Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Вентильные генераторы с успехом могут применяться в трудных условиях эксплуатации: а) в вакууме, при высокой или низкой влажности; б) в агрессивных средах, в которых быстро разрушаются контактные устройства; в) при высоких частотах вращения, когда коллектор не выдерживает механических усилий, а коммутация плохая; г) при высоких температурах окружающей среды, когда требуется жидкостное охлаждение.
При разработке вентильных генераторов рассматривались многие типы генераторов переменного тока: асинхронные, с внешне-замкнутым и внутризамкнутым (типа сексин) магнитопроводом с аксиальным потоком, индукторные, с радиальным магнитным потоком, с возбудителем переменного тока и вращающимися выпрямителями. Практическое применение нашли вентильные генераторы с радиальным магнитным потоком с вращающимися выпрямителями. Они имеют малую массу, надежное и устойчивое самовозбуждение, высокое быстродействие при изменении нагрузки и частоты вращения.
112
w is га 25 je
7,граі
Выпускаемые вентильные генераторы являются бесконтактными и имеют конструкцию, подобную конструкциям обычных бесконтактных синхронных генераторов с классической магнитной системой (см. рис. 1.4). Конструктивно они отличаются наличием дополнительного выпрямительного блока, собранного на базе диодов В7-200 (на 200 А). Для обеспечения лучшего охлаждения диоды выпрямителя размещаются на заднем щите генератора в специальных радиаторах с максимально развитой поверхностью охлаждения. При воздушном охлаждении они продуваются холодным воздухом, еще не подогретым генератором.
Ряд выпускаемых вентильных генераторов не имеют подвозбу дителя. При наличии бортовой сети постоянного тока питание цепи возбуждения возбудителя может осуществляться непосредственно от нее без подвозбуди-теля.
Вентильные генераторы работают, как правило, с переменной частотой вращения и обеспечивают значительные перегрузки по току. Важнейшими требованиями, предъявляемыми к вентильным генераторам, являются: допустимая величина пульсаций выпрямленного напряжения; малая масса и габариты генераторной установки (генератор, регулятор напряжения, фильтр); допустимые перегревы генератора и блока выпрямителя; требуемая перегрузочная способность; высокая надежность; технологичность изготовления; низкая стоимость.
Важнейшим специальным требованием к вентильным генераторам является низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения— не выше 8%. Основные характеристики вентильного генератора — амплитуда и частота пульсаций напряжения, длительность коммутационных процессов в выпрямителе, соотношения между выпрямленными напряжением Ud и током Id и напряжением и током генератора, величина расчетной мощности генератора и потерь в нем—зависят как от параметров генератора, так и от параметров выпрямителя.
Жесткие требования к уровню пульсаций выпрямленного напряжения находятся в противоречии с требованиями обеспечения малой массы и габаритов генераторов. Оптимальные решения находятся в процессе расчета генераторов.
Как показывают исследования, для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и массы фильтра следует применять генераторы с нечетным и наибольшим практически целесообразным числом фаз (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Зависимость амплитуды пульсации выпрямленного напряжения при холостом ходе от числа фаз т (3 — т — нечетное; 4 — т — четное) и при нагрузке от числа фаз т и угла коммутации V (кривые 1, 2, 5)
113
Для уменьшения расчетной мощности генератора целесообразно выбирать двухполупериодные схемы выпрямления, обеспечивающие более благоприятное соотношение между мощностями Р~ на стороне переменного и Pd на стороне выпрямленного тока.
Рис. 3.2. Трехфазная мостовая Рис. 3 3. Шестифазная однополу-
схема выпрямления: периодная схема выпрямления:
Г —генератор; ВП — выпрямитель; R— Г —генератор; ВП — выпрямитель, R — сопротивление сопротивление
В качестве схем выпрямления находят применение трехфазные мостовые двухполупериодные (схема Ларионова) (рис. 3.2), пяти-фазные двухполупериодные, шестифазные однополупериодные (рис. 3.3).
Трехфазные двухполупериодные схемы выпрямления нашли наибольшее применение в отечественных вентильных генераторах.
Конструкция трехфазного генератора достаточно проста и хорошо отработана. Схема выпрямления также проста. В трехфазных мостовых схемах имеется наиболее благоприятное соотношение между выпрямленной мощностью Pd и мощностью P^1 генератора (теоретически P^,= 1,045 Pd), в результате чего -генератор получается легким. Трехфазная мостовая схема выпрямления обеспечивает относительно небольшие пульсации выпрямленного напряжения.
Если предъявляются повышенные требования к пульсациям напряжения, то применяют генераторы с двумя трехфазными обмотками якоря, соединенными параллельно, но со сдвигом, рав-коток якоря и кривые фазных 3q (рис. 3.4). Лучшие ре-
напряжении и выпрямленного ' J *
напряжения генератора с дву- зультаты дает выполнение оомотки к я сдвинутыми по фазе на якоря с разделенной нейтралью. Полу-30 эл. град, обмотками якоря: чается двухполупериодная шестифаз-iiiiTBcT^S?^ ная схема выпрямления с неравномер-
