтитель­нее, поскольку в ней легче экранировать статор с обмотками от воздействия агрессивной среды.

Во многих случаях генератор с внутризамкнутым пото­ком имеет двустороннюю систему возбуждения, как пока­зано на рисунке 3, где обозначения те же, что и на рисунке 2. Такая конструкция получила название «сексин». На роторе сексина имеется цилиндр 7, из магнитомягкой стали, имею­щий в центральной части прорези (окна), в которые входят выступы 6. Развертка поверхности ротора сексина показана на рисунке 3б. Зазоры между цилиндром 7 и выступами 6, заливаемые немагнитным сплавом, существенно превышают двойной воздушный зазор между ротором и статором, для то­го чтобы основная часть магнитного потока замыкалась че­рез якорь.

Рисунок 3 – Сексин

Генераторы типа «сексин», являясь бесконтактными, облада­ют определенными достоинствами: надежны, легко выдержива­ют высокие температуры нагрева, допускают большие окружные скорости, превышающие 100 м/с, требуют малой мощности на, регулирование, что особенно заметно при большом числе полю­сов; имеют малый расход меди на обмотку возбуждения, так как обмотка кольцевая и охватывает все полюсы.

Генераторы типа «сексин» имеют и крупные недостатки. При одной и той же мощности они имеют вес примерно на 15—30% выше, чем у обычных явнополюсных генераторов. Конструкция ротора сложна для изготовления.

Для «сексинов» характерен большой коэффициент рассеяния потока при нагрузке, достигающий 1,5—1,6. Это объясняется большими проводимостями рассеяния полюсов, замыкающего кольца и скобы. Заметно проявляются, как уже упоминалось, внешние и торцевые потоки рассеяния. Потоки рассеяния сильно загружают магнитную цепь, что приводит к увеличению сечения магнитопровода и eго веса.

Большими рассеяниями потока объясняется и неблагоприят­ный характер внешних характеристик, которые являются круто­падающими. Ток короткого замыкания неболь­шой: составляет 1,5—1,7 номинального. Поэтому «сексины» не допускают большой перегрузки. Обычно они проектируются на перегрузку, не превышающую 25% от номинальной мощности. Если их проектировать на двойную перегрузку, то они получаются очень тяжелыми.

«Сексины» имеют плохие регулировочные характеристики при индуктивной нагрузке в диапазоне перегрузок. Наблюдается резкое возрастание тока возбуждения. Поэтому регуляторы на­пряжения приходится проектировать на большую кратность ре­гулирования.

Конструкция «сексинов» такова, что трудно выполнить успокоительную клетку. Из-за больших потерь в массивном цилиндре, в особенности в однофазном режиме, магнитопровод ротора сильно нагревается. Условия для охлаждения не являются бла­гоприятными из-за сложного пути для охлаждающего воздуха. Поэтому «сексины» целесообразно строить до относительно не­большой мощности (3–10 кВ·А). «Сексины» имеют большую постоянную времени цепи воз­буждения. Поэтому не во всех системах электроснабжения могут применяться.

Область применения «сексинов» это маломощные системы электроснабжения. Применение их в мощных самолетных систе­мах электроснабжения не является оправданным.

К генераторам с внутризамкнутым потоком может быть отнесен и генератор с укороченными когтями, эскиз которого приведен на рис. 4. Статор генератора состоит из магнитомягкого корпуса 1, к которому крепится шихтованный пакет якоря с якорной обмоткой 2. На ро­торе имеется левая шайба из маг­нитомягкой стали с укороченными когтеобразными аксиальными выступами 3 и симметричная правая шайба с выступами 4, которые смещены до азимуту относительно выступов левой шайбы. В пространство между правыми и ле­выми выступами помещена кольцевая обмотка возбуждения 5, которая закреплена на статоре с помощью немагнитной кольцевой обоймы 6. Магнитный поток Ф0 замыкается, как показано на рисунке 4. Для выбранного направления тока в обмотке возбуждения левые выступы являются северными, а правые - южными полюсами. Такие генераторы имеют относительно ма­лые рассеяния потока, поскольку активная зона размещается вблизи от обмотки возбуждения. Внешние характеристики ге­нератора более пологие, чем у сексина.

Рисунок 4 – Генертор с укороченными когтями

1.2 Торцовый БСГ

В торцовом БСГ обмотка якоря 1 уложена в радиальные пазы на торцовой поверхности стального сердечника 2, нави­того из стальной ленты и имеющего кольцевую форму. Вид на торцовый якорь со стороны оси показан на рис. 5б (зубцы заштрихованы). Обмотка возбуждения 3 размещается на статоре. К ней примыкает стальной магнитопровод 4, на ро­торе имеется стальная втулка 5, на которой закреплены по­люсы 6, образующие внутреннюю звездочку. Между полюсами 6 размещаются полюсы 7 наружной звездочки, скрепленные ободом 8. Наружная и внутренняя звездочки скреплены с по­мощью сварных вставок из немагнитной стали или заливкой немагнитным сплавом.

Рисунок 5 – Торцовый БСГ

Торцовый БСГ имеет благоприятные условия теплоотда­чи и вентиляции, так как все элементы, в которых выделяет­ся тепло, располагаются на периферии машины. Благодаря ра­диальной конфигурации полюсов 6 и 7 и малой осевой длине ротора его механическая прочность; высока, а допустимые скорости вращения больше, чем в БСГ других типов. Так, для сварной конструкции ротора торцового БСГ допустимые окруж­ные скорости составляют 200-250 м/с. Обмотка возбужде­ния имеет относительно малый диаметр, и потребляемая ею мощность невелика. Генератор допускает регулирование рабо­чего зазора 6, что может ис­пользоваться для подстройки его рабочих характеристик.