RU2091965C1

RU2091965C1 - Contactless synchronous electrical machine

Info

Publication number: RU2091965C1
Application number: RU94039814A
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Клементьев; Виктор Николаевич Бондарев
Original assignee: Александр Валентинович Клементьев; Виктор Николаевич Бондарев
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU94039814A

Abstract

FIELD: electrical engineering, concerns specific features of manufacture of contactless synchronous motors, applicable in manufacture of contactless synchronous generators. SUBSTANCE: contactless synchronous electrical machine has an armature winding and exciter field winding on the stator, and an excitation system on the rotor made of two windings minimum electrically interconnected. The specific feature is the fact that each winding of the excitation system is made up at least of two parts interconnected via switching devices, for example, diodes for their series or parallel connection. The terminals of winding parts of the excitation system of the same polarity that are not coupled with the terminals of opposite polarity of the other parts of the given windings via the switching device are electrically interconnected. The use of the contactless synchronous electrical machine makes it possible to use all windings of the excitation system at any moment of rotor rotation. EFFECT: reduced loss in rotor, enhanced reliability. 6 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным электрическим машинам. The invention relates to electrical engineering, namely to non-contact synchronous electric machines.

Известен бесконтактный синхронный генератор, содержащий на статоре основную и якорную обмотки возбуждения, а на роторе систему возбуждения, в которой обмотка возбуждения питается от дополнительной роторной обмотки через полупроводниковые выпрямители. При этом указанная дополнительная якорная обмотка статора питается от основной статорной обмотки через линейный дроссель, осуществляющий фазовое компаундирование совместно с токовой обмоткой, расположенной на статоре (авт. св. СССР, N 169858, кл. H 02 K 19/38, 10.03.55). Данный синхронный генератор является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату. A non-contact synchronous generator is known, containing on the stator the main and anchor field windings, and on the rotor a field system in which the field winding is powered by an additional rotor winding through semiconductor rectifiers. Moreover, the specified additional stator armature winding is powered from the main stator winding through a linear inductor, which carries out phase compounding together with the current winding located on the stator (ed. St. USSR, N 169858, class H 02 K 19/38, 10.03.55) . This synchronous generator is the closest to the proposed technical essence and the achieved result.

Недостатком известного бесконтактного синхронного генератора является наличие дополнительной обмотки на роторе, по которой протекает переменный ток, вызывающий увеличение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и дополнительные потери в обмотке ротора. A disadvantage of the known non-contact synchronous generator is the presence of an additional winding on the rotor, through which an alternating current flows, causing an increase in the distortion coefficient of the sinusoidality of the voltage curve and additional losses in the rotor winding.

Этот недостаток обусловлен тем, что дополнительная обмотка ротора присоединена к многофазному мостовому двухполупериодному выпрямителю и конструктивно выполнена с возможностью протекания по ней переменного тока. This disadvantage is due to the fact that the additional winding of the rotor is connected to a multiphase bridge half-wave rectifier and is structurally configured to allow alternating current to flow through it.

Задачей изобретения является создание бесконтактной синхронной электрической машины, более надежной за счет уменьшения потерь в роторе путем использования в любой момент времени всех обмоток системы возбуждения. The objective of the invention is to provide a contactless synchronous electric machine, more reliable by reducing losses in the rotor by using at any time all the windings of the excitation system.

Решается поставленная задача тем, что в известной бесконтактной синхронной электрической машине, содержащей на статоре якорную обмотку и обмотку возбуждения возбудителя, а на роторе систему возбуждения, согласно изобретению последняя выполнена по меньшей мере из двух обмоток, соединенных между собой электрически, каждая из которых включает по меньшей мере две части, соединенные между собой через переключающие устройства, например диоды, с возможностью их включения последовательно и параллельно, при этом одноименные зажимы частей обмоток системы возбуждения, не имеющие связи с разноименными зажимами других частей данных обмоток через переключающее устройство, соединены между собой электрически. Кроме того, число обмоток системы возбуждения может быть равное числу полюсов, а число частей обмоток системы возбуждения может быть равное удвоенному числу полюсов. Одноименные части каждой обмотки системы возбуждения каждого полюса для четырех и более полюсных машин должны быть соединены между собой последовательно или параллельно, или смешано. Электрическая машина может содержать дополнительную обмотку возбуждения на число полюсов, равное числу полюсов электрической машины, состоящую по меньшей мере из двух частей, соединенных между собой последовательно, и каждая из которых расположена в зоне одной из обмоток системы возбуждения, при этом при последовательном соединении частей дополнительной обмотки возбуждения с обмотками системы возбуждения начало одной части дополнительной обмотки соединено с началом другой ее части, а концы соединены с началами обмоток системы возбуждения, не имеющими связи с разноименными зажимами других частей обмоток через переключающее устройство, или конец одной части дополнительной обмотки соединен с концом другой ее части, а начала соединены с концами обмоток системы возбуждения, не имеющими связи с разноименными зажимами других частей обмоток через переключающее устройство. The problem is solved by the fact that in the known non-contact synchronous electric machine containing on the stator an armature winding and a field winding of the pathogen, and on the rotor the excitation system, according to the invention, the latter is made of at least two windings interconnected electrically, each of which includes at least two parts interconnected via switching devices, for example diodes, with the possibility of their inclusion in series and in parallel, while the clamps of the parts of the same name the current of the excitation system, not connected with the opposite clamps of other parts of these windings through a switching device, are electrically connected. In addition, the number of windings of the excitation system can be equal to the number of poles, and the number of parts of the windings of the excitation system can be equal to twice the number of poles. The same parts of each winding of the excitation system of each pole for four or more pole machines must be interconnected in series or parallel, or mixed. An electric machine may contain an additional field winding by the number of poles equal to the number of poles of the electric machine, consisting of at least two parts interconnected in series, and each of which is located in the area of one of the windings of the excitation system, with additional parts connected in series field windings with field system windings, the beginning of one part of the additional winding is connected to the beginning of its other part, and the ends are connected to the beginning of the windings of the excitation system Denia having no communication with opposite terminals of other portions of the windings through the switching device, or the end of one part of the additional winding is connected to the end of the other part, and the beginning are connected to the ends of the field system coils having no communication with opposite terminals of other portions of the windings through the switching device.

При параллельном соединении упомянутых частей дополнительной обмотки с обмотками системы возбуждения также конец одной части дополнительной обмотки соединен с концом другой ее части, начало одной части дополнительной обмотки возбуждения соединено с началами обмоток системы возбуждения, не имеющими связи с разноименными зажимами других частей обмоток через переключающее устройство, а начало другой части дополнительной обмотки возбуждения соединено с концами обмоток системы возбуждения, не имеющими связи с разноименными зажимами других частей обмоток через переключающее устройство, для четырех и более полюсных машин части дополнительной обмотки возбуждения могут быть соединены между собой последовательно и расположены в зоне одноименных обмоток системы возбуждения, а дополнительная обмотка возбуждения всех полюсов при этом соединена с обмотками системы возбуждения последовательно или параллельно. When the above-mentioned parts of the additional winding are connected in parallel with the windings of the excitation system, the end of one part of the additional winding is also connected to the end of its other part; and the beginning of the other part of the additional excitation winding is connected to the ends of the windings of the excitation system that are not connected with unlike terminals parts of the additional field windings for four or more pole machines, the parts of the additional field winding can be interconnected in series and located in the zone of the same field windings, while the additional field winding of all poles is connected in series or parallel to the field windings.

Указанные существенные признаки позволяют при реализации предложенного технического решения полностью использовать всю обмотку ротора в любой момент времени вращения ротора, что ведет к уменьшению потерь в роторе и увеличению надежности данной электрической машины. These essential features allow the implementation of the proposed technical solution to fully use the entire winding of the rotor at any time of rotation of the rotor, which leads to a decrease in losses in the rotor and increase the reliability of this electric machine.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемой бесконтактной синхронной электрической машины с шестью переключающими устройствами; на фиг. 2 то же с шестью диодами; на фиг. 3 принципиальная схема соединения частей обмоток системы возбуждения в один период времени; на фиг. 4 -то же, но в другой период времени, после переключения частей обмоток системы возбуждения с одного соединения на другое; на фиг. 5 схема обмоток системы возбуждения для шести полюсных машин со смешанным соединением одноименных частей обмоток системы возбуждения; на фиг. 6 изображена принципиальная схема последовательного соединения частей дополнительной обмотки возбуждения с обмотками системы возбуждения в одной ветви соединения обмоток системы возбуждения; на фиг. 7 то же в другой ветви; на фиг. 8 схема параллельного соединения частей дополнительной обмотки возбуждения с частями обмоток системы возбуждения; на фиг. 9 схема системы возбуждения с дополнительной обмоткой возбуждения для шестиполюсных машин. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the described non-contact synchronous electrical machine with six switching devices; in FIG. 2 the same with six diodes; in FIG. 3 is a schematic diagram of the connection of parts of the windings of the excitation system in one period of time; in FIG. 4 - the same, but in a different period of time, after switching parts of the windings of the excitation system from one connection to another; in FIG. 5 diagram of the windings of the excitation system for six pole machines with a mixed connection of the same parts of the windings of the excitation system; in FIG. 6 shows a schematic diagram of the series connection of the parts of the additional field winding with the field windings in one branch of the connection of the field windings; in FIG. 7 the same in another branch; in FIG. 8 is a diagram of parallel connection of parts of an additional field winding with parts of windings of a field system; in FIG. 9 is a diagram of an excitation system with an additional excitation winding for six-pole machines.

Бесконтактная синхронная электрическая машина содержит в пазах статора трехфазную якорную обмотку (ОЯ)1 с полюсностью P₁ 1 и обмотку возбуждения возбудителя (ОВВ)2 с полюсностью P₂ 2. Ротор содержит систему возбуждения из обмоток возбуждения (ОВ), одновременно являющуюся и обмоткой якоря возбудителя (ОЯВ) с полюсностью P₁. Система возбуждения выполнена из двух обмоток 3 и 4, соединенных между собой электрически. Обмотка 3 системы возбуждения выполнена из двух частей 5 и 6, соединенных между собой последовательно через переключающее устройство (ПУ) диод 7. Начала Н₁ и Н₂ этих частей 5 и 6 обмотки 3 соединены через переключающее устройство (ПУ) диод 8, а их концы К₁ и К₂ соединены через переключающее устройство (ПУ) диод 9. Обмотка 4 системы возбуждения выполнена также из двух частей 10 и 11, соединенных между собой последовательно через диод 12. Начала Н₃ и Н₄ этих частей 10 и 11 обмотки 4 соединены через ПУ диод 13, а концы К₃ и К₄ соединены через ПУ диод 14. Обмотки 3 и 4 расположены на двух разных полюсных делениях ротора, то есть на двух разных половинках ротора, и находятся в одинаковых условиях полюсного деления для образования намагничивающей силы.A non-contact synchronous electric machine contains in the grooves of the stator a three-phase anchor winding (OA) 1 with a pole of P ₁ 1 and an excitation winding of a pathogen (OVV) 2 with a pole of P ₂ 2. The rotor contains an excitation system from field windings (OV), which is also an armature winding pathogen (NAV) with a P ₁ pole. The excitation system is made of two windings 3 and 4, interconnected electrically. The winding 3 of the excitation system is made of two parts 5 and 6, connected to each other in series through a switching device (PU) diode 7. Start H ₁ and H _{2 of} these parts 5 and 6 of the winding 3 are connected through a switching device (PU) diode 8, and their the ends of K ₁ and K _{2 are} connected through a switching device (PU) diode 9. The winding 4 of the excitation system is also made of two parts 10 and 11, interconnected in series through the diode 12. Starts N ₃ and H _{4 of} these parts 10 and 11 of the winding 4 connected through the PU diode 13, and the ends K ₃ and K ₄ connected through the PU diode 14. The windings 3 and 4 are located on two different pole divisions of the rotor, that is, on two different halves of the rotor, and are in the same conditions of pole division for the formation of a magnetizing force.

При этом одноименные зажимы 15 и 16 частей 6 и 10 разных обмоток 3 и 4 системы возбуждения, не имеющие связи с разноименными зажимами 17 и 18 других частей 5 и 11 через переключающие устройства 8 и 13, соединены между собой электрически. Одноименные зажимы 19 и 20 частей обмоток 3 и 4 системы возбуждения, не имеющие связи с разноименными зажимами 21 и 22 других частей 6 и 10 через переключающие устройства 9 и 14, также соединены между собой электрически. Число обмоток 3 и 4 две, равное числу полюсов, а число частей 5, 6, 10 и 11 обмоток системы возбуждения равно удвоенному числу полюсов, то есть четырем. На фиг. 5 одноименные части 6, 23 и 24; 5, 25 и 26; 10, 27 и 28; 11, 29 и 30 обмоток системы возбуждения каждого полюса для шестиполюсных машин соединены между собой смешано, но могут быть также соединены или последовательно, или параллельно. На фиг. 5 начала частей обмоток системы возбуждения разных полюсов обозначены Н₁; Н₂; Н₃; Н₄; и Н₁; Н₂; Н₃; и Н₄, а концы К₁; К₂; К₃; К₄ и К₁; К₂; К₃; и К₄. Кроме обмоток системы возбуждения машина может содержать дополнительную обмотку возбуждения 31 (фиг.6), по полюсности равную полюсности электрической машины, то есть двухполюсную, и состоящую из двух частей 32 и 33. Части 32 и 33 соединены между собой последовательно и каждая из них расположена в зоне одной из обмоток системы возбуждения. Так часть 32 дополнительной обмотки возбуждения находится в зоне обмотки 3, а часть 33 дополнительной обмотки возбуждения находится в зоне обмотки 4. При последовательном соединении частей 32 и 33 дополнительной обмотки возбуждения 31 с обмотками 3 и 4, начало Н₅ части 32 дополнительной обмотки возбуждения соединено с началом Н₆ ее части 33, а концы К₅ и К₆ соединены с началами Н₂ и Н₃ обмоток системы возбуждения 3 и 4, не имеющими связи с разноименными зажимами 17 и 18 других частей 5 и 11 обмоток 3 и 4 системы возбуждения через переключающие устройства 8 и 13.In this case, the clamps 15 and 16 of the same parts 6 and 10 of the different windings 3 and 4 of the excitation system, which are not connected with the opposite clamps 17 and 18 of the other parts 5 and 11 through the switching devices 8 and 13, are electrically connected. The same clamps 19 and 20 of the parts of the windings 3 and 4 of the excitation system, not connected with the opposite clamps 21 and 22 of the other parts 6 and 10 through the switching devices 9 and 14, are also electrically connected. The number of windings 3 and 4 is two, equal to the number of poles, and the number of parts 5, 6, 10 and 11 of the windings of the excitation system is equal to twice the number of poles, that is, four. In FIG. 5 parts of the same name 6, 23 and 24; 5, 25 and 26; 10, 27 and 28; 11, 29 and 30 windings of the excitation system of each pole for six-pole machines are interconnected mixed, but can also be connected either in series or in parallel. In FIG. 5 beginning parts of the windings of the excitation system of different poles are designated H ₁ ; H ₂ ; H ₃ ; H ₄ ; and H ₁ ; H ₂ ; H ₃ ; and H ₄ , and the ends of K ₁ ; K ₂ ; K ₃ ; K ₄ and K ₁ ; K ₂ ; K ₃ ; and K ₄ . In addition to the windings of the excitation system, the machine may contain an additional excitation winding 31 (Fig. 6), equal in pole to the pole of the electric machine, that is, bipolar, and consisting of two parts 32 and 33. Parts 32 and 33 are interconnected in series and each of them is located in the area of one of the windings of the excitation system. So part 32 of the additional field winding is located in the zone of the winding 3, and part 33 of the additional field coil is located in the area of the winding 4. When the parts 32 and 33 of the additional field winding 31 are connected in series with the windings 3 and 4, the start H _{5 of} part 32 of the additional field coil is connected with the beginning of H _{6 of} its part 33, and the ends of K ₅ and K _{6 are} connected to the beginnings of H ₂ and H _{3 of the} windings of the excitation system 3 and 4, which are not connected with unlike terminals 17 and 18 of other parts 5 and 11 of the windings 3 and 4 of the excitation system through switching devices 8 and 13.

Конец К₅ (фиг. 7) части дополнительной обмотки 32 может быть также соединен с концом К₆ части 33 дополнительной обмотки 31, а начала Н₅ и Н₆ с концами К₁ через зажим 17 и К₄ через зажим 18 обмоток 3 и 4 системы возбуждения, не имеющими связи с разноименными зажимами 21 и 22 других частей обмоток. При параллельном соединении частей 32 и 33 дополнительной обмотки 31 с обмотками 3 и 4 конец К₅ соединен с концом К₆, а начала Н₅ и Н₆ частей 32 и 33 дополнительной обмотки возбуждения соединены, одно с началами Н₂ и Н₃ обмоток 3 и 4 системы возбуждения, не имеющими связи с разноименными зажимами 17 и 18 других частей 5 и 11 обмоток 3 и 4 через переключающие устройства 8 и 13, а второе с аналогичными концами обмоток 3 и 4. Для четырех и более полюсных машин одноименные части 34 и 35 дополнительной обмотки возбуждения 36 соединены между собой последовательно и расположены в зоне одноименных самостоятельных обмоток 3 и 4, а вся дополнительная обмотка возбуждения 36 всех полюсов соединена с обмотками 3 и 4 системы возбуждения последовательно или параллельно.The end K ₅ (Fig. 7) of the part of the additional winding 32 can also be connected to the end K _{6 of the} part 33 of the additional winding 31, and the beginning H ₅ and H ₆ with the ends K ₁ through the clamp 17 and K ₄ through the clamp 18 of the windings 3 and 4 excitation systems that are not connected with unlike clamps 21 and 22 of other parts of the windings. When the parts 32 and 33 of the additional winding 31 are connected in parallel with the windings 3 and 4, the end of K _{5 is} connected to the end of K ₆ , and the beginnings H ₅ and H _{6 of the} parts 32 and 33 of the additional excitation winding are connected, one with the beginnings of H ₂ and H _{3 of the} windings 3 and 4 excitation systems that are not connected with opposite clamps 17 and 18 of other parts 5 and 11 of windings 3 and 4 through switching devices 8 and 13, and the second with similar ends of windings 3 and 4. For four or more pole machines, the same parts 34 and 35 additional field winding 36 are interconnected in series and laid in an area of similar separate windings 3 and 4, and all the additional excitation winding 36 connected to the poles of the windings 3 and 4 of the excitation system in series or in parallel.

Бесконтактная синхронная электрическая машина выполненная по схеме изображенной на фиг. 1 и 2 работает следующим образом. A non-contact synchronous electric machine according to the circuit shown in FIG. 1 and 2 works as follows.

При вращении ротора приводным двигателем относительно четырех полюсного поля создаваемого обмоткой возбуждения возбудителя 2 (ОВВ) 2 постоянным (выпрямленным) током в ОЯВ. То есть во всех частях (5, 6, 10 и 11) обмоток 3 и 4 наводятся ЭДС. Так как части 5, 6, 10 и 11 выполнены одинаковыми и расположены в одинаковых электромагнитных условиях, в каждой из них наводится одинаковая по величине и направлении ЭДС. Но так как части 5 и 6 обмотки 3 и части 10 и 11 обмотки 4 расположены на роторе диаметрально противоположно, а магнитодвижущая сила ротора направлена от центра к периферии ротора, магнитодвижущая сила, образованная обмоткой 3, противоположна по направлению магнитодвижущей силе, образованной обмоткой 4. Для обеспечения работоспособности электрической машины необходимо чтобы магнитодвижущие силы обмоток 3 и 4 были одинаково направлены в любой момент времени вращения ротора. Для этого необходимо, чтобы в обмотках 3 и 4 протекали противоположные по направлению токи при условии, что ЭДС во всех частях обмоток 3 и 4 имеет одинаковое направление. Это достигается тем, что в каждый момент времени вращения ротора части одной обмотки системы возбуждения соединены между собой последовательно, а части другой обмотки системы возбуждения соединены между собой параллельно. При смене полярности наводимой ЭДС происходит переключение соединения частей в одной обмотки системы возбуждения с последовательного на параллельное, а в другой с параллельного на последовательное. Меняется полярность в нашем примере через каждые 90^o поворота ротора.When the rotor rotates with a drive motor relative to the four pole field created by the excitation winding of the pathogen 2 (SIR) 2 constant (rectified) current in the SIN. That is, in all parts (5, 6, 10 and 11) of the windings 3 and 4, EMF is induced. Since parts 5, 6, 10 and 11 are made identical and are located in the same electromagnetic conditions, in each of them the same in magnitude and direction of the EMF is induced. But since parts 5 and 6 of winding 3 and parts 10 and 11 of winding 4 are diametrically opposed on the rotor, and the magnetomotive force of the rotor is directed from the center to the periphery of the rotor, the magnetomotive force formed by the winding 3 is opposite in direction to the magnetomotive force formed by the winding 4. To ensure the operability of the electric machine, it is necessary that the magnetomotive forces of the windings 3 and 4 are equally directed at any time of rotation of the rotor. For this, it is necessary that the opposite currents flow in the windings 3 and 4, provided that the EMF in all parts of the windings 3 and 4 has the same direction. This is achieved by the fact that at each time of rotation of the rotor, parts of one winding of the excitation system are interconnected in series, and parts of another winding of the excitation system are interconnected in parallel. When the polarity of the induced EMF changes, the connection of the parts in one winding of the excitation system switches from serial to parallel, and in the other from parallel to serial. The polarity in our example changes every 90 ^{o of} rotation of the rotor.

Например, в первый период времени при повороте ротора на 90^o, когда ЭДС в частях 5, 6, 10 и 11 обмоток 3 и 4 направлена от начала к концу, открываются диоды 7, 13 и 14, а остальные диоды находятся в закрытом состоянии. При этом части 5 и 6 обмотки 3 будут соединены между собой последовательно, а части 10 и 11 обмотки 4 будут соединены параллельно. Во второй период времени при повороте ротора на 180^o когда ЭДС в указанных частях обмоток направлены от конца к началу, открываются диоды 8, 9 и 12, а остальные диоды находятся в закрытом состоянии. При этом части 5 и 6 обмотки 3 будут соединены между собой параллельно, а части 10 и 11 обмотки 4 будут соединены последовательно. При последовательном соединении частей обмотки системы возбуждения по ним протекает полный ток, а при параллельном по ним протекает ток вдвое меньший. В третьей и четвертой периоды времени одного оборота ротора, то есть при повороте на 270 и 360^o все повторяется.For example, in the first period of time when the rotor rotates 90 ^o , when the EMF in parts 5, 6, 10 and 11 of the windings 3 and 4 is directed from beginning to end, the diodes 7, 13 and 14 open, and the rest of the diodes are in a closed state. In this case, parts 5 and 6 of the winding 3 will be connected to each other in series, and parts 10 and 11 of the winding 4 will be connected in parallel. In the second period of time, when the rotor is rotated 180 ^° when the EMF in these parts of the windings are directed from end to beginning, diodes 8, 9 and 12 open, and the remaining diodes are in a closed state. In this case, parts 5 and 6 of the winding 3 will be connected together in parallel, and parts 10 and 11 of the winding 4 will be connected in series. When the parts of the winding of the excitation system are connected in series, a full current flows through them, and when parallel, half the current flows through them. In the third and fourth time periods of one revolution of the rotor, that is, when turning 270 and 360 ^o everything is repeated.

Открываются и закрываются диоды следующим образом. The diodes open and close as follows.

В первый период времени диод 8 будет закрыт, а диод 7 открыт, поскольку потенциал начала Н₁ меньше, чем начала Н₂ и конца К₁ на величину напряжения части 6 обмотки системы возбуждения. Диод 9 будет также закрыт, поскольку потенциал конца К₂ окажется выше, чем конца К₁ на величину напряжения на самостоятельной части 5 обмотки системы возбуждения, диод 12 будет закрыт, поскольку потенциал его анода окажется ниже потенциала катода на величину напряжения в части 11 обмотки системы возбуждения. Диод 13 будет открыт, так как потенциал его анода станет выше потенциала катода на величину напряжения в части 10 обмотки системы возбуждения. Диод 14 будет открыт, поскольку потенциал его катода окажется ниже потенциала его анода на величину напряжения в части 11 обмотки системы возбуждения, в результате части 5 и 6 обмотки системы возбуждения ротора будут соединены последовательно (фиг. З), а части 10 и 11 параллельно. Токи в частях 5 и 6 обмотки 3 системы возбуждения потекут от начала к концу, а в частях 10 и 11 обмотки 4 от конца к началу.In the first period of time, the diode 8 will be closed, and the diode 7 will be open, since the potential of the beginning of H _{1 is} less than the beginning of H ₂ and the end of K ₁ by the voltage of part 6 of the winding of the excitation system. Diode 9 will also be closed, since the potential of the end of K ₂ will be higher than the end of K ₁ by the voltage on the independent part 5 of the winding of the excitation system, diode 12 will be closed, since the potential of its anode will be lower than the potential of the cathode by the amount of voltage in part 11 of the winding of the system excitement. The diode 13 will be open, since the potential of its anode will be higher than the potential of the cathode by the magnitude of the voltage in part 10 of the winding of the excitation system. Diode 14 will be opened, since the potential of its cathode will be lower than the potential of its anode by the voltage in part 11 of the winding of the excitation system, as a result of parts 5 and 6, the windings of the rotor excitation system will be connected in series (Fig. 3), and parts 10 and 11 in parallel. The currents in parts 5 and 6 of the winding 3 of the excitation system will flow from the beginning to the end, and in parts 10 and 11 of the winding 4 from the end to the beginning.

При смене направления ЭДС все диоды поменяют свое состояние на противоположное. Те диоды которые были закрыты откроются, а которые были открыты закроются. И тогда части 5 и 6 обмотки 3 будут переключены с последовательного на параллельное соединение (фиг. 4), а части 10 и 11 обмотки 4 с параллельного на последовательное. Но при этом направление токов не поменяется. Следовательно магнитодвижущие силы, образованные обмотками 3 и 4 будут одинаково направлены в любой момент времени вращения ротора, чем и обеспечивается работоспособность электрической машины с использованием в любой момент времени вращения ротора всех обмоток системы возбуждения, что позволяет уменьшить потери в роторе и увеличить надежность электрической машины. When changing the direction of the EMF, all diodes will change their state to the opposite. Those diodes that were closed will open, and those that were open will close. And then parts 5 and 6 of winding 3 will be switched from serial to parallel connection (Fig. 4), and parts 10 and 11 of winding 4 from parallel to serial. But the direction of the currents will not change. Therefore, the magnetomotive forces formed by the windings 3 and 4 will be equally directed at any moment of time of rotation of the rotor, which ensures the operability of the electric machine using at all times of rotation of the rotor of all the windings of the excitation system, which allows to reduce losses in the rotor and increase the reliability of the electric machine.

В качестве переключающих устройств кроме диодов могут применяться различного типа тиристоры, оптотиристоры и другие устройства с подобными функциями. Могут такие применяться переключающие устройства, управляемые сигналом от специальной обмотки, установленной на роторе, или сигналом полученным от обмотки возбуждения через токоограничивающий элемент, например резистор (не показаны). In addition to diodes, different types of thyristors, optothyristors, and other devices with similar functions can be used as switching devices. Such switching devices can be used, controlled by a signal from a special winding mounted on the rotor, or a signal received from the field winding through a current-limiting element, for example, a resistor (not shown).

Бесконтактная синхронная электрическая машина с дополнительной обмоткой возбуждения, выполненная по схеме, изображенной на фиг. 6, работает аналогично описанной выше, только дополнительная обмотка 31 магнитно не связана с обмоткой возбуждения возбудителя 2 на статоре. Следовательно в ней не наводится ЭДС, а проходящий через эту обмотку ток создает дополнительную магнитодвижущую силу. Кроме этого по этой обмотке протекает полный ток, а следовательно улучшается использование меди, что дополнительно уменьшает потери в роторе и дополнительно увеличивает надежность электрической машины. A non-contact synchronous electric machine with an additional field winding, made according to the circuit shown in FIG. 6, operates similarly to that described above, only the additional winding 31 is not magnetically connected to the field winding of the pathogen 2 on the stator. Therefore, EMF is not induced in it, and the current passing through this winding creates an additional magnetomotive force. In addition, a full current flows through this winding, and consequently, the use of copper improves, which further reduces losses in the rotor and further increases the reliability of the electric machine.

Claims

1. A non-contact synchronous electric machine comprising an anchor winding and an exciter winding on the stator, and an excitation system on the rotor, characterized in that the excitation system is made of at least two windings interconnected electrically, each of which includes at least two parts interconnected via switching devices with the possibility of their inclusion in series or in parallel, while the same clamps of the parts of the windings of the excitation system, not connected with different These clamps of other parts of these windings through a switching device are electrically connected to each other.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the number of windings of the excitation system is equal to the number of poles, and the number of parts of the windings of the excitation system is equal to twice the number of poles.

3. The machine according to claim 1, characterized in that when the number of poles of the electric machine is more than four, the same parts of each winding of the excitation system are interconnected in series, or in parallel, or mixed.

4. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional field winding, which is made with a number of poles equal to the number of poles of the electric machine, and at least two parts connected in series with each other, each of which is located in the zone of one of windings of the excitation system, said parts of the additional excitation winding are connected in series with the windings of the excitation system, while the beginning of one part of the additional excitation winding is connected to the beginning of its other part, and the ends from the beginning lamas of the windings of the excitation system that are not connected with the opposite clamps of other parts of the windings through a switching device, or the end of one part of the additional excitation windings is connected to the end of its other part, and the beginning is connected to the ends of the windings of the excitation system that are not connected with the opposite clamps of other parts of the windings through a switching device.

5. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional field winding, which is made with the number of poles equal to the number of poles of the electric machine, and at least two series-connected parts, each of which is located in the area of one of the windings of the system excitations, said parts of the additional excitation winding are connected in parallel with the windings of the excitation system, while the end of one part of the additional excitation winding is connected to the end of its other part, the beginning of one part of the additional th excitation winding is connected to the starts of the windings of the excitation system, having no communication with opposite terminals of other portions of the windings through the switching device, and the beginning of another part of the additional excitation winding connected to the ends of the field system coils having no communication with opposite terminals of other portions of the windings through the switching device.

6. The machine according to p. 1, characterized in that when the electric machine with the number of poles more than four parts of the additional field winding is placed in the area of the same field windings of the excitation system and connected to each other in series, the additional field winding of all poles is connected to the windings of the excitation system in series or in parallel.