Что такое вращающийся выпрямитель генератора

Что такое вращающийся выпрямитель генератора

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Вращающийся выпрямитель

Особенно перспективны так называемые бесщеточные системы возбуждения с вращающимися выпрямителями ( рис. 41), позволяющие полностью отказаться от контактных колец, коллекторов и щеток. В этих системах возбудитель выполняют в виде обращенной синхронной машины с неподвижной обмоткой возбуждения ОВВ и вращающейся якорной обмоткой ЯОВ. Напряжение, индуктируемое в якорной обмотке, выпрямляют кремниевые выпрямители смонтированные на валу машины и вращающиеся вместе с ротором. [16]

Обмотка каждой фазы состоит из шести ветвей, а неуправляемый вращающийся выпрямитель представляет собой шесть трехфазных мостовых схем, соединенных параллельно на стороне выпрямленного тока. В схемах используются специально изготовленные, рассчитанные на центробежные усилия кремниевые диоды с прямым током 500 А и обратным напряжением 2000 В. Расщеплением трехфазной обмотки возбудителя на шесть ветвей обеспечивается одинаковое распределение токов в параллельно работающих вентилях выпрямителя. [18]

Применение шестифазной однополупериодной схемы удобно и в конструктивном выполнении вращающихся выпрямителей . Диоды крепятся симметрично по диаметру на токопроводящем изолированном кольце, которое является общей точкой схемы выпрямления и одновременно служит теплоотводом. [19]

Схема рис. 15 иллюстрирует принцип работы так называемого двигателя с вращающимся выпрямителем . [21]

Для определения степени компаундирующего действия системы гармонического компаундирования в бесконтактном генераторе с вращающимися выпрямителями необходимо знать зависимость тока возбуждения возбудителя от тока нагрузки основной обмотки генератора / до — / ( /) при различных коэффициентах мощности нагрузки и питании системы возбуждения возбудителя выпрямленным напряжением гармонической обмотки. [22]

В [17] рассматриваются вопросы создания комбинированных систем автоматического регулирования бесконтактных синхронных генераторов с вращающимися выпрямителями . [23]

Генератор представляет собой трехфазную шестиполюсную синхронную машину со встроенным возбудителем переменного тока и блоком вращающихся выпрямителей . [24]

Основным силовым звеном бесщеточной системы возбуждения является возбудитель переменного тока, состоящий из обращенного синхронного генератора и вращающегося выпрямителя . Как правило, нагрузкой преобразователей в этих случаях являются обмотки возбуждения электрических машин с большой индуктивностью. [25]

К диодам специального исполнения относятся, например, дводы с плоским основанием, предназначенные для применения во вращающихся выпрямителях бесщеточных систем возбуждения синхронных двигателей и мощных турбогенераторов. В отечественной практике эти диоды обычно называют роторными, так как выпрямитель с диодами устанавливается на роторе соответствующего агрегата. [26]

Известные типы бесконтактных генераторов с электромагнитным возбуждением могут быть разделены на две основные группы: бесконтактные генераторы с вращающимися выпрямителями и генераторы с неподвижными обмотками возбуждения. [27]

Опыт проектирования и создания АСГ показывает, что в настоящее время наилучшей является явнополюсная конструкция с питанием обмотки возбуждения через вращающиеся выпрямители от возбудителя. Хорошее использование АСГ обеспечивают следующие активные и изоляционные материалы: сталь электротехническая кобальтовая 27КХ ( толщина листа якоря 0 02 см, индуктора — 0 07 см), медь типа МГМ прямоугольного сечения, эмалевая нагревостойкая изоляция толщиной 0 015 см. Эти материалы позволяют повысить максимальную индукцию-до 2 1 Тл и максимальное механическое напряжение а до 1 76 — 10 Н / мг. [28]

Опыт проектирования и создания АСГ показывает, что в настоящее время наилучшей является явнополюсная конструкция с питанием обмотки возбуждения через вращающиеся выпрямители от возбудителя. [29]

Число фаз обмоток переменного тока возбудителя не ограничивается внешними условиями и определяется на основе анализа надежности, стоимости и габаритов вращающегося выпрямителя . Влияние числа фаз на выпрямленное напряжение противоречиво. С увеличением числа фаз увеличивается надежность работы, снижается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, но, с другой стороны, увеличивается коэффициент типовой мощности, увеличиваются масса и габариты возбудителя. Следовательно, возбудитель имеет плохое использование конструкционных материалов, но обладает линейной характеристикой вход-выход и высокой надежностью схемы выпрямления. [30]

Особенности конструкции бесконтактных синхронных генераторов

Принципиальная схема каскадного бесщеточного синхронного генератора с вращающимися выпрямителями была известна давно, однако, ее практическая реализация стала возможной после освоения промышленностью высоконадежных кремниевых диодов.

В синхронных генераторах, рассмотренных выше, наиболее слабый элемент – это щеточно-кольцевой узел. На современных ЛА устанавливают трехфазные бесконтактные генераторы типа ГТ. Рассмотрим устройство генератора.

Генератор включает в себя три электрических машины, расположенных в одном корпусе и на одном валу (рис.7):

— ПОДВОЗБУДИТЕЛЬ – синхронный генератор с возбудителем от постоянных магнитов (ПМ), расположенных на роторе. На статоре располагается трехфазная обмотка якоря подвозбудителя(ОЯПВ);

— ВОЗБУДИТЕЛЬ – синхронный генератор с индуктором на статоре. Обмотка возбуждения возбудителя (ОВВ) связана с обмоткой якоря подвозбудителя через блок выпрямления (БВ). Якорь возбудителя имеет шестифазную обмотку (ОЯВ) для уменьшения влияния пульсаций магнитного потока индуктора, которые вызваны выпрямлением переменного напряжения подвозбудителя;

— ОСНОВНОЙ ГЕНЕРАТОР – это синхронный генератор с электромагнитным индуктором на роторе. Обмотка возбуждения основного генератора (ОВ) подключена к обмотке якоря возбудителя через блок вращающихся выпрямителей (БВВ), расположенных на этом же роторе. На статоре располагается трехфазная обмотка якоря генератора (ОЯГ).

С этой обмотки напряжение поступает в бортовую сеть.

Подвозбудитель	Возбудитель	Основной генератор
С Т А Т О Р
Воздушный зазор
Р О Т О Р

Принцип действия. Ротор генератора приводится во вращение от основного авиационного двигателя или от ВСУ. Индуктор подвозбудителя (постоянные магниты) создает магнитный поток. При вращении ротора этот поток наводит трехфазную ЭДС в обмотке якоря возбудителя (ОЯПВ).

Трехфазная ЭДС выпрямляется блоком выпрямления (БВ) и подается на обмотку возбуждения возбудителя (ОВВ). По ОВВ начинает протекать электрический ток, который создает магнитный поток возбудителя. При этом во вращающейся шестифазной обмотке якоря возбудителя (ОЯВ) наводится ЭДС.

Переменная ЭДС выпрямляется блоком вращающихся выпрямителей (БВВ) и подается на обмотку возбуждения основного синхронного генератора (ОВСГ). По ОВСГ протекает ток, который создает магнитный поток в основном генераторе. Вращаясь, этот магнитный поток пронизывает обмотку якоря основного генератора (ОЯГ) и наводит в ней трехфазную ЭДС. К выводам обмоток якоря подключаются бортовые потребители.

Все потребители на ЛА должны запитываться энергией стабильного напряжения и частоты. Стабилизация осуществляется следующим образом:

Регулирование выходного напряжения генератора осуществляется путем изменения тока, протекающего по обмотке возбуждения возбудителя (ОВВ). Изменение тока в ОВВ приводит к изменению магнитного потока возбудителя и соответственно изменяет величину ЭДС, наводимую в ОЯВ. Последнее изменение приводит к изменению тока в ОВСГ и соответственно магнитного потока основного генератора. В итоге изменяется величина ЭДС индуктируемая в трехфазных обмотках основного генератора (ОЯГ).

Из формулы (1) n2 = n1 = 60 × f/р видно, что частота вырабатываемого напряжения зависит от частоты вращения ротора синхронного генератора. Таким образом, для стабилизации частоты выдаваемого напряжения необходимо обеспечить постоянство частоты вращения ротора генератора. Это осуществляется применением специальных устройств, называемых привод постоянных оборотов ППО. ППО забирает часть воздушного потока от компрессора авиационного двигателя и приводит во вращение ротор генератора. Количество забираемого воздуха регулируется заслонками для обеспечения постоянного расхода воздуха, а, следовательно, и постоянства частоты вращения ротора генератора.

Пример: Бесщеточных синхронных генераторов с вращающимися выпрямителями)(рис.8)

1)Генератор переменного тока ГТ60ПЧ6А предназначен для питания бортсети самолета переменным током постоянной частоты и стабилизированного напряжения. Генератор работает в системе электроснабжения самолета Ил-76 (параллельная и раздельная работа), а также в других аналогичных системах. Маркировка:Г – генератор; Т – трехфазный; 60 – номинальная мощность в кВ×А; ПЧ6А – постоянной частоты 400 Гц при частоте вращения 6000 об/мин, воздушное охлаждение

2)Генератор переменного тока интегрального исполнения ГТ60НЖЧ12П предназначен для питания бортовых приемников электроэнергии переменным током постоянной частоты. Поддержание постоянной частоты обеспечивается приводом постоянной частоты вращения, составляющим с генератором единый агрегат – привод генератор ГП23 (ОПГ). Маркировка:Г – генератор; Т – трехфазный; 60 – номинальная мощность в кВ×А; НЖ – нагнетательная жидкостная система охлаждения; Ч12П – постоянной частоты 400 Гц при частоте вращения 12000 об/мин.

Рис.8. Конструкция каскадного бес­контактного синхронного генератора:

1 — постоянные магниты индуктора подвозбудителя; 2 — обмотка якоря подвозбудителя; 3 — выпрямительное и регулирующее устройства; 4 — обмотка возбуждения индуктора возбудителя; 5 — обмотка якоря возбудителя; 6 — вращающие­ся выпрямители; 7 — обмотка возбуждения индуктора основного генератора; 8 — обмотка якоря основного ге­нератора; 9 — центробежный вентилятор.

|	следующая лекция ==>
Принцип действия	|	Основные характеристики синхронных генераторов

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

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.

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),

· 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

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

• О проекте
• Реклама на сайте
• Правообладателям
• Правила
• Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Вращающийся выпрямитель

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.1Х.1970 (№ 1478047/24-7) с присоединением заявки №

Опубликовано 22.VI,1973. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 24.1.1974

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Авторы изобретения А. А. Глебов, Г. Г. Павлов, В. Г. Стрелков, И. T. Тищенко ° и В. Ф. Федоров

Изобретение предназначено для электроэнергетики и может быть .использовано в бесщеточных системах возбуждения мощных турбогенераторов, синхронных компенсато ров и двигателей.

Современные крупные синхронные электрические машины имеют системы возбуждения, в которых токоподвод к обмотке ротора осуществляется с помощью щеточно-контактного устройства.

Известны бесщеточные возбудители мощных синхронных машин с вращающимися диодными выпрямителями. Известны также вращающиеся тиристорные бесщеточные возбудители для синхронных машин небольшой мощности, в которых осевое перемещение вала нсзн ачительно, вибрации вала не велики и устройство передачи импульсов располагается на консоли вала основной машины, либо применен иной принцип передачи сигналов на вращающийся тиристорный выпрямитель.

Целью изобретения является повышение надежности системы.

Поставлен ная цель достигается благодаря тому, что блок динамических трансформаторов жестко прикреплен к валу возбудителя и состоит из отдельных трансформаторов, каждый из которых имеет неподвижный сердечник с первичными обмотками и вращающийся сердечник со вторичными обмотками, причем неподвижный и вращающийся сердечники образуют общий магнитопровод с воздушным зазором, а вращающисся части трансформаторов насажены на вал, установленный на двух подшипниках на общеи платформе блока. Для компенсации осевых перемещений валопрово да возбудителя и возбуждаемой машины платформа блока импульсных динамических трансформаторов имеет возможность переме10 щаться вдоль оси вала относительно основания.

На фиг. 1 изображен вращающийся тиристорный выпрямитель; на фиг. 2 — блок динамических импульсных трансформаторов; на

1б фиг. 3 — динамический импульсный трансформатор; н а фиг. 4 — крепление трансформатора на платформе.

Выпрямитель состоит из тиристорного блока 1, устройства управления тиристорным вы20 прямителем (па чертеже не показано) и блока

2 динамических импульсных трансформаторов.

Вращающийся тирнсторный выпрямитель выполнен IIO трехфазной мостовой симметричной схеме. Анодные и катодные группы тири25 сторов выпрямителя смонтированы на вентильных колесах 8 и 4, насаженных на вал.

Токоподвод от генератора переменного тока к тиристорному блоку 1 осуществляется посредством шин 5. Выпрямленный ток от тири30 сторного блока 1 поступает к ротору турбо45

55 генератора по токоподводу б, расположснно му в осевом отверстии вала 7.

Блок 2 может содержать три или шесть ди намических импульсных трансформаторов 8, количество которых должно быть равно числу плеч трехфазнсй выпрямительной схемы. В данном случае благодаря применению трехфазной мостовой симметричной схемы число динамических импульсных трансформаторов 8 равно шести. Корпусы динамических импульсных трансфор маторов закреплены на платформе 9, которая установлена на основании

10. Основание 10 опирается на регулируемые пружинные опоры 11.

Блок динамических импульсных трансформаторов передает управляющие импульсы от устройства управления вращающимся тиристорным выпрямителем к управляющим электродам роторных (вращающихся) тнристоров блока 1 посредством токоподвода, имеющего разъемное соединение 12 (фиг. 1, 2). Узел разъемного соединения токоподвода управляющих импульсов располагается в зоне фланцевого соединения вала 18 с валом возбудителя.

Каждый из динамических импульсных трансформаторов, входящих в блок 2, состоит из статора и ротора, Статор и ротор представляют собой сердечники с уложенными в них обмотками.

Сердечник 14 статора (фиг. 3) имеет вид кольца П-образного радиального сечения с разъемом в горизонтальной inлоскости. Нижняя половина сердечника 14 имеет ламы для установки на платформу 9 блока. Две обмотки 15 статора выполнены в виде двухсекционной многослойной катушки, которая при сборке закладывается в раъемный сердечник 14.

Концы обмоток 15 выводятся на клеммное кольцо lб, закрепленное на сердечнике 14.

Сердечник 17 ротора (фиг. 4) представляс собой неразъемное кольцо с круговым углуолением прямоугольного сечения в средней части наружной цилиндрической поверхности.

Обмотки 18 ротора, намотанные «ручьем», укладываются B предварительно изолированное углубление сердечника 17 и крепятся на нем бандажом 19. Число обмоток ротора зависит от числа параллельно включенных тиристоров в выпрямительной схеме. Концы обмоток ротора 18 выводятся на клеммное кольцо 20, которое крепится к сердечнику 17.

При сборке блока 2 роторы динамических импульсных трансформаторов, насаженные на вал, вводятся в отверстия статоров и соответствующие им сердечники 17 образуют магни5

40 топроводы динамических импульсных трансформаторов 8 с радиальными кольцевыми воздушными зазорами. При сборке блока 2 роторы динамических импульсных трансформаторов перед установкой на вал 18 насаживаются на ступицы 21 из немагHHTFIQJI стали. В каждой ступице 21 устанавливаются и крепятся диоды 22 и резисторы 28, входящие в схему вторичных обмоток 18 динамических импульсных трансформаторов 8.

Диоды 22 (фиг. 4) и резисторы 28 перед их установкой в ступицах 21 крепятся в изоляционных трубках 24. Выводные концы диодов

22 и резисторов 28 соединяются с проводами жгутов 25, каждый из которых подходит к ступицам из осевого отверстия вала 18. Вал 18 блока 2 вращается на двух стояковых.подшипниках 2б (фиг. 2), установленных на платформе 9, которая может перемещаться относительно основания 10 вдоль оси вала 18 (фиг. 2) за счет подвижного соединения между Ocnованием 10 (фиг. 4) и платформой 9 с помощью направляющих, выполненных в виде «ласточкина хвоста».

Структурная схема бесщеточного возбуждения мощной синхронной машины с вращающимся выпрямителем дана на фиг. 5, где

С1И вЂ” синхронная машича; ТБ — вращающийся тирисгорный олок; ВП вЂ” возбудитель переменного тока (синхронный генератор обращснпого исполнения); В и  — диодные выпрямители; П — подвозбудитель переменного тока; Сà — синхронизирующий генератор; БДТ вЂ” блок динамических импульсных трансформаторов; УУТ — устройство управления вращающимся тиристорным выпрямителем; АР — автоматический регулятор возбуждения; ТН вЂ” трансформатор напряжения;

ТТ вЂ” трансформатор тока.

Вращающийся выпрямитель для бесщеточной системы возбуждения мощной синхронной машины, содержащий вращающийся тиристорный блок, блок . динамических импульсных трансформаторов, равных числу пЛеч тиристорного блока, и устройство формирования управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, невращающиеся части динамических трансформаторов размещены на подвижной вдоль оси вала платформе, установленной на неподвижном пружинном демпфирующем основании с помощью соединения в виде «ласточкина хвоста».

Диодный мост генератора

Присутствует диодный мост генератора исключительно в «бортовых электростанциях» переменного тока. Поскольку большинство легковых авто комплектуются генераторами переменного тока, выпрямитель с диодами и стабилитроном присутствует в каждом из них. Обычно этот узел встраивается в генератор, но существуют выносные диодные мостики для удобного сервисного обслуживания, ремонта и замены диодов.

Назначение выпрямителя

Поскольку генераторы переменного тока более прогрессивны, компактны и ремонтопригодны в сравнении с модификациями тока постоянного, в конструкцию по умолчанию добавлен диодный мост генератора для преобразования переменного тока в постоянный.

Другими словами – без узла выпрямителя электричество будет вырабатываться обмотками генератора, но станет непригодным для бортовой сети и аккумулятора. Лампы фар, обмотки компрессора кондиционера и электрические цепи прочих потребителей перегорят, а двигатель не сможет завестись.

Конструкция выпрямителя

В прямом смысле выпрямитель не в состоянии «выпрямить» переменное напряжение. Название этот узел получил из-за принципа действия входящих в него диодов:

• переменный ток периодически меняет направление движения в цепи;
• диоды пропускают его лишь в одном направлении, отсекают токи обратной полярности;
• чтобы в сети скачки напряжения были незаметны для запитанного потребителя, 3 диода установлены в одном направлении, оставшиеся 3 – в другом.

В настоящее время классическую конструкцию имеют мощные диоды, маломощные полупроводниковые приборы этого типа выполнены в виде кремниевого перехода на плате. Однако для отведения от корпуса или кремниевого перехода высоких температур, и те, и другие модификации либо вмуровываются в пластину теплоотвода, либо оснащаются собственными радиаторами в индивидуальном порядке.

При пробое кремниевого перехода или полноценного диода в корпусе требуется замена диодного моста генератора или отдельных полупроводников, входящих в его состав.

Основной мост диодный

На нижнем рисунке представлены синусоиды и направление движения тока в генераторе и диодном мостике.

Положительным значением условно принято напряжение, направленное к 0 точке обмотки статора. После выпрямителя ток в нагрузке потребителей протекает только в положительном направлении, то есть от «+» генератора к ее массе «–».

Поэтому в диодном мосту силовом (основном) использованы крупногабаритные 25 – 30 А диоды, мощность которых можно повысить дополнительно за счет дополнительного плеча выпрямителя, рассматриваемого ниже.

В отличие от прочих узлов «электростанции авто», визуальный осмотр не позволяет выявить, какие имеются неисправности диодного моста генератора. Для выпрямителя необходима только аппаратная диагностика мультиметром.

Находятся диоды на теплоотводящей пластине в форме подковы под задней крышкой генератора. На выносных выпрямителях диодный мост расположен вблизи генератора, вместо пластин классической конфигурации может использоваться обычная плата. На корпус каждого диода в этом случае надевается ребристый радиатор.

Дополнительные диоды

Основная сложность конструкции автомобильного генератора заключается в том, что обмотка возбуждения его якоря так же является потребителем постоянного напряжения. Для этой катушки используется собственный диодный мост генератора:

• 3 дополнительных диода отсекают ток АКБ в момент, когда двигатель не работает;
• отрицательные диоды взяты из основного (силового) мостика генератора.

Вместо мощных полупроводниковых приборов использованы малогабаритные 2 А диоды.

Стабилитрон

Поскольку величина напряжения, вырабатываемого генератором машины, напрямую зависит от оборотов коленвала, передающего крутящий момент на его шкив, в бортовой сети возможны «всплески» до 20 В, что вредно для потребителей. Чтобы исключить частый ремонт, проще всего подключить диодный мост выпрямителя через стабилитрон:

• этот полупроводниковый прибор отсекает ток обратной полярности по аналогии с диодом, но только до определенного значения, названного напряжением стабилизации;
• при увеличении напряжения с обмоток статора до 25 – 30 В стабилитрон начинает пропускать избыточное напряжение, но уже в обратном направлении;
• на выводе «+» клеммы генератора при этом сохраняется корректное значение тока для бортовой сети и подзарядки АКБ.

При диагностике выпрямителя проверка диодного моста генератора мультиметром осуществляется косвенным способом:

• нормальный диод должен иметь «бесконечное» сопротивление в одну сторону, 500 – 700 Ом в противоположном направлении;
• если при перемещении щупов тестера показания омметра не изменились, на индикаторе высвечивается 0 или бесконечность, диод пробит, требуется его замена.

Более подробно проверка описана в следующих пунктах данного руководства.

Дополнительное плечо выпрямителя

Для фазных напряжений характерно отклонение графика напряжения от синусоиды. Поэтому схема генератора с дополнительным плечом выпрямителя возможна только при соединении статорных обмоток «звездой»:

• форма фазных напряжений в этом случае отличается от синусоиды на величину гармоники;
• эта характеристика (гармоника третьей фазы) имеется только в фазном напряжении, отсутствует в напряжении линейном;
• мощность гармоники можно использовать в качестве дополнительного плеча, добавив диоды в 0 точке фазных обмоток статора.

Величина плеча составляет 5 – 15% от мощности генератора, но возникает оно только на оборотах более 3000 об/мин. Долговечность выпрямителя зависит так же от работоспособности регулятора напряжения. Зато ремонт доступен владельцу машины после разборки генератора.

Неисправности выпрямителя

Поскольку узел выпрямителя генератора состоит из нескольких полупроводниковых приборов, в 90% случаев защищен крышкой, для диагностики понадобятся электроприборы и частичная разборка генератора. Однако в некоторых случаях признаки неисправности диодного моста водитель может услышать:

• при появлении пульсаций (в бортовую сеть подается переменное напряжение вместо постоянного) электродвигатели некоторых потребителей могут воспроизводить звуки по аналогии с динамиком;
• чаще всего «пищит» привод стеклоподъемников и печки, причем тональность изменяется при изменении оборотов этих приборов, а не частоты вращения коленвала.

Во всех остальных случаях неисправности генератора автомобиля в узле выпрямителя диагностируются исключительно приборами. Для этого потребуется схема подключения диодного моста в конкретной модификации генератора, так как симптомы нарушения механической части полностью аналогичны поломке электрических деталей.

Диагностика поломок

Узел выпрямителя собирается по различным технологиям – часть деталей крепится механическим способом, мелкие диоды впаиваются в схему, крупногабаритные обычно запрессовываются. Поэтому потребоваться ремонт выпрямителя может, не только при выходе из строя полупроводниковых элементов, но и при некорректной их установке на «подкове» теплоотводящей пластины.

Перед тем, как прозвонить схему или отдельный полупроводник, следует визуально осмотреть конструкцию. Даже в отсутствие тестера, омметра, вольтметра можно использовать лампочку и специальную схему подключения АКБ, чтобы понять, неисправен диод или работает корректно.

Методика диагностики выглядит следующим образом:

• с генератора снимается задняя крышка для обеспечения доступа к диодам;
• на пластину подается проводом «–» от АКБ, она прижимается к корпусу на генераторе, один провод лампы касается к диоду в месте присоединения статорной обмотки, второй – к «+» аккумулятора, при пробое лампочка загорится;
• тестер выставляется в режим омметра на 1 кОм, если поменять местами щупы мультиметра, показания должны измениться с 0 на 400 – 800 Ом в разных направлениях.

В большинстве случаев горит диодный мост при проникновении влаги.

Ремонт и замена диодного моста

Поскольку устройство выпрямителя простое, а стоимость узла целиком невысокая, выбор ремонта или замены диодов зависит преимущественно от наличия свободного времени у автолюбителя:

• снимать узел выпрямителя придется в любом случае;
• замена генератора своими руками обойдется немного дороже, зато осуществляется быстрее;
• выбивание и запрессовка новых диодов дольше по времени, но дешевле материально;
• если влага попадает на узел выпрямителя регулярно, проще снять диодный мост и вынести его в отдельный узел под капотом, защитив самодельным корпусом, так как исправная бортовая сеть стоит потраченного времени.

Основной ошибкой при замене «подковы» выпрямителя генератора является замыкание двух пластин болтом. Этот крепежный элемент переставляется со старого диодного мостика, а изолятор остается в квадратном посадочном отверстии. Его необходимо извлечь и перенести на новое место эксплуатации перед тем, как заменить диодный мост.

На трех винтах крепления обмоток статора имеются диэлектрические прокладки (гетинакс или текстолит). Четвертый винт без подобной шайбы крепится в специально предназначенное для него отверстие, поэтому лучше запомнить его расположение перед тем, как снять.

При покупке диодов «с рук» на рынке или после установки комплекта полупроводниковых приборов из собственных запасов может быть выявлена их неисправность:

• в холодном состоянии диод «прозванивается» нормально (сопротивление 500 – 700 Ом в одну сторону, бесконечность в противоположном направлении);
• после запуска ДВС при нагревании мостика диод «пробивается», не отсекает отрицательное значение напряжения.

Поэтому перед тем, как проверить диодный мост генератора мультиметром, лучше производить в нагретом до 50 – 80 градусов состоянии.

Вынос диодного мостика генератора

Частый ремонт узла выпрямителя неизбежен при экстремальной эксплуатации внедорожника – преодоление рек, «грязевые ванны» авто на рыбалке и охоте. Поэтому данная категория автовладельцев решает проблему кардинально, вынося выпрямитель заодно с реле регулятором напряжения в отдельный узел, повыше под капотом.

Например, на нижнем фото показан диодный мост автомобильного генератора внутри корпуса фильтра воздушного.

Основными нюансами тюнинга в данном случае являются:

• корпус фильтра предохраняет электронику от влаги;
• полностью решена проблема охлаждения;
• повышена ремонтопригодность узла, не нужно разбирать генератор;
• усилены клеммы, использован провод большего сечения;
• термоусадочный материал не подвергался высокотемпературной обработке, поэтому жгут внутри него сохранил мягкость;
• использован мост на 8 диодах 90 А.

При необходимости выносной узел можно смонтировать внутри салона, например, за пассажирским сиденьем.

Таким образом, выпрямитель генератора влияет на работоспособность АКБ и потребителей бортовой системы. При возникновении посторонних звуков из электродвигателей приборов, загоревшейся лампы зарядки аккумулятора необходимо произвести диагностику каждого реле мостика, отремонтировать или заменить узел выпрямителя полностью.

Бесщёточный синхронный генератор

Одним из основных недостатков при обслуживании судовых синхронных генераторов является наличие щёточно-кольцевого аппарата. Этот узел наиболее изнашивается в процессе работы. Большое количество пыли от угольных щёток загрязняет обмотки, создавая проводниковые мосты между токоведущими частями синхронного генератора и корпусом: ухудшается изоляция генератора, уменьшая срок их службы, требуется внеочередной ремонт с полной разборкой.

Всё это отсутствует у бесщёточных синхронных генераторов. Возбуждение СГ осуществляется небольшим по размерам возбудителем переменного тока, состоящим из трёхфазной обмотки, расположенной на роторе генератора и электромагнитных полюсов, находящихся на статоре рядом со статорной обмоткой основной машины. Обмотка возбуждения возбудителя питается постоянным током от автоматического регулятора напряжения. Трёхфазный переменный ток, генерируемый в роторной обмотке, выпрямляется трёхфазным выпрямителем, расположенным на роторной обмотке возбудителя и поступает на роторную обмотку возбуждения генератора. Выпрямительное устройство бесщёточного генератора состоит из кремниевых диодов, соединённых по трёхфазной мостовой схеме, регулируемого балластного резистора и сглаживающего конденсатора.

Бесщёточный синхронный генератор (рис. 1.1) состоит из следующих компонентов, где:

G — статорная обмотка, выходная;

FG — роторная обмотка возбуждения генератора;

Si — блок вращающихся кремниевых выпрямителей;

E — роторная обмотка возбудителя, выходная;

FE — статорная обмотка возбуждения;

EVA — внешний реостат задающего напряжения;

AVR — автоматический регулятор напряжения (АРН).

Статорная обмотка синхронного генератора уложена в пазы железа статора и представляет собой три обмотки, соединенные звездой.

Конструктивно БСГ объединён с возбудителем переменного тока и вращающимся выпрямительным устройством в один агрегат. Отличительной особенностью БСГ является отсутствие контактных колец и щёток.

Возбудитель представляет собой обращённый трёхфазный синхронный генератор, у которого обмотка возбуждения является неподвижной и питается непосредственно от автоматического регулятора напряжения. В некоторых рассматриваемых далее системах возбуждения и регулирования напряжения генераторов (например,“TAIYO”, “MITSUBISHI”) обмотка возбуждения возбудителя состоит из двух частей: основной и управляемой от AРН, что обеспечивает более надёжное начальное возбуждение. Трёхфазная роторная обмотка возбудителя, соединённая звездой подключена к роторной обмотке генератора через трёхфазный блок вращающихся кремниевых выпрямителей, который находится между этими двумя обмотками, ближе к возбудителю, на специально смонтированном изоляционном кольце. Кольцо и вентили вращаются вместе с роторами генератора и возбудителя и размещёны на общем валу.

Трёхфазный переменный ток, генерируемый при вращении в роторной обмотке возбудителя, выпрямляется трёхфазным кремниевым выпрямителем, расположенным на роторной обмотке возбудителя, и постоянное напряжение поступает на роторную обмотку генератора. Расположение вращающихся выпрямителей на роторной обмотке возбудителя удобно как для воздушного охлаждения, так и проведения обслуживания и ремонтных работ при проверке и замене вентилей.

В дополнение к кремниевому выпрямителю параллельно выходному напряжению подключается сглаживающий конденсатор и разрядный резистор для предотвращения обмотки возбуждения и конденсатора от пробоя.

Благодаря такой конструкции, исчезает необходимость в контактных кольцах и щётках для подвода тока к обмотке возбуждения генератора. Таким образом, возбудитель совместно с AРН позволяет поддерживать напряжение генератора с заданным отклонением при малых и больших нагрузках и обеспечивает защиту от короткого замыкания. Отсутствие щёточной аппаратуры значительно повышает надёжность БСГ, сокращает трудозатраты на обслуживание ввиду отсутствия угольной пыли на обмотках. Они также могут применяться и на высоких частотах вращения первичных двигателей, чем обеспечивается более надёжное возбуждение.

У БСГ, также как и у обычных синхронных генераторов, имеется демпферная обмотка. Она находится на явных полюсах ротора и имеет вид широких медных шин, соединенных в беличью клетку. Назначением демпферной обмотки является предотвращение колебаний напряжения ввиду резкого изменения нагрузки при параллельной работе генераторов, а также ограничение повышения третьей гармоники напряжения с увеличением нагрузки.

В результате совместных усилий обмоток статора генератора и возбудителя создаётся результирующая магнитодвижущая сила а, следовательно, и поток возбуждения, обеспечивая реакцию ротора и падение напряжения в обмотке статора генератора во всех режимах работы – от холостого хода до номинальной нагрузки.

представляет собой обращённый синхронный генератор роторного типа. Ротор установлен на том же валу, что и ротор генератора и представляет собой трехфазную обмотку переменного тока. Нагрузкой возбудителя является обмотка возбуждения статора, поэтому необходим возбудитель переменного тока высокой частоты: чем выше частота, тем больше возбуждение. Однако высокая частота стремится увеличить потери в железе. Так как увеличение числа полюсов пропорционально увеличению частоты, то частота особенно ограничивается при использовании на низкой частоте вращения с точки зрения экономичности конструкции. В основном, для возбудителя переменного тока принята частота 60 Гц.

Учитывая электрические и механические свойства, кремниевый выпрямитель для бесщёточного синхронного генератора должен быть высоконадежным, небольших габаритов и массы.

Он состоит из кремниевой части, которая закреплена вертикально на тонкой пластине основания, для надежного контакта пластины, основания и элемента, и питающего провода. Этот силовой тип контакта кремниевого элемента выпрямителя использует свою огромную силу, когда она приложена вертикально вместе с давлением по направлению к пластине основания и проявляет великолепные характеристики, учитывая такие механические недостатки как внешнее давление, центробежная сила, вибрация системы в действии. Все главные части кремниевого элемента типа P-N перехода помещены в кожух, в котором находится инертный газ, на работу которого не влияют окружающие атмосферные условия.

В дополнение к кремниевому выпрямителю параллельно подключены конденсатор и резистор для предотвращения от чрезмерного напряжения обмоток, предохраняя их от пробоя. При сборке вышеупомянутых компонентов FUJI El. произвел тщательную проверку их механической силы и местоположения, минимизируя пространство для установки, добиваясь однородной и эффективной вентиляции.

По габаритам БСГ сохранил те же размеры что и обычные СГ.

В настоящее время бесщеточные синхронные генераторы успешно используются на судах в качестве основных и аварийных источников электроэнергии.

В основном БСГ не требует особых трудозатрат на обслуживание. Достаточно почаще менять фильтры на воздухозаборах.

Таким образом, БСГ обеспечивает максимум надежности при минимуме трудозатрат на обслуживание.

Источник: nevinka-info.ru