Классификация авиационных бесконтактных генераторов, страница 11

Эти генераторы обладают всеми достоинствами магнитоэлектрических генераторов: бесконтактностью, высокой надежностью, высоким КПД, малой массой, малым временем пе­реходных процессов. Кроме того, в генераторах комбиниро­ванного возбуждения легко осуществляется регулирование напря­жения в широких пределах, так как они имеют еще дополнитель­ное электромагнитное возбуждение. Генераторы комбинированного возбуждения являются весьма перспективными.

Генераторы комбинированного возбуждения, как правило, ра­ботают на изменяющуюся нагрузку при различном характере ее и изменяющейся частоте вращения. Следовательно, имеет большое значение диапазон регулирования напряжения по нагрузке и час­тоте вращения при различных режимах работы генераторов. Этот диапазон определяется выбором параметров генератора и типом регулирующего устройства.

Генераторами комбинированного возбуждения (ГКВ) называ­ются генераторы, в которых магнитный рабочий поток создается совместным действием постоянного магнита и электромагнита об­мотки возбуждения. Генераторы комби­нированного возбуждения имеют сложные магнитные цепи, в ко­торых действуют не менее трех намагничивающих сил (н. с.), об­щие участки магнитной цепи для магнитных потоков от постоянно­го магнита и электромагнита, свою специфику рабочего процесса и могут быть выделены в отдельный класс.

Основу генератора комбинированного возбуждения составляет генератор с постоянными магнитами. Электромагнитное возбужде­ние обеспечивается наличием подмагничивающей обмотки и специ­ального магнитопровода.

Особенностью принципа действия генераторов комбинирован­ного возбуждения является то, что при изменении н. с. подмагни­чивающей обмотки электромагнита изменяется магнитный поток в магнитной цепи электромагнита (в шунте) и, следовательно, из­меняется величина магнитного потока в якоре. При этом вследст­вие изменения магнитного состояния системы изменяется и магнит­ное состояние магнита.

Генераторы комбинированного возбуждения разделяются на две большие группы: со знакопеременным и пульсирующим пото­ками. Каждая из этих групп генераторов разделяется на генера­торы с параллельным и последовательным действием н. с. магни­та и электромагнита. Классификация может быть продолжена да­лее по признаку устройства магнитной цепи генераторов (с внутризамкнутым и внешнезамкнутым потоком, с активным валом и с боковым магнитопроводом для генераторов со знакопеременным потоком), по форме и расположению магнита в магнитной системе.

Наиболее распространенной группой генераторов комбиниро­ванного возбуждения является группа генераторов со знакопере­менным потоком электромагнитной части и параллельным дейст­вием н. с. обмотки электромагнита и постоянного магнита. Наибольшее применение на практике нашли генераторы ком­бинированного возбуждения с внутризамкнутым магнитопроводом: для потока регулирования электромагнитной части индуктора (шунтом) и магнитами типа «звездочка» (рис. 27) и с призмати­ческими магнитами (рис. 28).

Магнитоэлектрическая часть индуктора этих генераторов имеет обычную конструкцию звездообразного типа с напрессованным на магниты составным сварным цилиндром, состоящим из магнитопроводящих (полюсных башмаков) и немагнитных участков. Полюсные башмаки одной полярности (северные) переходят в по­люсы втулки магнитопровода шунта, а полюсные башмаки другой полярности (южные) связаны с кольцом магнитопровода шунта. Подмагничивающая обмотка и скоба неподвижны. Бесконтактность обеспечивается наличием двух нерабочих зазоров δ_Ш1 и δ_Ш2. При обесточенной обмотке, параллельной постоянному магниту, магнитопровод электромагнита является обычным пассивным шун­том. При наличии тока в подмагничивающей обмотке в зависимос­ти от величины его и направления генератор может работать в режиме регулируемого магнитного шунта, когда поток в шунте Ф_ш имеет направление от магнита в шунт, или в режиме смешанного возбуждения, когда поток шунта изменяет направление и становится согласным с потоком Ф_м от постоянного магнита в воздушном зазоре и якоре. Магнитный поток шунта Ф_ш в режиме смешанного возбуждения дополняет поток от магнита в якоре Ф_м. Постоянный магнит и электромагнит работают согласно на общую маг­нитную цепь якоря генератора.

Рисунок 27 –  Эскиз  магнитной  цепи  звездообразного ротора со сварными  полюс­ными башмаками:

1–вал; 2–магнит; 3–заливка (сплав алюминия); 4–неподвижная обмотка подмагничивания; 5–неподвижный магнитопровод цепи шунта (скоба); 6, Т— воздушные зазоры в цепи шунта (δ_Ш1 и δ_Ш2); 8–кольцо, объединяющее юж­ные полюсы; 9–полюсные башмаки южных полюсов; 10–статор (якорь); 11–полюсные башмаки северных полюсов; 12–немагнитные участки полюсных башмаков.

Рисунок 28 – Эскиз магнитной цепи звездообразного ротора с призматическими магнитами:

1 – вал; 2– ступица; 3 – магнит; 4 –  обмотка подмагничивания; 5 – неподвижный магнитопровод цепи шунта  (скоба); 6 – кольцо,  объединяющее   южные   полюсы; 7 – полюсные башмаки южных полюсов; 8 – полюсные    башмаки   северных   полюсов; 9 – статор   (якорь);

10 – немагнитные участки  полюсных башмаков;    δ_Ш1  и δ_Ш2 – воздушные зазоры в цепи шунта

С увеличением мощности генераторов  (десятки кВА) необхо­димая величина магнитного потока в шунте становится значительной, что приводит к увеличению площади поперечного сечения магнитопровода шунта, возрастанию радиальных и аксиальных раз­меров машины и увеличению ее массы. Увеличивается высота по­люсных башмаков, диаметр втулки. Высота окна для размещения обмотки подмагничивания уменьшается, что приводит к увеличению потоков рассеяния обмотки подмагничивания.   

Одной из модификаций генераторов комбинированного возбуж­дения со звездообразным ротором является генератор с активным валом (рис. 29). Вал генератора является частью магнитной системы генератора, через вал замыкаются    потоки от постоянного магнита и электромагнита. Генератор имеет две обмотки подмагничивания, каждая из которых рассчитывается на половину общей н.с. При обесточенных обмотках подмагничивания левая и