Электромеханическое преобразование исходной (первичной) энергии в электрическую. Принцип действия и основные конструкции вентильных двигателей постоянного тока, страница 7

Конструкции   магнитоэлектрических генераторов БЛА отличаются от других большим разнообразием, при этом постоянные магниты могут размещаться как на статоре, так и на роторе. К разновидностям МЭГ с неподвижными магнитами относятся различные модификации генераторов с когтеобразными   роторами   (рис. 19)   и   индукторные  генераторы  (рис. 20). 

В области  высоких частот вращения [(50-60)103 об/мин] и тока (до 10кГц) при относительно небольшой мощности (до 1—3 кВА) применяются однофазные генераторы с коммутаторной магнитной системой. Как и в генераторах с   когтеобразными   роторами,   магнитный поток в сердечнике якоря генератора с коммутаторной магнитной системой является знакопеременным, что обеспечивает индуцирование ЭДС в обмотке якоря.

Перечисленные магнитные системы МЭГ не все­гда способны удовлетворять требованиям, предъявляемым к массогабаритным показателям ТГИ. В этом отношении более предпочтительно размеще­ние магнитов на роторе, несмотря на то, что появля­ются проблемы обеспечения необходимого уровня механической прочности. Ориентация осей намагничивания постоянных магнитов определяет тип магнитной системы ротора. По этому признаку они подразделяются на роторы коллекторного типа (см. рис. 1, ж), торцовые (рис. 21) и звездооб­разные.

 Последние выполняются как нормальной, так и обращенной конструкции с полным (по коли­честву полюсов) или половинным числом постоян­ных магнитов (см. рис. 1, с).

В   турбогенераторных   источниках   генераторы с возбуждением  от  постоянных  магнитов  имеют хорошие показатели в диапазоне частот вращения (30-90)103 об/мин и мощностей 0,5-4 кВА. При этом следует учитывать, что параметры МЭГ в определенной степени зависят от разброса магнит­ных характеристик, способа намагничивания и ста­билизации постоянных магнитов. Свойства послед­них существенно зависят от изменения температу­ры окружающей среды. Поэтому создание магнито­электрических машин, работающих при температу­рах выше 150 °С, весьма проблематично.

Основного недостатка МЭГ, связанного со слож­ностью регулирования и стабилизации выходного напряжения, лишены генераторы с комбинирован­ным возбуждением. Конструктивно подобные гене­раторы можно получить объединением известных

конструктивных схем генераторов с электромагнит­ным и магнитоэлектрическим возбуждением (рис. 22, 23, 24)

или заменой части постоянных магнитов обмотками и, наоборот, обмоток — постоянными магнитами.

В генераторах, показанных на рис. 22. -электромагнитная часть выполняет функцию источника регулируемой МДС, включенной последова­тельно с другим, нерегулируемым источником МДС — постоянным магнитом. Меняя МДС обмотки по величине и

направлению, можно обеспечить изменение рабочего потока в широких пределах, конструкциях, изображенных на рис. 21-23,

электромагнитное звено используется в качестве ре­гулируемого магнитного шунта, а на рис. 25 — ис­точника регулируемой МДС, включенной парал­лельно постоянному магниту.

При отсутствии тока в обмотке управления гене­ратора, показанного на рис. 6.63, правая часть ста­тора является магнитным шунтом, препятствую­щим замыканию потока магнита через коммутатор на роторе. Небольшая часть ответвляющегося в коммутатор потока индуцирует в обмотке якоря пульсирующую ЭДС, вызванную изменением про­водимости контура замыкания этого потока. В этом режиме ЭДС минимальна, а сам генератор работает как индукторная электрическая машина. При появ­лении МДС обмотки управления и постепенном ее увеличении электромеханический преобразова­тель утрачивает свойства индукторного генератора и при равенстве МДС магнита и обмотки стано­вится генератором со знакопеременным потоком коммутаторного типа.

В генераторе с явнополюсным ротором (см. рис. 22) основная часть потока постоянных магнитов замыкается в поперечной плоскости по контуру: северный полюс магнита 2 рабочий зазор δ1 — сердечник якоря 4 с якорной обмоткой 3 рабочий зазор δ1 — выступ втулки стального звез­дообразного ротора I южный полюс магнита 2, складываясь с потоком от обмотки управления 6 в роторных выступах. Некоторая часть потока посто­янных магнитов замыкается в продольном направ­лении через втулку ротора, корпус 5, боковой магнитопровод 7 и дополнительный зазор δ2. При соглас­ном направлении поперечных потоков от постоянных магнитов и управляющей обмотки в рабочем зазоре их направления во втулке и корпусе противополож­ны, что обеспечивает уменьшение неиспользуемой постоянной составляющей потока.

Другой вариант той же идеи, но с увеличенной ролью постоянных магнитов, иллюстрируется рис. 25.

Рис.25. Эскиз конструкции генератора комбинированного возбуждения с когте-

образными полюсами.

 Конструктивно генератор представляет собой бесконтактную машину с размещенными на валу 11 когтеобразными полюсами, в которой меж­ду боковыми поверхностями полюсов 8 установле­ны тангенциально намагниченные постоянные маг­ниты 12, закрепленные бандажом 10. Кольцевой бандаж обеспечивает необходимую механическую прочность ротора и может быть выполнен биметал­лическим с чередующимися магнитомягкими и не­магнитными участками или монометаллическим из немагнитного или магнитомягкого материала. В по­следнем случае часть потока магнитов замыкается между полюсами через бандажное кольцо до его насыщения.

Широкое распространение па борту БЛА в со­ставе ТГИ получили высокоскоростные генераторы, типовая конструкция которых показана на рис. 6.66. В таком генераторе в расточке статора 3 классиче­ского исполнения помещен ротор, большую часть активной зоны которого занимают радиально намаг­ниченные постоянные магниты призматической формы. Оставшуюся часть активной зоны генератора занимает звездообразный магнитопровод из магнитомягкой стали 5 с количеством лучей звезды вдвое меньшим, чем число магнитов. Последнее связано с тем, что все выступы имеют одинаковую магнит­ную полярность. Все элементы конструкции, за исключением боковой крышки 2, выполнены из магнитопроводящего материала. Размещаемая на одном из подшипниковых щитов обмотка управления 4 соз­дает в зоне расположения звездообразного магнитопровода ротора униполярный магнитный поток. Суммарный магнитный поток в сердечнике якоря можно регулировать изменением  тока в управляющей обмотке.                                                         К достоинствам генераторов с комбинированным возбуждением следует отнести: