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
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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.