Бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели летательных аппаратов, страница 3

Недостатками генератора являются наличие осевой силы магнитного притяжения и сложная технология якоря. Симметрия и компактность генератора повышаются в двух­пакетной конструкции, схематично показанной на рисунке 6

Рисунок 6 – Генератор двухпакетной конструкции

Относительная масса торцового БСГ составляет 3 кг/кВА при мощностях порядка 1 кВА и 1,5 кг/кВА при мощностях порядка 15 кВА

1.3 БСГ с комбинированным возбуждением

В генераторе объединены две машины: МЭГ и БСГ с внутризамкнутым потоком. Основной магнитный поток Ф1 со­здается постоянными магнитами 1 (смотри рисунок 7) на роторе. Также на роторе размещаются выступы 2 и стальной цилиндр 3 с ок­нами для выступов 2. Раз­вертка правой части поверх­ности ротора выгладит так же, как развертка на рисунке 3б. Левая часть цилиндра 3 охватывает магни­ты 1. Участки цилиндра ме­жду магнитами 1 выполнены из немагнитной стали. На статоре находятся шихтованный сердечник 4 с якорной обмоткой 5, стальная скоба 6 и обмотка возбуждения 7. При обесточенной обмотке 7 выступы 2 являются шунтами по отношению к магнитам 1, и часть основного потока замыкается по высту­пам 2, минуя якорь. При питания обмотки 7 постоянным то­ком создается добавочный поток Ф2, в который замыкается че­рез выступы 2, пакет якоря 4 и цилиндр 3 так же, как в БСГ с внутризамкнутым потоком. Полный магнитный поток в рабочем зазоре, таким образом, есть Фδ = Ф1+Ф2. Меняя ток в обмотке 7, можно регулировать в необходимых пределах Ф2 и Фδ, а следовательно, и э.д.с., наводимую в якорной обмотке.

Рисунок 7 – БСГ с комбинированным возбуждением

БСГ с комбинированным возбуждением позволяют реали­зовать достоинства МЭГ (бесконтактность, повышенные к.п.д. и т.п.) и в то же время ликвидировать основной недостаток МЭГ - сложность регулирования напряжения. Такие генерато­ры обладают высокой надежностью, имеют хорошие массогабаритные показатели.

1.4 Индукторные генераторы

В индукторных генераторах (ИГ) магнитная индукция в каждой точке якорной зоны меняется только по величине, а её направление сохраняется неизменным. Изменение во времени магнитного потока, сцепленного с каждой секцией обмотки якоря, достигается за счет периодического изменения магнитного сопротивления на пути потока.

Рисунок 8 – Однопакетный ИГ

На рисунке 8 показан однопакетный ИГ с неявнополюсным статором, на котором размещается якорная обмотка 1, распо­ложенная в пазах шихтованного сердечника 2. Кроме того, на статоре размещается обмотка возбуждения 3, питаемая по­стоянным током. На роторе имеется стальная втулка 4, на которой находятся шихтованные выступы 5. Основной магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой воз­буждения, замыкается по пути: корпус 6 - втулка 4 - сердеч­ник 2 - корпус 6. Между втулкой 4 .и сердечником статора 2 поток разветвляется: его большая часть Фmax замыкается че­рез выступы 5 и наименьший зазор 6 min, а меньшая часть Фmin - через наибольший зазор бmax. (величина потока обрат­но пропорциональна магнитному сопротивлению на его пути). При вращении ротора с каждой секцией якорной обмотки бу­дет поочередно сцеплен то Фmax, то Фmin.. Таким образом, по­ток меняется по величине, но его направление (на рисунке 8 – от центра к периферии) сохраняется в каждой точке зазора. За счет изменения Ф во времени в обмотке якоря наводится э.д.с.

На рисунке 9 (обозначения те же, что и на рисунке 8) по­казан двух пакетный ИГ с явно полюсным статором. Здесь якорная обмотка выполнена в виде катушек, охватывающих ших­тованные выступы сердечника статора. Имеются одна обмотка возбуждения 3 и две симметричные активные зоны слева и справа от обмотки 3, в которых, как и на рисунке 8, через δmin замыкается Фmах, а через δmах замыкается Фmin.

Конструкции, показанные на рис, 8 и 9, называют­ся одноименно полюсными, так как магнитная индукция имеет одинаковое направление в каждой точке зазора.

Рисунок 9 – Двухпакетный ИГ с явно полюсным статором

Внешние характеристики индукторных генераторов подобны характеристикам явнополюсных синхронных генераторов.

Достоинства: отсутствие вращающейся обмотки, простота и надежность конструкции; относительно малые вес обмотки возбуждения и потери в ней, а следовательно, и в регуляторе; относительно высокий к. п. д. и простота регулирования по­тока взаимоиндукции. Допускают высокие частоты вращения. Могут быть выполнены на большие частоты (тысячи Гц), при которых они наиболее конкурентоспособны с генераторами других типов.

К недостаткам относятся: низкое использование (менее чем на 50%) активного слоя вследствие того, что полезно используется лишь переменная составляющая пульси­рующего потока; высокая реактивность, что иногда требует емкостную компенсацию; зависимость формы кривой э. д. с. от величины и характера нагрузки.

Существуют разноименно полюсные ИГ, в которых якорная зона имеет области с магнитным полем разного направления (напомним, однако, что в каждой данной точке рабочего зазора поле сохраняет направление и меняется только по величине). Такой ИГ показан на рисунке 10, а.

Рисунок 10 – Разноименно полюсные ИГ

Он имеет обмотку возбуждения 1, стороны которой параллельны оси. На статоре есть выступы с обмоткой якоря 2. Ротор также явнонополюсный. Полный поток вокруг обмотки возбуждения 1 замыкается по двум основным путям: через δmin замыкается поток Фmаx и через δmах - поток Фmin. При вращении якоря поток в каждой катушке якорной обмотки 2 меняется во време­ни и наводит э.д.с. В верхней половине сечения на рисунке 10, а поле всюду направлено от центра, а в нижней - к центру, т.е. на роторе и статоре можно выделить полюсы разной полярности, в отличие от предыдущих конструкций ИГ, где в каждом сечении активной зоны полюсы имели одинаковую полярность.

Общими недостатками для всех типов индукторных генераторов является их больший вес (на 40—60% больше, чем у генераторов с вращающимися выпрямителями). Пакет якоря имеет, по меньшей мере, удвоенные размеры и вес по сравнению с якорем альтернативного генератора. Индукторные генераторы имеют плохую форму кривой напряжения, крутопадающие внешние характеристики и малый коэффициент перегрузки. Динамические характеристики их невысокие.