Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, а именно к двигатель-генераторным и трансформаторным установкам.
Известны генератор и трансформатор (А.И.Вольдек. ″Электрические машины″, М.: ″Энергия″, Основные сведения о трансформаторах, с.241; Генераторы постоянного тока, с.27, 177-195).
Рисунок из патента RU 2282914
Устройство работает следующим образом (для одной фазы).
Переключателем 11 подключается внешний источник 12, который питает цепь приводного двигателя 7 и цепь первичной обмотки 4. По первичной обмотке 4 устройства протекает постоянный ток, создавая магнитный поток в ветви сердечника 1, замыкаясь через ротор 6. Двигатель 7 также получает питание от внешнего источника 12 и начинает вращать ротор 6. Ротор 6 переводит магнитный поток, замыкая его через ветвь 2 сердечника, на которой установлена вторичная обмотка 8. Проходящий через вторичную обмотку 8 возрастающий магнитный поток наводит в ней ЭДС. Протекающий по обмотке 8 ток создает встречный магнитный поток, который должен бы уменьшать первичный магнитный поток от первичной обмотки 4. Но этого не происходит, так как короткозамкнутая обмотка 5, развязывающая обратную связь при попытке изменения первичного потока, наводит в себе ЭДС, по ней начинает протекать ток и вторичный магнитный поток от обмотки 5 по направлению совпадает с магнитным потоком от первичной обмотки 4, компенсируя встречный магнитный поток от обмотки 8. При таком наложении магнитных потоков величина первичного магнитного потока остается практически неизменной. Ток в цепи первичной обмотки 4 не изменяется, так как возникающая в первичной обмотке 4 ЭДС, при попытке изменения первичного магнитного потока, компенсируется встречной ЭДС, возникающей в индуктивности 9, включенной последовательно с первичной обмоткой 4 и внешним источником 12. Поэтому потребляемая мощность первичной обмотки 4 остается практически неизменной и равна мощности холостого хода. Далее при повороте ротора 6 магнитный поток переводится в другую ветвь 3 и магнитный поток через вторичную обмотку 8 спадает. Нарастание и спадание магнитного потока, т.е. пульсация через вторичную обмотку 8 вызывает в ней возникновения ЭДС по форме, представленной на графике (см. фиг.3). Изменение формы тока при активной, индуктивной и активно-индуктивной нагрузках также представлено на графике фиг.3. ЭДС, наводимая во вторичной обмотке 8, дает питание нагрузке - двигателю постоянного тока 14, который приводит во вращение генератор 15 переменного трехфазного тока промышленной частоты и генератор постоянного тока 13, который дает питание обмоткам возбуждения генератора 15. Последний выдает энергию потребителю. Переключателем 11 переключают питание первичной обмотки 4 и двигателя нагрузки 14 с внешнего источника 12 на питание от генератора 13 без нарушения коммутации в переключателе 11. По первичной обмотке 4 и двигателю 14 протекает постоянный ток, устройство работает, питая нагрузку, т.е. двигатель 14, который вращает генераторы 13 и 15, приводя их в рабочее состояние, т.е. трехфазная сеть промышленной частоты получает питание. Устройство питает себя и выдает электроэнергию внешнему потребителю.
Для осуществления работы устройства в трехфазном режиме могут быть добавлены еще две фазы, при этом в цепях первичных обмоток 16 и 17 установлены индуктивности 18, 19 и контакты электрического реле 20 и 21, а в цепи вторичных обмоток 22 и 23 - диоды 24, 25 и 26.
Работа трансгенератора в трехфазном режиме осуществляется следующим образом.
Переключатель 11 включают в положение, при котором аккумуляторная батарея 12 питает цепь двигателя 7 и цепь первичной обмотки 4 первой фазы трансгенератора. Генератор постоянного тока 13 и цепь возбуждения генератора 15 отделены от аккумулятора 12 переключателем 11. Цепи первичных 16 и 17 второй и третьей фаз трансгенератора отделены от аккумулятора 12 контактами реле 20 и 21. По первичной обмотке 4 первой фазы протекает постоянный ток, создавая в сердечнике 1 первой фазы, замыкаясь через ротор 6. Двигатель 7 тоже получает питание от аккумулятора 12 и начинает вращать ротор 6 от точки П (пусковая точка ротора, которая совпадает с пусковой точкой на ветви 3 по радиальной линии). Ротор 6 переводит магнитный поток, замыкая его через ветвь сердечника 2, на которой расположена вторичная обмотка 8. В первой фазе происходит процесс, описанный выше, т.е. в обмотке 8 наводится ЭДС, достигая своего пика. При достижении пика ЭДС в обмотке 8 датчик реле (не показано) подает сигнал и замыкает цепь питания в цепи первичной обмотки 16 второй фазы своим контактом 20. По первичной обмотке 16 протекает постоянный ток, в сердечнике 27 второй фазы появляется постоянный магнитный поток, причем поворот ротора 28, расположенного на одном валу с ротором 6 первой фазы, совпадает таким образом, что начало наведения ЭДС во вторичной обмотке 22 второй фазы отстоит от начала наведения ЭДС во вторичной обмотке 8 первой фазы на угол 60° (см. фиг.4). При достижении пика ЭДС во вторичной обмотке 22 срабатывает датчик реле (не показано) и реле замыкает цепь питания обмотки 17 третьей фазы своим контактом 21. В сердечнике 29 создается постоянный магнитный поток, а поворот ротора 30 совпадает таким образом, что во вторичной обмотке 23 третьей фазы наводится ЭДС, сдвинутая по фазе на 60° относительно ЭДС обмотки 22. Эти ЭДС вызывают протекание тока через двигатель нагрузки 14. Посредством диодов 24, 25 и 26 форма ЭДС и тока на зажимах двигателя нагрузки 14 по форме постоянного тока (см. фиг.4). Нагрузка 14 питает генератор постоянного тока 13 и генератор переменного трехфазного тока 15. Переключателем 11 питание с аккумулятора 12 на генератор постоянного тока 13 и трансгенератор работает в нормальном режиме. При этом контакты реле 20 и 21 замкнуты.
Таким образом, заявляемый трансгенератор обеспечивает снижение явлений обратных связей и, тем самым, снижение потребляемых механической и электрических мощностей устройства.
Делаем вывод, что трансгенератор это устройство, в котором нет силы Лоренса при наведении ЭДС электромагнитной индукцией. При этом вход имеет трансформаторный вариант, переменного или импульсного возбуждения, а съем осуществляется по принципу технологии генераторной фазы, как у механических электрогенераторов.
