Классификация авиационных бесконтактных генераторов, страница 5

Наличие двух двухсторонних симметричных скосов полюсов выполненных аналогично вышеуказанному способу, при основании когтей bп.осн = τ  позволяет значительно ослабить зубцовые гармоники и получить результирующую кривую В =f(x), почти не отличающуюся от синусоиды.

ПреимуществаБСГ:

1 Генератор обладает жесткими внешними характеристиками (ΔU1≈30%), хорошей перегрузочной способностью, высоким к.п.д., малой относительной мощностью возбуждения     при номинальной нагрузке.

2. Отношения между токами одно, двух и трехфазного ко­роткого замыкания имеют меньшие значения, чем у явнополюсных синхронных генераторов, что   указывает   на   возможность более надежной работы БСГ при асимметричных нагрузках.

3. Заполнение пространства между одноименными полюсами индуктора алюминиевыми сегментами позволило уменьшить механические потери примерно на 30%. Кроме того, сегменты образуют демпферную клетку, необходимую для уменьшения качаний параллельно работающих генераторов, а также для асинхронного пуска при использовании БСГ в качестве стартер генераторов. БСГ в однофазном режиме вполне конкурентоспособен с другими синхронными генераторами.

Несомненным преимуществом БСГ является отсутствие вра­щающихся обмоток, высокая прочность индуктора и достаточ­ная простота конструкции. Эти качества обеспечивают высокую надежность работы и уменьшенные затраты на эксплуатацию.

6  Синхронный АБГ с вращающимся выпрямителем

В БЭМ с вращающимся выпрямителем (бесщеточных электри­ческих машинах) основным элементом является обычная синхрон­ная машина, у которой на статоре находится обмотка якоря, а на роторе – олюсы из магнитомягкой стали и обмотка возбужде­ния, питаемая постоянным током. В отличие от обычной синхрон­ной машины, у которой ток подается в ОВ через кольцевой ще­точный контакт, в рассматриваемой машине питание ОВ осуще­ствляется от специального возбудителя, обеспечивающего бесконтактную передачу энергии от статора к ротору электромаг­нитным путем. Так как при этом на ротор передается электриче­ская энергия переменного тока, возбудитель питает ОВ через установленный на роторе вращающийся выпрямитель, что и опре­деляет название машины.

Типы возбудителей.

В качестве возбудителя можно использо­вать:

·  вращающийся трансформатор (ВТ),

·  асинхронный (АВ),

·  синхронный (СВ) возбудители.

Вращающийся трансформатор(рис.12,а) содер­жит на статоре первичную цепь с обмоткой О1 и сердечником С1, а на роторе –вторичную цепь с обмоткой 02 и сердечником С2. При питании обмот­ки 01 переменным током образует­ся переменный магнитный поток, замыкающийся через сердечники Cl, C2 и зазор δ. Этот поток наво­дит ЭДС в обмотке 02, подключае­мой к основной обмотке возбужде­ния ОВ. Снижение габаритов ВТ может осуществляться путем повышения его рабочей частоты, в частности при его питании то­ками высших гармоник, выделяемыми из якорной цепи.

Достоинство ВТ — независимость процесса трансформации энергии от частоты вращения ротора БЭМ, поэтому он может ис­пользоваться в мощных синхронных бесконтактных двигателях с переменной скоростью, питаемых от преобразователей частоты, а также в системах с тихоходными БЭМ. Недостатки — необходи­мость проектирования первичной цепи ВТ на полную мощность цепи возбуждения БЭМ, поскольку трансформатор обеспечивает лишь электромагнитную передачу энергии от статора к ротору.

Асинхронный возбудитель (рис.12,б) представляет собой обычную асинхронную машину с первичной и вторичной распределенными многофазными (обычно трехфазными) обмотка­ми 01 и 02, уложенными в пазах цилиндрических шихтованных магнитопроводов.

Рисунок 12 – Схемы вращающегося трансформатора (а) и асинхронного возбудителя (б)

Рисунок 13 – Схема асинхронного возбудителя

Обмотка 01 питается переменным током и соз­дает магнитный поток, вращающийся встречно по отношению к ротору, так что АВ работает со скольжениями S>l. Зажимы об мотки 02 соединены с вхо­дом ВВ. В обмотке О2 на­водится ЭДС, пропорцио­нальная скольжению s, ко­торая и используется для питания ОВ через ВВ. По­скольку на 02 действует тормозящая электромагнит­ная сила, компенсируемая моментом на валу БЭМ, асинхронный возбудитель не только обеспечивает трансформаторную передачу электрической энергии от статора к ротору, но и преобразует механическую энергию в электрическую, т. е. служит усилителем электрической мощности.

Достоинства АВ — его конструк­тивная простота и относительно малая электромагнитная посто­янная времени, что улучшает быстродействие регулирования БЭМ.

Синхронный возбудитель (СВ) пред­ставляет собой обычный синхронный генератор с полюсами на статоре (рис.13). Полюсы (рис. 3) охвачены обмоткой возбуж­дения возбудителя ОВВ, питаемой постоянным током, а много­фазная обмотка якоря возбудителя ОЯВ со своим сердечником находится на роторе и подсоединяется к ОВ через вращающийся выпрямитель. БСМ с синхронным возбудителем имеют наименьшие мощности управляющих и регулирующих це­пей, что выгодно отличает их от БСМ с ВТ и АВ. Недостаток СВ— повышенные по сравнению с ВТ и АВ электромагнитные постоянные времени и инерционность регулирования.

Синхронные возбудители не имеют демпферных обмоток на полюсах в отличие от обычных синхронных генерато­ров, поскольку демпферные обмотки снижают быстродействие регулирования машины.

Устройство и принцип работы БЭМ с ВВ. Для синхронных ге­нераторов с СВ и ВВ существенное значение приобретает пробле­ма самовозбуждения. Принципиально самовозбуждение может осуществляться за счет остаточного намагничивания стальных сер­дечников. Однако во многих случаях надежность такого вида воз­буждения оказывается низкой, а инерционность выхода на ре­жим — недопустимо большой. Поэтому в бесконтактных генерато­рах с СВ вводится дополнительный элемент — подвозбудитель, обеспечивающий быстрое и надежное возбуждение СВ. Подвозбудитель представляет собой синхронный генератор с постоян­ными магнитами на роторе. Общий компоновочный эскиз генератора с СВ и П приведен на рис. 14