F17D1/00   (2006.01)
F17D1/07   (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 07.07.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008110622/06, 19.03.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
19.03.2008
(46) Опубликовано: 20.07.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2145030 C1, 27.01.2000. RU 2135885 C1, 27.08.1999. RU 2140582 C1, 27.10.1999. RU 2167343 C1, 20.05.2001. RU 2167342 C1, 20.05.2001. SU 970036 A, 30.10.1982. DE 830693 A, 07.02.1952.

Адрес для переписки:
420073, г.Казань, ул. А. Кутуя, 41, Общество с ограниченной ответственностью “Газпром трансгаз Казань”, технический отдел

(72) Автор(ы):
Кантюков Рафкат Абдулхаевич (RU),
Закиров Раис Шакирович (RU),
Тамеев Ильгиз Минигалеевич (RU),
Саиткулов Владимир Гельманович (RU),
Хуснутдинов Шамиль Насруллович (RU),
Корноухов Александр Анатольевич (RU),
Понькин Владимир Николаевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Общество с ограниченной ответственностью “Газпром трансгаз Казань” (RU),
Общество с ограниченной ответственностью “Фирма “Мера” (RU),
Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное Предприятие “Авиамотор” (RU)

(54) СПОСОБ ОПОРОЖНЕНИЯ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ ГАЗА В МНОГОНИТОЧНЫХ СИСТЕМАХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов относится к трубопроводному транспорту газа и может быть использован для опорожнения участков трубопроводов в многониточных системах газопроводов, параллельные нити которых соединены перемычками в местах расположения запорно-отключающих устройств, перед проведением профилактических или восстановительных работ. Технический результат изобретения – повышение эффективности опорожнения участков трубопроводов от газа за счет максимального использования штатного оборудования. Первый вариант способа заключается в перекрытии в одной из нитей газопровода опорожняемого участка на его входе посредством запорно-отключающего устройства, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка на его выходе от параллельных нитей газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств всех далее расположенных участков нити на всем пути по направлению транспорта газа от опорожняемого участка до ближайшей газоперекачивающей станции от параллельных нитей, соединении тем самым опорожняемого и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа, отсоединенных от параллельных нитей участков с входным коллектором нагнетателя ближайшей, первой по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции, перекрытии одной из нитей газопровода, расположенной за первой по направлению транспорта газа газоперекачивающей станцией посредством запорно-отключающего устройства на выходе из газоперекачивающей станции, отсоединении этой нити посредством запорно-отключающих устройств в перемычках от параллельных нитей газопровода на всем пути до следующей, второй по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции, соединении тем самым этой нити газопровода на выходе с входным коллектором второй по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств штатного нагнетателя первой газоперекачивающей станции от остальных штатных нагнетателей и соединении его входа с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее по направлению транспорта газа участки, соединении выхода этого, отсоединенного от других нагнетателя с входным участком отсоединенной от параллельных нити газопровода между первой и второй газоперекачивающими станциями, откачке по готовности отсоединенного от остальных штатного нагнетателя газа отсоединенным штатным нагнетателем из нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее, отсоединенные от параллельных нитей участки, в отсоединенную от параллельных нить газопровода между первой и второй газоперекачивающими станциями в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателя и его привода, перекрытии опорожняемого участка на его выходе посредством запорно-отключающего устройства и удалении из опорожняемого участка остатка газа. Второй вариант способа заключается в отсоединении от параллельных нитей газопровода участков, расположенных за первой газоперекачивающей станцией и за (n) дополнительными газоперекачивающими станциями с одновременной перекачкой газа по отсоединенным от параллельных нитям. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов относится к трубопроводному транспорту газа и может быть использован для опорожнения участков трубопроводов в многониточных системах газопроводов, параллельные нити которых соединены перемычками в местах расположения запорно-отключающих устройств, перед проведением профилактических или восстановительных работ.

Известен способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов, параллельные нити которых соединены перемычками в местах расположения запорно-отключающих устройств, заключающийся в отключении опорожняемого участка посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, перекачки содержащегося в опорожняемом участке трубопровода газа в функционирующую нить газопровода с использованием дополнительных компрессоров или иных устройств (Патент RU 2140582 С1, 11.04.1998. Способ откачки газа отключенного участка газопровода).

Недостатком способа является то, что опорожнение участков трубопроводов от газа занимает значительное время, при этом существует потребность в дополнительных устройствах и оборудовании, что требует реконструкции компрессорных станций, а также то, что не в полной мере используются возможности имеющегося штатного оборудования.

Известен также способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов, в котором сообщают опорожняемый и примыкающие, расположенные далее по направлению движения газа, участки с входным коллектором нагнетателя следующей, первой же газоперекачивающей станции, подключении других цехов этой же газоперекачивающей станции путем соединения выхода газа из первого цеха к входу других цехов с последующим стравливанием остатка газа в атмосферу (Патент RU 2135885 С1, 11.07.1997. Способ и устройство откачки газа из отключенного участка газопровода в действующий газопровод).

Недостатком способа также является потребность в реконструкции компрессорных станций и не полное использование возможностей имеющегося штатного оборудования.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением-прототипом является способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов, параллельные нити которых соединены перемычками в местах расположения запорно-отключающих устройств, в котором отключают опорожняемый участок посредством запорно-отключающих устройств, направляют газ в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, сообщают опорожняемый и примыкающий, расположенный далее по направлению движения газа, участок с входным коллектором нагнетателя следующей, первой же газоперекачивающей станции, выравнивают давление газа в опорожняемом и примыкающем участках до уровня давления во входном коллекторе первой газоперекачивающей станции, затем откачивают часть газа из опорожняемого участка в действующую нить газопровода штатным резервным газоперекачивающим устройством в составе нагнетателя и его привода в функционирующую нить газопровода с использованием дополнительных устройств (Патент RU 2145030 С1, 23.10.1997. Способ опорожнения участков трубопровода от газа в многониточных системах газопроводов и устройство для его осуществления).

Недостатками известного способа являются необходимость в дополнительном оборудовании, значительные весовые параметры дополнительного оборудования в варианте его больших мощностей, отсюда – трудности его доставки к газоперекачивающим станциям, особенно в условиях ограниченного времени при возникновении аварийных ситуаций, необходимость доработки штатного оборудования под стыковку с дополнительным оборудованием, что снижает эффективность опорожнения участков трубопроводов от газа.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности опорожнения участков трубопроводов от газа, особенно в начальный период откачки газа, реализация возможности максимального использования штатного оборудования, снижение потребности в дополнительном оборудовании либо устранение потребности в нем, уменьшение потребной мощности дополнительного оборудования в случае его использования.

Решаемая техническая задача в способе опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов в его первом варианте, заключающемся в перекрытии в одной из нитей газопровода опорожняемого участка на его входе посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка на его выходе от параллельных нитей газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках всех далее расположенных участков нити, содержащей опорожняемый участок, на всем пути от опорожняемого участка до ближайшей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции от параллельных нитей, соединении тем самым опорожняемого и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа, отсоединенных от параллельных нитей участков с входным коллектором нагнетателя ближайшей, первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, перекрытии опорожняемого участка на его выходе посредством запорно-отключающего устройства и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа, достигается тем, что до перекрытия участка на его выходе одну из нитей газопровода, расположенную за первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станцией перекрывают посредством запорно-отключающего устройства на выходе из газоперекачивающей станции, отсоединяют эту нить посредством запорно-отключающих устройств в перемычках от параллельных нитей газопровода на всем пути до следующей, второй по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, соединяют, тем самым, эту нить газопровода на выходе с входным коллектором второй по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, отсоединяют посредством запорно-отключающих устройств штатный нагнетатель первой газоперекачивающей станции от остальных штатных нагнетателей и соединяют его вход с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее по направлению транспорта газа участки, соединяют выход этого, отсоединенного от других нагнетателя с входным участком отсоединенной от параллельных нити газопровода между первой и второй газоперекачивающими станциями, затем производят откачку газа отсоединенным штатным нагнетателем из нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее, отсоединенные от параллельных нитей участки, в отсоединенную от параллельных нить газопровода между первой и второй газоперекачивающими станциями в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателя и его привода.

Решаемая техническая задача в способе опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов в его втором варианте, заключающемся в перекрытии в одной из нитей газопровода опорожняемого участка на его входе посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка на его выходе от параллельных нитей газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках всех далее расположенных участков нити, содержащей опорожняемый участок, на всем пути от опорожняемого участка до ближайшей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции от параллельных нитей, соединении тем самым опорожняемого и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа, отсоединенных от параллельных нитей участков с входным коллектором нагнетателя ближайшей, первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, перекрытии опорожняемого участка на его выходе посредством запорно-отключающего устройства и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа, достигается тем, что до перекрытия опорожняемого участка на его выходе перекрывают посредством запорно-отключающего устройства нить газопровода на выходе из ближайшей по направлению транспорта газа от опорожняемого участка, первой – с порядковым номером k=1, газоперекачивающей станции и дополнительно по одной из нитей на выходе каждой из n газоперекачивающих станций, где n – целое число n1, последовательно расположенных далее от опорожняемого участка по направлению транспорта газа, затем отсоединяют каждую из нитей на всех участках между газоперекачивающими станциями с порядковыми номерами от k=1 до k=(n+2) посредством запорно-отключающих устройств в перемычках от параллельных нитей газопровода на всем пути от каждой газоперекачивающей станции k до следующей газоперекачивающей станции (k+1) на участках между станциями от k=1 до k=(n+2), соединяют на выходе тем самым каждую из отсоединенных от параллельных и перекрытую на входе нить газопровода на каждом участке от газоперекачивающей станции k до следующей газоперекачивающей станции (k+1) с входным коллектором газоперекачивающей станции (k+1), отсоединяют посредством запорно-отключающих устройств от остальных нагнетателей по одному или более штатному нагнетателю в (n+1) газоперекачивающих станциях, то есть в каждой газоперекачивающей станции с порядковым номером от k=1 до k=(n+1), соединяют входы нагнетателей, отсоединенных от остальных, газоперекачивающих станций k с выходным участком нитей газопровода, отсоединенных от параллельных на участке от газоперекачивающей станции k=(k-1) до газоперекачивающей станции k, в том числе соединяют входы отсоединенных от остальных нагнетателей газоперекачивающей станции k=1 с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее до газоперекачивающей станции k=1 участки нити газопровода, а выходы отсоединенных от остальных нагнетателей каждой из газоперекачивающих станций k, начиная от газоперекачивающей станции k=1, соединяют с входным участком каждой из нитей, отсоединенных от параллельных нитей газопровода, расположенных между газоперекачивающими станциями k и (k+1), затем одновременно на всех газоперекачивающих станциях от k=1 до k=(n+1), в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателей, отсоединенных от остальных, и их приводов производят откачку газа отсоединенными штатными нагнетателями из нити газопровода, соединенной с входами нагнетателей в нить газопровода, соединенную с выходами нагнетателей, где n – целое число n1, k – целое число или нуль.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема одного из возможных расположений трубопроводов, запорно-распределительных узлов, перемычек, свечей и запорно-отключающих устройств (ЗОУ) в многониточной, в данном случае четырехниточной системе магистрального газопровода в районе нескольких газоперекачивающих станций, на которой можно рассмотреть примеры реализации способов по первому и второму предлагаемым вариантам; на фиг.2 дан в увеличенном масштабе вид А фиг.1 – схема расположения трубопроводов, перемычек, свечей и запорно-отключающих устройств в запорно-распределительном узле магистрального газопровода (схема расположения газораспределительной арматуры индивидуальна для каждого отдельного запорно-распределительного узла; в дальнейшем, в целях удобства пояснения способа, принято, что схема расположения газораспределительной арматуры во всех запорно-распределительных узлах одинакова); на фиг.3 дан в увеличенном масштабе вид Б фигуры 1 – схема расположения нагнетателей, коллекторов, трубопроводов, перемычек, свечей и запорно-отключающих устройств в газоперекачивающей станции (схема расположения газораспределительной арматуры индивидуальна для каждой отдельной газоперекачивающей станции; в настоящем описании для всех газоперекачивающих станций схема расположения газораспределительной арматуры принята одинаковой; кроме того, учитывая, что схема расположения газораспределительной арматуры индивидуальна для каждого отдельного входного или выходного запорно-распределительного узла, в дальнейшем, в целях удобства пояснения способа, принято, что схема расположения газораспределительной арматуры во всех входных и выходных запорно-распределительных узлах всех газоперекачивающих станций одинакова и соответствует схеме запорно-распределительных узлов, расположенных между газоперекачивающими станциями); на фиг.4 приведены данные по распределению давлений в опорожняемом участке газопровода и в примыкающих к нему, далее расположенных участков нити газопровода на всем пути по направлению транспорта газа от опорожняемого участка до ближайшей, первой по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции, а также в участках нити газопровода на пути от первой до следующей, второй по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции для различных рабочих состояний при реализации способа по первому варианту; на фиг.5 дан в увеличенном масштабе вид В фигуры 4 – данные по распределению давлений в опорожняемом участке газопровода и в примыкающих к нему, далее расположенных участках нити газопровода от опорожняемого участка до ближайшей газоперекачивающей станции; на фиг.6 приведены данные по распределению давлений в опорожняемом участке газопровода и в примыкающих к нему, далее расположенных участках нити газопровода на всем пути по направлению транспорта газа от опорожняемого участка до ближайшей газоперекачивающей станции, а также в участках нити газопровода на пути до следующей, второй по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции и на пути за ней для различных рабочих состояний при реализации способа по второму варианту; на фиг.7 дан в увеличенном масштабе вид Г фигуры 6 – данные по распределению давлений в опорожняемом участке газопровода и в примыкающих к нему, далее расположенных участках нити газопровода от опорожняемого участка до ближайшей газоперекачивающей станции.

Многониточная система магистрального газопровода (фиг.1) включает несколько нитей трубопроводов, в данном примере четыре нити трубопроводов 1-4, проходящие через газоперекачивающие станции 5k, где индекс k соответствует номеру газоперекачивающей станции, считая по направлению транспорта газа от опорожняемого участка, при этом индекс k=1 имеет газоперекачивающая станция 51 – первая по направлению транспорта газа от опорожняемого участка, а в зависимости от местонахождения газоперекачивающей станции от опорожняемого участка k может быть целым числом или нулем. При расстоянии между соседними газоперекачивающими станциями порядка L=150000 м, учитывая, что схема расположения газораспределительной арматуры во всех газоперекачивающих станциях 5k принята одинаковой, учитывая, что между соседними газоперекачивающими станциями расположены запорно-распределительные узлы 6, ближайшие из которых обычно расположены друг от друга на расстоянии l30000 м, и соответственно в данном примере между двумя соседними газоперекачивающими станциями будет находиться пять участков магистрального газопровода с расположенными примерно через l30000 м запорно-распределительными узлами, через которые проходят нити 1-4 магистрального газопровода, учитывая, что схема расположения газораспределительной арматуры во всех запорно-распределительных узлах принята одинаковой, нумерация всех запорно-распределительных узлов 6 принята с индексами i и k, то есть 6ik, где i – порядковый номер запорно-распределительного узла, считая от предшествующей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции, k – порядковый номер станции, за которой находится данный запорно-распределительный узел (считая, что k=1 это станция, являющаяся первой по направлению транспорта газа за опорожняемым участком, а k=0 это станция, находящаяся непосредственно до опорожняемого участка, для всех газораспределительных узлов, расположенных между станциями 50 и 51, в том числе и находящихся на входе и выходе опорожняемого участка, индекс k будет иметь значение k=0). При этом во всех запорно-распределительных узлах для всех газораспределительных устройств принимается та же двойная индексация, с теми же индексами i и k, соответствующими запорно-распределительному узлу 6ik. Запорно-распределительные узлы 6ik (фиг.2 – вид А фигуры 1) содержат запорно-отключающие устройства 7ik-10ik нитей (трубопроводов) 1-4 магистрального газопровода, перемычки 11ik-13ik на входе и 14ik-16ik на выходе из запорно-распределительных узлов 6ik, содержащие свои запорно-отключающие устройства 17ik-22ik, байпасы 23ik-25ik также с запорно-отключающими устройствами 26ik-28ik, а также свечи 29ik с запорно-отключающими устройствами 30ik. Газоперекачивающие станции 5k (фиг.3 – вид Б фигуры 1) содержат нагнетатели с приводами 31ik-36ik, входной 37k и выходной 38k запорно-распределительные узлы (учитывая, что схема расположения газораспределительной арматуры во всех запорно-распределительных узлах принята одинаковой, нумерация отдельных элементов во входном 37k и выходном 38k запорно-распределительном узлах принята с двойным индексом «вх» или «вых» и k, где «вх» – первый индекс, обозначающий расположение запорно-распределительного узла на входе в газоперекачивающую станцию, либо «вых» – первый индекс, обозначающий расположение запорно-распределительного узла на выходе из газоперекачивающей станции, k – второй индекс, соответствующий ранее принятому порядковому номеру станции), запорно-отключающие устройства ниток магистрального газопровода 39k-42k, входной 43k и выходной 44k коллекторы с перемычками и байпасами на входе и на выходе из газоперекачивающей станции, имеющими собственные запорно-отключающие устройства 45k-54k. Данные по распределению давлений в опорожняемом участке газопровода, в примыкающих к нему, далее расположенных участков нити газопровода на всем пути по направлению транспорта газа от опорожняемого участка до ближайшей газоперекачивающей станции, а также в участках нити газопровода на пути до следующей газоперекачивающей станции и на пути за ней для различных рабочих состояний, на которых рассматриваются примеры реализации способа по первому и второму вариантам, приведены на фиг.4-7 в виде характеристик 55-69, при этом характеристики приведены для всех рассматриваемых участков трубопроводов, отсоединяемых от параллельных нитей трубопроводов, расположенных между запорно-отключающими устройствами 8ik с порядковыми номерами запорно-отключающих устройств NЗОУ, соответствующими ранее принятой индексации для i и k, то есть NЗОУ=8ik. При этом всегда n – целое число 1, k – целое число или нуль.

Рассмотрим пример реализации способа по первому варианту: предположим, что с целью проведения плановых профилактических работ опорожнению подлежит участок на одной из ниток 2 четырехниточного магистрального газопровода, расположенный между газоперекачивающими станциями 5k=50 и 5k=51 между запорно-распределительными узлами 6ik=620 и 6ik=630, или, что то же самое, между запорно-отключающими устройствами NЗОУ=820 и NЗОУ=830, находящимися в запорно-распределительных узлах 6ik=620 и 6ik=630, соответственно на входе и выходе опорожняемого участка, то есть газоперекачивающая станция 51 является первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка (учитывая, что между газоперекачивающими станциями находится пять участков, данный участок между запорно-распределительными узлами 620 и 630 будет третьим от предшествующей газоперекачивающей станции 50, то есть расположенным между вторым 620 и третьим 630 запорно-распределительными узлами, если считать от предшествующей газоперекачивающей станции 50, или между расположенными в запорно-распределительных узлах 620 и 630, запорно-отключающими устройствами 820 и 830, как это показано на фиг.4-7). В соответствии с заявленным способом (по первому варианту) на участке между газоперекачивающими станциями 50 и 51 перекрывают опорожняемый участок на входе посредством запорно-отключающих устройств 820, 2120, 2220 запорно-распределительного узла 620 в нити 2, в перемычках 1420, 1520 и байпасах 2420 и направляют газ в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям 1, 3 и 4 газопровода через перемычки 1220, 1320, байпасы 2520, 2320. Перекрывают в запорно-распределительных узлах 630, 640 и входном запорно-распределительном узле 371 газоперекачивающей станции 51 примыкающие к нити 2, отсоединяемой от параллельных нитей 1, 3 и 4, перемычки 12ik, 13ik, 14ik, 15ik и байпасы 24ik, 25ik посредством запорно-отключающих устройств 18ik, 19ik 21ik, 22ik 27ik. При этом, оставляя запорно-отключающие устройства 830 и 840 нити 2 магистрального газопровода в запорно-распределительных узлах 630, 640 и запорно-отключающее устройство 8вх1 нити 2 магистрального газопровода во входном запорно-распределительном узле 371 газоперекачивающей станции 51 открытыми, соединяют тем самым опорожняемый и примыкающие, далее расположенные по направлению транспорта газа, участки отсоединенной от других нити 2 с входным коллектором 431 нагнетателя следующей, первой к опорожняемому участку по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 51. Далее, при нахождении запорно-отключающих устройств в указанном положении, при работающих нагнетателях газоперекачивающей станции 51 происходит перетекание газа за счет разности давлений газа из области большего давления в районе запорно-распределительного узла 620 в область меньшего давления во входном коллекторе 431 газоперекачивающей станции 51. При достаточно длительном времени давление газа в опорожняемом и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа участках нити 2 может даже выровняться до уровня давления во входном коллекторе 431 газоперекачивающей станции 51. Одновременно с перекрытием нити 2 на входе (в запорно-распределительном узле 620) и выделении нити 2 в отдельную магистраль на участках запорно-распределительных узлов 630, 640, то есть отсоединением ее от параллельных нитей 1, 3 и 4 и соединением ее тем самым с входным коллектором 431 нагнетателя первой, по ходу транспорта газа, газоперекачивающей станции 51, одну из нитей газопровода, например ту же нить 2, в месте расположения за газоперекачивающей станцией 51 перекрывают на выходе из газоперекачивающей станции 51 запорно-отключающим устройством 401, отсоединяют ее посредством запорно-отключающих устройств 481, 18вых1, 19вых1, 21вых1, 22вых1, 27вых1, 18i1, 19i1, 21i1, 22i1, 27i1, 18вх2, 19вх2, 21вх2, 22вx2, 27вх2 от параллельных нитей газопровода на всем участке между газоперекачивающими станциями 51 и 52, оставляя открытым лишь запорно-отключающее устройство 8вх2 на входе в газоперекачивающую станцию 52, соединяют тем самым отсоединенный от параллельных нитей 1, 3 и 4 участок нити 2 на выходе с входным коллектором 432 следующей, второй от опорожняемого участка по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 52. Далее при нахождении запорно-отключающих устройств в указанном положении, при работающих нагнетателях газоперекачивающей станции 52 происходит перетекание газа за счет разности давлений газа из области большего давления в районе запорно-распределительного узла 381 в область меньшего давления во входном коллекторе 432 газоперекачивающей станции 52. При достаточно длительном времени давление газа в отсоединенных от параллельных нитей участках нити 2 на всем протяжении от газоперекачивающей станции 51 до газоперекачивающей станции 52 может даже выровняться до уровня давления во входном коллекторе 432 газоперекачивающей станции 52. После отсоединения нити 2 от параллельных нитей выделяют в первой газоперекачивающей станции 51 любой штатный нагнетатель, исходя из удобства подключения к данной выделенной нити 2 до и после газоперекачивающей станции 51. В данном примере, исходя из удобства подключения, в газоперекачивающей станции 51 выбирают нагнетатель 331. Если во время выполнения работ выделенный штатный нагнетатель работал в трассу, его выключают, при этом для работы в трассу может быть задействован любой из резервных нагнетателей 351, 361 при необходимости. Выбранный нагнетатель 331 отсоединяют от остальных нагнетателей посредством запорно-отключающих устройств 491, 501 сначала на выходе из него для выравнивания давления до уровня во входном коллекторе газоперекачивающей станции 51, после чего перекрывают запорно-отключающие устройства 451, 461, 471, 481 газоперекачивающей станции 51, соединяют тем самым вход выделенного нагнетателя 331 с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый, расположенный между запорно-распределительными узлами 620 и 630, а также примыкающие далее по направлению движения газа участки нити 2, открывают запорно-отключающее устройство 401 и соединяют тем самым выход выделенного нагнетателя 331 с входным участком выделенной нити 2 газопровода между газоперекачивающими станциями 51 и 52, затем, по готовности отсоединенного от остальных штатного нагнетателя, запускают привод нагнетателя 331 и в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателя 331 и его привода производят откачку газа выделенным нагнетателем 331 из нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее участки в нить газопровода между газоперекачивающими станциями 51 и 52 соответственно и во входной коллектор 432 газоперекачивающей станции 52 и, следовательно, далее в трассу, после чего перекрывают опорожняемый участок на выходе из него в запорно-распределительном узле 630 посредством запорно-отключающего устройства 830. Далее, опорожнение участка трубопровода 2 между запорно-распределительными узлами 620 и 630 может быть выполнено другими известными действиями, например перекачкой газа из опорожняемого участка в действующие нити газопровода при помощи специальных устройств, сжиганием или сбросом в атмосферу через свечи 2920, 2930.

Технический результат от реализации заявленного способа по первому варианту заключается в том, что перед удалением из опорожняемого участка оставшегося газа, например сбросом в атмосферу или перекачкой газа в действующие нити газопровода, производится снижение давления газа в опорожняемом участке газопровода штатным оборудованием высокой производительности, соответственно уменьшается количество газа, в опорожняемом участке, что уменьшает время последующего опорожнения участка другими известными действиями, например сжиганием через свечи или сбросом газа в атмосферу, или перекачкой в действующие нити газопровода при помощи специальных устройств. Например, в настоящее время наиболее распространенной является транспортировка газа по многониточным системам магистральных газопроводов с диаметром труб d=1420 мм, расстоянием между запорно-распределительными узлами порядка l=30 км, расстоянием между соседними газоперекачивающими станциями порядка L=150 км, при использовании нагнетателей со степенью сжатия от =1,44 до =3,0. В качестве конкретного примера эффективности способа рассмотрим наихудший вариант из условий наименьших значений =1,44 и наибольших значений давления в трубопроводе (т.е. наибольшего содержания газа в опорожняемом участке), когда на выходе из газоперекачивающих станций обеспечивается давление Рвых=7,45 МПа при давлении на всасе, то есть во входном коллекторе этой и следующей газоперекачивающих станций Рвх=5,18 МПа, что соответствует нагнетателю модели 650-121-2 (ОАО «Компрессорный комплекс», г.Санкт-Петербург). Моделей нагнетателей с газотурбинными приводами на данные условия транспортировки газа много (выпускаются, например, ОАО Казанькомпрессормаш», г.Казань; СНПО им. М.И.Фрунзе, г.Сумы; ОАО НПО «Искра», г.Пермь и др); принятый в примере вариант нагнетателя, модель 650-121-2, имеет производительность объемную, отнесенную к нормальным условиям (температура воздуха Тн=20°С, давление Рн=0,1013 МПа) G=544 м3/с (47·106 м3/сут). При необходимости опорожнения среднего участка, как было показано в примере реализации способа, равнорасположенного от соседних газоперекачивающих станций

50 и 51, то есть расположенного между запорно-распределительными узлами 620 и 630, при перекрытии опорожняемого участка в режиме транспорта газа посредством запорно-отключающих устройств 820, 2120, 2230 на входе опорожняемого участка и запорно-отключающих устройств 830, 1830, 1930, 2730 на его выходе в опорожняемом участке остается около трех миллионов кубических метров газа (отнесенного к нормальному давлению Рн=0,1013 МПа).

На фиг.4 и 5 приведены данные по давлениям в магистрали: при транспорте газа в штатном режиме 55, 56; при перекрытии опорожняемого участка между запорно-отключающими устройствами с номерами, в соответствии с принятой индексацией МЗОУ=8ik на его входе МЗОУ=820 и выходе NЗОУ=830 непосредственно во время транспорта газа (характеристика 57), после выравнивания давления в опорожняемом участке; при соединении опорожняемого участка и участках между запорно-распределительными узлами 630 и 6вх1 с входным коллектором 431 газоперекачивающей станции 51, с отсоединением от параллельных нитей 1, 3, 4 газопровода после выравнивания давления в опорожняемом участке и участках между запорно-распределительными узлами 630 и 6вх1 до уровня давления во входном коллекторе газоперекачивающей станции 51 (характеристика 58), или по готовности нагнетателя, что может наступить до выравнивания давления в опорожняемом участке и участках между запорно-распределительными узлами 630 и 6вх1 до уровня давления во входном коллекторе газоперекачивающей станции 51 (характеристика 59); при соединении участков между запорно-распределительными узлами 6вых1 и 6вх2 с входным коллектором 432 газоперекачивающей станции 52, с отсоединением от параллельных нитей 1, 3, 4 газопровода после выравнивания давления в участках между запорно-распределительными узлами 6вых1 и 6вх2 до уровня давления во входном коллекторе газоперекачивающей станции 52 (характеристика 60), или по готовности нагнетателя, что может наступить до выравнивания давления в участках между запорно-распределительными узлами 6вых1 и 6вх2 до уровня давления во входном коллекторе газоперекачивающей станции 52 (характеристика 61). Процесс откачки газа описанным способом с использованием штатного оборудования (штатный нагнетатель 331) начинается с уровня давления в трубопроводе, показанного характеристиками 58 или 59 (на входе нагнетателя 331), и характеристиками 60 или 61 (на выходе нагнетателя 371). Начальные значения давления в опорожняемом и расположенном далее, до входного коллектора газоперекачивающей станции 51 участках нити газопровода, а также начальные значения давления в отсоединенной нити газопровода между газоперекачивающими станциями 51 и 52 не влияют на конечный результат, а только на время откачки газа. Распределение давления в магистрали в процессе откачки через некоторое время показано характеристиками 62, 63, а распределение давления по достижении границ диапазона рабочих характеристик нагнетателя 331 и его привода, не выходя за них, показано характеристиками 64, 65. Границы диапазона рабочих характеристик нагнетателя, в том числе граница помпажа, определены особенностями конструкции конкретного нагнетателя; основные характеристики нагнетателей и их границы принято представлять в координатах «степень сжатия» – «объемная производительность», как это показано в статье Хисамеев И.Г., Сафиуллин А.Г., Гузельбаев Я.З. и др. Опыт разработки сменных проточных частей с различными степенями сжатия // Газотурбинные технологии. – 2007. – 6 (57), с.12-14, рис.2 и рис.3.

Границы диапазона рабочих характеристик привода нагнетателя, в том числе граница помпажа компрессора, определены особенностями конструкции конкретного привода нагнетателя; основные характеристики компрессоров газотурбинных приводов нагнетателей и границы диапазона рабочих характеристик компрессоров газотурбинных приводов принято представлять в координатах «степень сжатия» – «объемная производительность», как это показано в Арсеньев Л.В. Стационарные газотурбинные установки. Справочник -Л.: Машиностроение, 1989. -544 с, на рис.VI. 15. Соответственно, при приближении к границам диапазона рабочих характеристик нагнетателя 331 и его привода перекрывают опорожняемый участок на выходе из него запорно-отключающим устройством 830 и выключают выделенный нагнетатель 331. В результате после перекрытия опорожняемого участка с выходной стороны давление газа в опорожняемом участке составит (характеристика 66) в среднем по участку между запорно-распределительными узлами 620 и 630 около Р20-30=4,50 МПа (вместо Р20-30=6,50 МПа при перекрытии участка в режиме транспорта газа, то есть уменьшается на 31%, или вместо Р20-30=5,18 МПа при перекрытии участка после предварительного выравнивания давления газа до давления во входном коллекторе первой от опорожняемого участка по ходу транспорта газа газоперекачивающей станции 51, т.е. давление и содержание газа уменьшается на 13% при этом сравнении). Время на снижение давления в опорожняемом участке до Р20-30=4,50 МПа составляет менее часа. В момент перекрытия участка в нити трубопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее по направлению транспорта газа участки до газоперекачивающей станции 51, т.е. от запорно-отключающего устройства 820 до запорно-отключающего устройства 8вх1, присутствует неравномерность давления (характеристика 64 на фиг.4 и фиг.5), при этом на всасе нагнетателя 331 давление составляет около Рвх33=4,20 МПа. Давление в опорожняемом участке для данного типа нагнетателя можно снизить дополнительно, если после выключения нагнетателя сделать выдержку t для выравнивания давления в отсоединенной от других нити газопровода на участке от опорожняемого и до запорно-распределительного узла 371 газоперекачивающей станции 51, перекрыв этот участок на время t посредством запорно-отключающего устройства 8вх1, после чего может быть выполнена дальнейшая откачка газа посредством открытия запорно-отключающего устройства 8вх1 и повторным включением привода нагнетателя. При выдержке t=20-30 мин, с последующим однократным включением нагнетателя 331 возможно снижение давления в опорожняемом участке до уровня около Р20-30=4,20 МПа, (вместо Р20-30=6,50 МПа при перекрытии участка в режиме транспорта газа, т.е. уменьшается на 35% при данном сравнении, или вместо Р20-30=5,18 МПа при перекрытии участка после предварительного выравнивания давления газа до давления во входном коллекторе очередной, по ходу транспорта газа, газоперекачивающей станции, т.е. давление и содержание газа уменьшается на 19% при данном сравнении), а при выдержке t=80-90 мин, с последующим однократным включением нагнетателя возможно снижение давления в опорожняемом участке до уровня около Р20-30=4,00 МПа. Предельное значение давления, которое может быть достигнуто в опорожняемом участке определено типом нагнетателя и давлением во входном коллекторе второй, от опорожняемого участка, по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 52, то есть при использовании нагнетателя модели 650-121-2 не может быть ниже 3,60 МПа.

На фиг.5 некоторые из характеристик, представленные на фиг.4, приведены более подробно. Еще больший эффект достигается на газоперекачивающих станциях, использующих нагнетатели с большей степенью сжатия; например у нагнетателей со степенью сжатия =1,7 снижение давления в опорожняемом участке в данном варианте реализации способа происходит до величины Р20-30=3,70 МПа (на фиг.4 и 5 не показано) вместо до Р20-30=4,50 МПа при использовании нагнетателей со степенью сжатия =1,44.

Рассмотрим осуществление способа по второму варианту. Предположим, что при проведении плановых профилактических работ опорожнению подлежит участок на одной из нитей 2 четырехниточного магистрального газопровода, расположенный между газоперекачивающими станциями 5k=50 и 5k=51 между запорно-распределительными узлами 6ik=620 и 6ik=630, соответственно газоперекачивающая станция 51 является первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка (данный участок находится между запорно-распределительными узлами 620 и 630, он будет третьим от предшествующей газоперекачивающей станции 50, как это показано на фиг.6). В соответствии с заявленным способом (по второму варианту) на участке между газоперекачивающими станциями 50 и 51 отключают опорожняемый участок на входе посредством запорно-отключающих устройств 820, 2120, 2220 запорно-распределительного узла 620 в нити 2, в перемычках 1420, 1520 и байпасах 2420 и направляют газ в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям 1, 3 и 4 газопровода через перемычки 1220, 1320, байпасы 2520, 2320. Перекрывая в запорно-распределительных узлах 630, 640 и входном запорно-распределительном узле газоперекачивающей станции 51 примыкающие к нити 2 (отсоединяемой от параллельных нитей 1, 3, 4) перемычки 12ik, 13ik, 14ik, 15ik и байпасы 24ik, 25ik посредством запорно-отключающих устройств 18ik, 19ik, 21ik, 22ik, 27ik, при этом оставляя запорно-отключающие устройства 830 и 840 нити 2 магистрального газопровода в запорно-распределительных узлах 630, 640 и запорно-отключающее устройство 8вх1 нити 2 магистрального газопровода во входном запорно-распределительном узле 371 газоперекачивающей станции 51 открытыми, соединяют тем самым опорожняемый и примыкающие, далее расположенные по направлению транспорта газа, участки нити 2 с входным коллектором 431 нагнетателя первой к опорожняемому участку по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 51. Далее, оставляя запорно-отключающие устройства в указанном положении, при работающих нагнетателях газоперекачивающей станции 51 происходит перетекание газа за счет разности давлений газа из области большего давления в районе запорно-распределительного узла 620 в область меньшего давления во входном коллекторе 431 газоперекачивающей станции 51. При достаточно длительном времени давление газа в опорожняемом и примыкающих участках нити 2 может даже выровняться до уровня давления во входном коллекторе 431 газоперекачивающей станции 51. Одновременно с перекрытием нити 2 на входе опорожняемого участка (в запорно-распределительном узле 620), отсоединением ее от параллельных нитей 1, 3, 4 до ближайшей газоперекачивающей станции 51, то есть выделением нити 2 в отдельную магистраль на участках запорно-распределительных узлов 630, 640 и соединением ее тем самым с входным коллектором 431 нагнетателя первой, по ходу транспорта газа, газоперекачивающей станции 51, перекрывают посредством запорно-отключающего устройства 401 нить газопровода на выходе из ближайшей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 51 и дополнительно запорно-отключающими устройствами, по одной из нитей на выходе каждой из n газоперекачивающих станций, последовательно расположенных далее по направлению транспорта газа, где n – целое число n1, означающее число газоперекачивающих станций, за которыми дополнительно к ближайшей по направлению транспорта газа к опорожняемому участку перекрывают на выходе одну из нитей газопровода.

Исходя из удобства пояснения примера примем, что на выходе каждой из n газоперекачивающих станций перекрывают ту же нить 2. Затем отсоединяют каждую из нитей 2 на всех участках между газоперекачивающими станциями с порядковыми номерами от k=1 до k=(n+2) от параллельных нитей газопровода 1, 3, 4 (при этом порядковые номера k газоперекачивающих станций принимают от ближайшей к нити, содержащей опорожняемый участок, по направлению транспорта газа, соответственно ближайшая к нити, содержащей опорожняемый участок, по направлению транспорта газа, газоперекачивающая станция имеет порядковый номер k=1). Нить 2 отсоединяют от параллельных нитей газопровода 1, 3, 4 посредством запорно-отключающих устройств в перемычках и байпасах на всем пути от каждой газоперекачивающей станции 5k до следующей газоперекачивающей станции 5(k+1) на участках между станциями с порядковыми номерами от k=1 до k=(n+2). Тем самым, каждую из отсоединенных от других и перекрытую на входе нить 2 газопровода на каждом участке от газоперекачивающей станции 5k до следующей газоперекачивающей станции 5(k+1) соединяют на выходе с входным коллектором 43(k+1) газоперекачивающей станции 5(k+1). Затем, посредством запорно-отключающих устройств отсоединяют от остальных нагнетателей по одному или более штатному нагнетателю в (n+1) газоперекачивающих станциях, то есть в каждой газоперекачивающей станции с порядковыми номерами от k=1 до k=(n+1), при этом соединяют входы нагнетателей, отсоединенных от остальных, газоперекачивающих станций 5k с выходным участком нитей газопровода, отсоединенных от параллельных нитей на участке от газоперекачивающей станции

5(k-1) до газоперекачивающей станции 5k, в том числе соединяют входы отсоединенных от остальных нагнетателей газоперекачивающей станции 51 с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее до газоперекачивающей станции 51 участки нити газопровода, а выходы отсоединенных от остальных нагнетателей каждой из газоперекачивающих станций 5k, начиная от газоперекачивающей станции 51, соединяют с входным участком каждой из нитей, отсоединенных от параллельных нитей газопроводов, расположенных между газоперекачивающими станциями 5k и 5(k+1). Затем одновременно на всех газоперекачивающих станциях от 51, то есть с порядковым номером k=1, до 5(n+1), то есть с порядковым номером k=(n+1), по готовности отсоединенных от остальных штатных нагнетателей на всех газоперекачивающих станциях от 51 до 5(n+1), в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателей, отсоединенных от остальных, и их приводов производят откачку газа отсоединенными штатными нагнетателями из нити газопровода, соединенной с входом нагнетателей в нить газопровода, соединенную с выходом нагнетателей, после чего перекрывают опорожняемый участок на выходе из него. При этом газоперекачивающая станция с порядковым номером k=(n+1) является последней, за которой одна из нитей газопровода перекрывается и отсоединяется от параллельных нитей, а за станцией k=(n+2) одна из нитей газопровода уже не перекрывается.

Примем для пояснения реализации способа по второму варианту n=1. Соответственно, в порядке реализации способа в его втором варианте нить 2 в месте расположения за газоперекачивающей станцией 51 перекрывают на выходе из газоперекачивающей станции 51 запорно-отключающим устройством 401, отсоединяют ее посредством запорно-отключающих устройств 481, 18вых1, 19вых1, 21вых1, 22вых1, 27вых1, 18i1, 19i1, 21i1, 22i1, 27i1, 18вх2, 19вх2, 21вх2, 22вх2, 27вх2 от параллельных нитей газопровода на всем участке между газоперекачивающими станциями 51 и 52, оставляя открытым лишь запорно-отключающее устройство 8вх2 на входе в газоперекачивающую станцию 52, соединяют тем самым выделенный участок нити 2 на выходе с входным коллектором 432 следующей, второй по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 52. Дополнительно, исходя из принятого значения n=1, еще один участок нити газопровода той же нити 2 в месте расположения за газоперекачивающей станцией 52 перекрывают на выходе из газоперекачивающей станции 52 запорно-отключающим устройством 402, отсоединяют ее посредством запорно-отключающих устройств 482, 18вых2, 19вых2, 21вых2, 22вых2, 27вых2, 18i2, 19i2, 21i2, 22i2, 27i2, 18вх3, 19вх3, 21вх3, 22вх3, 27вх3 от параллельных нитей газопровода на всем участке между газоперекачивающими станциями 52 и 53, оставляя открытым лишь запорно-отключающее устройство 8вх3 на входе в газоперекачивающую станцию 53, соединяют тем самым выделенный участок нити 2 на участке между газоперекачивающими станциями 52 и 53 на выходе с входным коллектором 433 следующей, второй по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции 53. Затем выбирают в первой газоперекачивающей станции 51 любой штатный нагнетатель, исходя из удобства подключения к данной, отсоединенной от параллельных, нити 2 до и после газоперекачивающей станции 51 (в данном варианте, исходя из удобства подключения, в газоперекачивающей станции 51 выбирают нагнетатель 331), а во второй газоперекачивающей станции 52, учитывая большую протяженность выделенной нити между газоперекачивающими станциями 51 и 52, чем протяженность выделенной нити между опорожняемым участком и газоперекачивающей станцией 51, а также исходя из удобства подключения к данной выделенной нити 2, выбирают во второй газоперекачивающей станции 52 два нагнетателя 332 и 352. Если во время выполнения действий выделенные нагнетатели работали в трассу, их выключают, при этом для работы в трассу может быть задействован любой из резервных нагнетателей при необходимости. Выбранный нагнетатель 331 в газоперекачивающей станции 51 отсоединяют от остальных нагнетателей посредством запорно-отключающих устройств 491, 501 сначала на выходе из него для выравнивания давления до уровня во входном коллекторе газоперекачивающей станции 51, после чего перекрывают запорно-отключающие устройства 451, 461, 471, 481 газоперекачивающей станции 51, соединяют тем самым вход выделенного нагнетателя 331 с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый, расположенный между запорно-распределительными узлами 620 и 630, а также примыкающие далее по направлению транспорта газа участки нити 2, открывают запорно-отключающе устройство 401 и соединяют тем самым выход выделенного нагнетателя 331 с входным участком выделенной нити 2 газопровода между газоперекачивающими станциями 51 и 52. Одновременно, выбранные нагнетатели 332 и 352 в газоперекачивающей станции 52 отсоединяют от остальных нагнетателей посредством запорно-отключающих устройств 492, 512, 542 сначала на выходе из них для выравнивания давления до уровня во входном коллекторе газоперекачивающей станции 52, после чего перекрывают запорно-отключающие устройства 452, 472, 482, 522, 532 газоперекачивающей станции

52, соединяют тем самым вход выделенных нагнетателей 332 и 352 с выходным участком нити газопровода 2, расположенного между газоперекачивающими станциями 51 и 52, открывают запорно-отключающее устройство 402 и соединяют тем самым выход выделенных нагнетателей 332 и 352 с входным участком нити 2 газопровода, отсоединенной от параллельных нитей 1, 3, 5, между газоперекачивающими станциями 52 и 53.

Затем запускают привод нагнетателя 331 и в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателя 331 и его привода производят откачку газа выделенным нагнетателем 331 из нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее участки в нить газопровода между газоперекачивающими станциями 51 и 52, одновременно запускают приводы нагнетателей 332, 352 и в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателей 332, 352 и их приводов производят откачку газа выделенными нагнетателями 332 и 352 из нити газопровода, расположенного между газоперекачивающими станциями 51 и 52, в нить 2 газопровода между газоперекачивающими станциями 52 и 53 соответственно и во входной коллектор 433 газоперекачивающей станции 53 и, следовательно, далее в трассу, после чего перекрывают опорожняемый участок на выходе из него в запорно-распределительном узле 630 посредством запорно-отключающего устройства 830. Границы диапазона рабочих характеристик нагнетателя, в том числе граница помпажа, определены особенностями конструкции конкретного нагнетателя; основные характеристики нагнетателей и их границы принято представлять в координатах «степень сжатия» – «объемная производительность», как это показано в статье Хисамеев И.Г., Сафиуллин А.Г., Гузельбаев Я.З. и др. Опыт разработки сменных проточных частей с различными степенями сжатия // Газотурбинные технологии. – 2007. – 6 (57), с.12-14, рис.2 и рис.3. Границы диапазона рабочих характеристик привода нагнетателя, в том числе граница помпажа компрессора, определены особенностями конструкции конкретного привода нагнетателя; основные характеристики компрессоров газотурбинных приводов нагнетателей и границы диапазона рабочих характеристик компрессоров газотурбинных приводов принято представлять в координатах «степень сжатия» – «объемная производительность», как это показано в Арсеньев Л.В. Стационарные газотурбинные установки. Справочник -Л.: Машиностроение, 1989. -544 с, на рис.VI. 15. Далее, удаление из опорожняемого участка трубопровода 2 между запорно-распределительными узлами 620 и 630 остатка газа может быть выполнено другими известными действиями, например перекачкой газа из опорожняемого участка в действующие нити газопровода при помощи специальных устройств, сжиганием или сбросом в атмосферу через свечи 2920, 2930.

Технический результат в части реализации заявленного способа по второму варианту заключается в большем, чем при реализации заявленного способа по первому варианту, снижении давления и уменьшении количества газа в опорожняемом участке газопровода штатным оборудованием высокой производительности, что дополнительно уменьшает время последующего удаления оставшегося газа из опорожняемого участка с использованием других известных действий, например перекачкой газа из опорожняемого участка в действующие нити газопровода при помощи специальных устройств, сжиганием или сбросом в атмосферу через свечи. Особенно эффективной реализация способа по его второму варианту может оказаться при необходимости аварийного опорожнения участков в отсутствие времени на доставку к опорожняемому участку трубопровода специальной техники. Частичное предварительное снижение содержания газа в опорожняемом участке магистрального трубопровода обеспечивается представленной последовательностью использования штатных запорно-отключающих устройств и нагнетателей, что способствует ускорению процесса опорожнения участков, способствует уменьшению сброса газа в атмосферу и улучшению экологической обстановки.

На фиг.6, 7 показано, в пояснение реализации способа по его второму варианту, что при использовании дополнительно даже одной (n=1), отсоединенной от параллельных, нити 2 между второй 52 и третьей 53 газоперекачивающими станциями и нагнетателей со степенью сжатия =1,44 на первой 51 и второй 52 газоперекачивающих станциях давление в опорожняемом участке трубопровода можно снизить до величины Р20-30=3,6 МПа (позиция 67 на фиг.6 и фиг.7) вместо до Р20-30=4,5 МПа при использовании нагнетателей только между первой и второй газоперекачивающими станциями (позиция 66 на фиг.4). Распределение давлений в трубопроводах нити 2 в момент начала откачки газа нагнетателями 331, 332, 352 показано характеристикой 68, а в момент приближения к границам их рабочих характеристик и перекрытия опорожняемого участка показано характеристикой 69. В момент перекрытия участка в нити трубопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее по направлению движения газа участки до газоперекачивающей станции 51, т.е. от запорно-отключающего устройства 820 до запорно-отключающего устройства 8вх1 присутствует неравномерность давления (характеристика 69 на фиг.6 и фиг.7), при этом на всасе нагнетателя 331 давление составляет около Рвх37=3,10 МПа. Давление в опорожняемом участке для данного типа нагнетателя можно снизить дополнительно, если после выключения нагнетателей 331, 332, 352 сделать выдержку t, для выравнивания давления в отсоединенной от других нити газопровода на участке от опорожняемого и до запорно-распределительного узла 371 газоперекачивающей станции 51, перекрыв этот участок на время t посредством запорно-отключающего устройства 8вх1, и для выравнивания давления в отсоединенной от других нити газопровода на участке от газоперекачивающей станции 51 до газоперекачивающей станции 52, также перекрыв этот участок на время t посредством запорно-отключающего устройства 8вх2, после чего может быть выполнена дальнейшая откачка газа посредством открытия запорно-отключающих устройств 8вх1 и 8вх2, с повторным включением приводов нагнетателей 331, 332, 352. При выдержке t=20-30 мин, с последующим однократным включением нагнетателей 331, 332, 352, возможно снижение в опорожняемом участке давления примерно до Р20-30=3,20 МПа (вместо Р20-30=6,50 МПа при перекрытии участка в режиме транспорта газа, т.е. уменьшается на 51% при данном сравнении), а при выдержке t=80-90 мин, с последующим однократным включением нагнетателя возможно снижение давления в опорожняемом участке примерно до Р20-30=3,00 МПа. Предельное значение давления, которое может быть достигнуто в опорожняемом участке, определено типом нагнетателя и давлением во входных коллекторах второй и третьей, от опорожняемого участка, по направлению транспорта газа газоперекачивающих станций 52 и 53, то есть при использовании нагнетателя модели 650-121-2 не может быть ниже 2,70 МПа. На фиг.7 некоторые из характеристик, представленные на фиг.6, приведены более подробно. Еще больший эффект достигается на газоперекачивающих станциях, использующих нагнетатели с большей степенью сжатия; например, у нагнетателей со степенью сжатия =1,7 снижение давления в опорожняемом участке в примере реализации способа по второму варианту происходит до величины Р20-30=2,30 МПа (на фиг.6 и 7 не показано) вместо до Р20-30=3,20 МПа при использовании нагнетателей со степенью сжатия =1,44, чем достигается значительно большее снижение давления и уменьшение количества газа в опорожняемом участке газопровода штатным оборудованием.

Формула изобретения

1. Способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов, заключающийся в перекрытии в одной из нитей газопровода опорожняемого участка на его входе посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка на его выходе от параллельных нитей газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках всех далее расположенных участков нити, содержащей опорожняемый участок, на всем пути от опорожняемого участка до ближайшей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции от параллельных нитей, соединении тем самым опорожняемого и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа, отсоединенных от параллельных нитей участков с входным коллектором нагнетателя ближайшей, первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, перекрытии опорожняемого участка на его выходе посредством запорно-отключающего устройства и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа, отличающийся тем, что до перекрытия опорожняемого участка на его выходе одну из нитей газопровода, расположенную за первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станцией перекрывают посредством запорно-отключающего устройства на выходе из газоперекачивающей станции, отсоединяют эту нить посредством запорно-отключающих устройств в перемычках от параллельных нитей газопровода на всем пути до следующей, второй по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, соединяют, тем самым, эту нить газопровода на выходе с входным коллектором второй по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, отсоединяют посредством запорно-отключающих устройств штатный нагнетатель первой газоперекачивающей станции от остальных штатных нагнетателей и соединяют его вход с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее по направлению транспорта газа участки, соединяют выход этого, отсоединенного от других нагнетателя с входным участком отсоединенной от параллельных нити газопровода между первой и второй газоперекачивающими станциями, затем производят откачку газа отсоединенным штатным нагнетателем из нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее, отсоединенные от параллельных нитей участки, в отсоединенную от параллельных нить газопровода между первой и второй газоперекачивающими станциями в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателя и его привода.

2. Способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов, заключающийся в перекрытии в одной из нитей газопровода опорожняемого участка на его входе посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка на его выходе от параллельных нитей газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках всех далее расположенных участков нити, содержащей опорожняемый участок, на всем пути от опорожняемого участка до ближайшей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции от параллельных нитей, соединении тем самым опорожняемого и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа, отсоединенных от параллельных нитей участков с входным коллектором нагнетателя ближайшей, первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, перекрытии опорожняемого участка на его выходе посредством запорно-отключающего устройства и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа, отличающийся тем, что до перекрытия опорожняемого участка на его выходе перекрывают посредством запорно-отключающего устройства нить газопровода на выходе из ближайшей по направлению транспорта газа от опорожняемого участка, первой – с порядковым номером k=1, газоперекачивающей станции и дополнительно по одной из нитей на выходе каждой из n газоперекачивающих станций, где n – целое число n1, последовательно расположенных далее от опорожняемого участка по направлению транспорта газа, затем отсоединяют каждую из нитей на всех участках между газоперекачивающими станциями с порядковыми номерами от k=1 до k=(n+2) посредством запорно-отключающих устройств в перемычках от параллельных нитей газопровода на всем пути от каждой газоперекачивающей станции k до следующей газоперекачивающей станции (k+1) на участках между станциями от k=1 до k=(n+2), соединяют на выходе, тем самым, каждую из отсоединенных от параллельных и перекрытую на входе нить газопровода на каждом участке от газоперекачивающей станции k до следующей газоперекачивающей станции (k+1) с входным коллектором газоперекачивающей станции (k+1), отсоединяют посредством запорно-отключающих устройств от остальных нагнетателей по одному или более штатному нагнетателю в (n+1) газоперекачивающих станциях, то есть в каждой газоперекачивающей станции с порядковым номером от k=1 до k=(n+1), соединяют входы нагнетателей, отсоединенных от остальных, газоперекачивающих станций k с выходным участком нитей газопровода, отсоединенных от параллельных на участке от газоперекачивающей станции k=(k-1) до газоперекачивающей станции k, в том числе соединяют входы отсоединенных от остальных нагнетателей газоперекачивающей станции k=1 с выходным участком нити газопровода, содержащей опорожняемый и примыкающие далее до газоперекачивающей станции k=1 участки нити газопровода, а выходы отсоединенных от остальных нагнетателей каждой из газоперекачивающих станций k, начиная от газоперекачивающей станции k=1, соединяют с входным участком каждой из нитей, отсоединенных от параллельных нитей газопровода, расположенных между газоперекачивающими станциями k и (k+1), затем, одновременно на всех газоперекачивающих станциях от k=1 до k=(n+1), в пределах диапазона рабочих характеристик нагнетателей, отсоединенных от остальных, и их приводов производят откачку газа отсоединенными штатными нагнетателями из нити газопровода, соединенной с входами нагнетателей в нить газопровода, соединенную с выходами нагнетателей, где n – целое число 1, k – целое число или нуль.

(51)  МПК H02K23/54   (2006.01)H02K27/02   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008127762/09, 10.07.2008 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 10.07.2008 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: RU 2175807 C1, 10.11.2001. RU 2073296 C1, 10.02.1997. RU 2005140396 A, 10.07.2007. RU 2005129781 A, 10.04.2007. SU 1831751 A3, 30.07.1993. RU 2118036 C1, 20.08.1998. RU 2025871 C1, 30.12.1994. US 6459179 A, 01.10.2002. FR 2398404 A1, 16.02.1979. Адрес для переписки: 109559, Москва, Тихорецкий б-р, 14, корп.2, кв.63, А.Н. Белашову
(72) Автор(ы): Белашов Алексей Николаевич (RU) (73) Патентообладатель(и): Белашов Алексей Николаевич (RU) МОДУЛЬНО-

ДИСКОВАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА БЕЛАШОВА

(57) Реферат: Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения первой в мире модульно-дисковой универсальной электрической машины, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем статора, без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени. Изобретение предназначено для использования в качестве низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока. Сущность изобретения заключается в том, что модульно-дисковая универсальная электрическая машина содержит левое и правое основания корпуса, где размещено четное или нечетное количество рядов магнитных систем возбуждения статора, расположенных через равномерные промежутки и взаимодействующих между собой противоположными полюсами. Магнитные системы возбуждения статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием. Внутри модуля размещена подвижная жесткость с дисковым диэлектрическим ротором, съемным валом и средством фиксации вала. Дисковый диэлектрический ротор выполнен из четного или нечетного количества рядов, состоящих из множества многовитковых обмоток, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами и токосъемным кольцом быстросъемного составного коллектора. Множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Рабочая часть множества многовитковых обмоток каждого ряда должна соответствовать высоте каждого магнита южного и магнита северного полюса. Дисковый диэлектрический ротор закреплен на подвижной жесткости и разделен на множество секторов, которые расположены через равномерные промежутки, а внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток имеют рабочие и нерабочие части обмоток. Щеточный механизм, имеющий токопроводящие подпружиненные щетки, взаимодействует с быстросъемным составным коллектором, устройством передачи электрической энергии и юстировочным устройством, включающим систему автоматического регулирования и управления. Для точного вхождения множества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор рабочие контактные пластины механически связаны с токопроводящей подпружиненной щеткой, юстировочным устройством и системой автоматического регулирования и управления, а нерабочие контактные пластины быстросъемного коллектора должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки. Технический результат – повышение кпд, надежности, технологичности, безопасности, а также уменьшение веса и себестоимости, упрощение технологии изготовления и ремонта модульно-цилиндрической универсальной электрической машины. 6 з.п. ф-лы, 9 ил. Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения первой в мире модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова, у которой множество многовитковых обмоток, не меняя направления движения тока в проводниках, проходят сквозь одну или множество магнитных систем возбуждения без изменения напряжения и тока в многовитковых обмотках, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени. Изобретение предназначено для использования в качестве низкооборотных генераторов постоянного или переменного тока, сверхскоростных электрических машин постоянного тока, двигателей переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, которые могут быть использованы в энергетике, промышленности и народном хозяйстве для вращения силовых приводов, технических сооружений, транспортных средств, подъемных механизмов, транспортеров, систем автоматического регулирования и управления механическими устройствами, измерительных и эталонных устройств в приборостроении, а также в военных целях.Известна ранняя модель электромотора (колесо Барлоу), изобретенная в 1823 году английским физиком и математиком Питером Барлоу, но никто во всем мире до сегодняшнего дня не смог изобрести электрическую машину, у которой множество многовитковых обмоток, не меняя направления движения тока в проводниках, дискового диэлектрического ротора проходят сквозь один или множество замкнутых магнитных систем возбуждения. (См. биографический справочник "Физики", автор книги Ю.А.Храмов, город Киев издательство "Наукова думка", 1977 год – аналог).Известны законы и математические формулы Белашова, которые вносят коренные изменения в уровень познания электрических и электротехнических явлений в области формирования и измерения электрических сигналов постоянного или переменного тока. (См. патент Российской Федерации 2175807, кл. H02K 23/54 – аналог).Известно устройство вращения магнитных систем Белашова, которое выполнено в виде первой в мире электрической машины Белашова ЭМПТБ-01. (См. заявку 2005129781/06 (033405) от 28 сентября 2005 года – аналог).Известно устройство вращения магнитных систем Белашова, расположенных в пространстве, на базе которого была изобретена модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01. (См. заявку 2005140396/06 (033405) от 26 декабря 2005 года – аналог).Известен коллектор Белашова, который быстро устанавливается и снимается с электрических машин. (См. патент Российской Федерации 2073296, кл Н02K 23/54, 27/02 – аналог).Известна универсальная электрическая машина, содержащая статор с многовитковыми обмотками, ротор с магнитной системой возбуждения, включающей магнитопроводы с полюсами, быстросъемный составной коллектор с контактными пластинами, щеткодержатель с щетками, систему автоматического слежения и регулирования, элементы качения или скольжения, которые через статор взаимодействует с валом ротора. (См. патент Российской Федерации "Универсальная электрическая машина Белашова" 2175807, кл Н02K 23/54, 27/02 – прототип).Цель изобретения – повысить кпд, надежность, технологичность и безопасность энергосберегающих, сверхскоростных и высокомоментных электрических машин постоянного тока и двигателей переменного тока, низкооборотных генераторов постоянного или переменного тока. Уменьшить вес и себестоимость электрических машин. Упростить и усовершенствовать технологию изготовления и ремонта модульно-дисковых универсальных электрических машин Белашова. Предоставить технические характеристики действующего макета МДУЭМБ-01, подтверждающего работу первой в мире модульно-дисковой универсальной электрической машины, у которой множество многовитковых обмоток дискового ротора проходят сквозь однородное магнитное поле одной или множества магнитных систем статора без каких-либо изменений напряжения и тока в многовитковых обмотках, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.На фиг.1 изображена первая в мире модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01.На фиг.2 изображена функционально-электрическая схема работы модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова МДУЭМБ-01.На фиг.3 изображен график постоянного тока первого ряда множества многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова МДУЭМБ-01.На фиг.4 изображен график постоянного тока второго ряда множества многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова МДУЭМБ-01.На фиг.5 изображен график постоянного тока первого и второго рядов многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова МДУЭМБ-01, которые соединены параллельно и расположены в чередующейся последовательности внутри каждого рабочего сектора.На фиг.6 изображен график постоянного тока первого и второго рядов многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова МДУЭМБ-01, которые соединены последовательно и расположены в одном рабочем секторе, но в чередующейся последовательности.На фиг.7 изображен второй этап формирования механизма автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве.На фиг.8 изображен механизм автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве с одной магнитной системой, на основании которого была изобретена модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01.На фиг.9 изображен механизм автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве с двумя магнитными системами, на основании которого была изобретена модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01.Уникальность этого технического решения заключается в том, что модульно-дисковая универсальная электрическая машина выполнена в виде съемного модуля. Каждый модуль содержит левое и правое основания корпуса, где размещено четное или нечетное количество рядов магнитных систем возбуждения статора, расположенных через равномерные промежутки и взаимодействующих между собой противоположными полюсами. Магнитные системы возбуждения статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием. Внутри модуля размещена подвижная жесткость с дисковым диэлектрическим ротором, съемным валом и средством фиксации вала. Дисковый диэлектрический ротор выполнен из четного или нечетного количества рядов, состоящих из множества многовитковых обмоток, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами и токосъемным кольцом быстросъемного составного коллектора. Множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Рабочая часть множества многовитковых обмоток должна соответствовать высоте каждого магнита южного или северного полюса. Дисковый диэлектрический ротор, закрепленный на подвижной жесткости, разделен на множество секторов, которые расположены через равномерные промежутки. Внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток имеют рабочую и нерабочие части обмоток. Щеточный механизм, имеющий токопроводящие подпружиненные щетки, взаимодействует с быстросъемным составным коллектором, устройством передачи электрической энергии и юстировочным устройством, включающим систему автоматического регулирования и управления. Для точного вхождения множества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор рабочие контактные пластины механически связаны с токопроводящей подпружиненной щеткой, юстировочным устройством и системой автоматического регулирования и управления. Нерабочие контактные пластины быстросъемного коллектора должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки. На левом и правом внешнем основаниях подвижной жесткости размещены элементы качения или скольжения, которые связаны с левым и правым основаниями корпуса. Внутреннее основание подвижной жесткости взаимодействует со съемным валом через средство фиксации съемного вала. Причем модульно-дисковая универсальная электрическая машина может быть выполнена в виде отдельного модуля, состоящего из низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем статора без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.Модульно-дисковая универсальная электрическая машина, фиг.1, содержит как минимум один съемный модуль 1, имеющий съемный вал 2, устройство крепления модулей 3 и средство фиксации съемного вала 4. Каждый съемный модуль содержит левое основание корпуса 5, опирающегося на элементы качения или скольжения 6, и правое основание корпуса 7, опирающегося на элементы качения или скольжения 8. По периметру внутренней части левого основания корпуса 5 расположено четное или нечетное количество рядов магнитных систем статора. Первая магнитная система статора выполнена в виде одного или множества подковообразных магнитов, имеющих магнитопровод 9, магнит северного полюса 10 и магнит южного полюса 11. По периметру внутренней части правого основания корпуса 7 расположено четное или нечетное количество рядов магнитных систем статора. Вторая магнитная система статора выполнена в виде одного или множества подковообразных магнитов, имеющих магнитопровод 12, магнит северного полюса 13 и магнит южного полюса 14. При взаимодействии первой магнитной системы левого основания корпуса 5 и второй магнитной системы правого основания корпуса 7 направление движения магнитного потока одной или множества магнитных систем происходит от магнита северного полюса 10 на магнит южного полюса 14 и магнита северного полюса 13 на магнит южного полюса 11. Магнит северного полюса 10 и магнит южного полюса 11 связаны между собой магнитопроводом 9, а магнит северного полюса 13 и магнит южного полюса 14 связаны между собой магнитопроводом 12. Каждый съемный модуль 1 содержит четное или нечетное количество рядов, состоящих из множества многовитковых обмоток. Дисковый диэлектрический ротор 15 содержит множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 17. При помощи элементов крепления 18 дисковый диэлектрический ротор 15 крепится к подвижной жесткости 19. Множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 17 через разъемное соединение 20 связаны с контактными пластинами 21 и токосъемным кольцом 22 быстросъемного составного коллектора 23, который через элементы крепления 24 связан с подвижной жесткостью 19. На левом внешнем основании подвижной жесткости 19 размещены элементы качения или скольжения 6, которые связаны с левым основанием корпуса 5. На правом внешнем основании подвижной жесткости 19 размещены элементы качения или скольжения 8, которые связаны с правым основанием корпуса 7. Внутреннее основание подвижной жесткости 19 взаимодействует со съемным валом 2 через средство фиксации съемного вала 4. На правом основании корпуса 7 размещен щеточный механизм 25, имеющий токопроводящую подпружиненную щетку 26, токопроводящую подпружиненную щетку 27, юстировочное устройство и систему автоматического регулирования и управления 28. На правом основании корпуса 7 размещено устройство передачи электрической энергии 29, имеющее соединительную клемму 30 и соединительную клемму 31. Дисковый диэлектрический ротор 15, фиг.2, разделен на множество секторов 32. Внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток первого ряда 16 имеют рабочую часть обмотки 33 и нерабочие части обмоток 34, 35, 36. Внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток второго ряда 17 имеют рабочую часть обмотки 37 и нерабочие части обмоток 38, 39, 40. Один или множество полюсов первой магнитной системы статора, левого основания корпуса 5 и второй магнитной системы правого основания корпуса 7 расположены через равномерные промежутки внутри каждого сектора 32 и взаимодействуют между собой противоположными полюсами. Рабочая часть обмотки 33 множества многовитковых обмоток первого ряда 16 имеет рабочую зону 41, которая должна соответствовать высоте каждого магнита южного полюса 14 и магнита северного полюса 10. Рабочая часть обмотки 37 множества многовитковых обмоток второго ряда 17 имеет рабочую зону 42, которая должна соответствовать высоте каждого магнита северного полюса 13 и магнита южного полюса 11. Множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 17 могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Начала всех многовитковых обмоток первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 17 должны быть объединены в один проводник 43, который через контакт 44 разъемного соединения 20, проводник 45 связан с токосъемным кольцом 22, токопроводящей подпружиненной щеткой 27 и соединительной клеммой 30 устройства передачи электрической энергии 29. Конец всех многовитковых обмоток первого ряда 16 через проводник 46, контакт 47 разъемного соединения 20, проводник 48 связан с контактными пластинами 49 быстросъемного составного коллектора 23, токопроводящей подпружиненной щеткой 26 и соединительной клеммой 31 устройства передачи электрической энергии 29. Конец всех многовитковых обмоток второго ряда 17 через проводник 50, контакт 51 разъемного соединения 20, проводник 52 связан с контактными пластинами 53 быстросъемного составного коллектора 23, токопроводящей подпружиненной щеткой 26 и соединительной клеммой 31 устройства передачи электрической энергии 29. Нерабочие контактные пластины 54 должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки 26 для точного вхождения многовитковых обмоток первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 17 в каждый рабочий сектор 32. Токопроводящая подпружиненная щетка 27 может располагаться в любом месте токосъемного кольца 22. Для вращения дискового диэлектрического ротора по часовой стрелке 55 направление движения тока в множестве многовитковых обмоток первого ряда 16 должно быть против часовой стрелки 56, а направление движения тока в множестве многовитковых обмоток второго ряда 17 должно быть по часовой стрелке 57. Юстировочное устройство и система автоматического регулирования и управления 28 механически и электрически связаны с токопроводящей подпружиненной щеткой 26 и предназначены для точного вхождения многовитковых обмоток первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 17 в каждый рабочий сектор 32. Если юстировочное устройство и система автоматического регулирования и управления 28 плохо отрегулированы или настроены, то график постоянного тока первого и второго рядов, фиг.5, многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины будет иметь внутренние разломы 58. Диэлектрический ротор модульно-дисковой универсальной электрической машины может быть выполнен в виде цилиндра. Для улучшения технических характеристик модульно-дисковой универсальной электрической машины все рабочие сектора ротора 32 должны быть изолированы друг от друга и иметь систему теплообмена, а в цепи быстросъемного составного коллектора 23 можно использовать механический или электронный коммутатор. Все магнитные системы четного или нечетного количества рядов модульно-дисковой универсальной электрической машины могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием. Причем модульно-дисковая универсальная электрическая машина МДУЭМБ-01 может быть выполнена в виде отдельного модуля, состоящего из низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, у которой множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 17 четного или нечетного количества рядов и модулей проходят сквозь однородное магнитное поле четного или нечетного количества магнитных систем статора без каких-либо изменений напряжения и тока в многовитковых обмотках первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 17, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.Первая в мире модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01, фиг.1, была изобретена на основании открытия второго этапа механизма автономного вращения планет Солнечной системы. Механизм запуска и первый этап автономного вращения магнитных систем, находящихся в пространстве, хорошо описан в заявках2005129781/06 (033405) от 28 сентября 2005 года,2005140396/06 (033405) от 26 декабря 2005 года.Данные заявки, в которых описаны устройство вращения магнитных систем Белашова, выполненное в виде первой в мире действующей модели электрической машины постоянного тока ЭМПТБ-01, и механизм автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве, были признаны промышленно неприменимыми в Российской Федерации.Второй этап работы механизма автономного вращения активных планет Солнечной системы, фиг 7, состоит из материального тела 59 (например, планеты Земля), содержащего внешнюю оболочку 60 (земная кора) и внутреннюю оболочку 61 (ядро планеты), между которыми расположен промежуточный слой Белашова 62 (состоящий из жидкой субстанции магмы с обломками литосферы), имеющий среднюю линию 63. Вследствие движения жидкой субстанции магмы с обломками литосферы, внутри материального тела 59, которое постоянно вращается, произошло расширение промежуточного слоя Белашова 62 в его экваториальной части. Из этого следует, что ширина промежуточного слоя Белашова 62 на экваторе 64 материального тела 59 больше чем высота промежуточного слоя Белашова 62 на полюсах 65. В результате этих изменений протяженность средней линии промежуточного слоя 63 на экваторе 64 материального тела 59 больше чем на полюсах 65. Из-за этого расстояние от средней линии промежуточного слоя 63 до кромки внешнего основания материального тела 59 на экваторе 64 будет больше, чем расстояние от средней линии промежуточного слоя 63 до кромки внешнего основания на полюсах 65. Изменение расстояния от средней линии промежуточного слоя 63 влияет на ускорение свободного падения тел в пространстве на экваторе и северном или южном полюсе, что экспериментально подтверждено и доказано. Перемещение промежуточного слоя Белашова 62, состоящего из жидкой субстанции магмы с обломками литосферы, внутри материального тела 59 происходит под угловым смещением 66. Наклон углового смещения 66 перемещения промежуточного слоя Белашова 62 расположен между географическим полюсом 67 и северным магнитным полюсом 68 материального тела 59. В ранее указанных заявках подробно изложены все этапы формирования магнитных полюсов, где северный магнитный полюс 68 и южный магнитный полюс 69 расположены на внутренней части внешней оболочки 60. Вследствие неравномерного перемещения промежуточного слоя Белашова 62 происходит небольшой дрейф углового смещения 66 магнитного полюса 68 материального тела 59. Необходимо особо подчеркнуть, что при увеличении массы внешней оболочки 60, уменьшения ширины, увеличения плотности и изменения наклона углового смещения 66 промежуточного слоя Белашова 62, будет меняться скорость вращения материального тела 59, находящегося в пространстве 70, а вследствие этого, и ускорение свободного падения тел в пространстве.Формирование и работа второго этапа механизма автономного вращения одной магнитной системы материального тела 59, фиг.8, имеющего северный магнитный полюс 68 и южный магнитный полюс 69, осуществляется посредством взаимодействия внешней оболочки 60 и внутренней оболочкой ядра 61 через промежуточный слой Белашова 62. Промежуточный слой Белашова 62 состоит из внешней части, где происходит турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, и нижней части, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы, которые в хаотическом порядке из верхней части промежуточного слоя Белашова 62 могут свободно переходить через среднюю линию промежуточного слоя 63 на нижнюю часть и обратно. Турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы создает множество вихревых эллиптических колец 72, которые являются проводником электрического тока и перемещаются против часовой стрелки 73 в верхней части промежуточного слоя Белашова 62. Ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71 осуществляется по сложной траектории 74, имеющей наклон углового смещения 66, в нижней части промежуточного слоя Велашова 62. Необходимо подчеркнуть, что основной магнитный поток от северного полюса 68 на южный магнитный полюс 69 перемещается по внутренней части внешней оболочки 60, ниже поверхности Мохоровичича 75. Так как жидкая субстанция магмы является проводником электрического тока, то по правилу правой руки, которое заключается в следующем, если ладонь правой руки 76 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 73 в магнитном поле вихревых эллиптических колец 72, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 77, которая будет направлена во внутрь промежуточного слоя Белашова 62. Возникновение индуктированной эдс 77 происходит на восходящей части дуги вихревых эллиптических колец 72, которая примыкает к внутренней части внешней оболочки 60. Далее по правилу левой руки, если левую руку 78 расположить в магнитное поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока 77, то отогнутый большой палец укажет направление силы 79, действующей на проводник. Возникновение вектора силы 79 происходит на нисходящей части дуги вихревых эллиптических колец 72, которая примыкает к внутренней части внешней оболочки 60. В данном случае вектор силы 79 промежуточного слоя Белашова 62 будет направлен по часовой стрелке, а вектор силы внешней оболочки 60 будет направлен против часовой стрелки 80, который заставит перемещаться внутреннюю оболочку ядра 61 по часовой стрелке 81. При этом необходимо напомнить, что механизм образования геопатогенных зон в сфере материального тела 59 действует по тому же принципу. Например, в твердом углублении 82 внешней оболочки 60 образовался вихрь 83, который является проводником электрического тока, где жидкая субстанция магмы с обломками литосферы 71 перемещается по часовой стрелке 84. Если ладонь правой руки 85 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 84 в магнитном поле внешней оболочки 60, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 86, которая будет направлена на кромку внешнего основания 60 материального тела 59. В связи с тем, что в твердом углублении 82 нет возможности для использования индуктированной эдс, то вся ее энергия будет направлена на кромку внешнего основания 60, что влечет за собой образования цунами, торнадо и других неприятных последствий, которые хорошо изложены в описании ранее указанных заявок. При рассмотрении сил, действующих на внешнюю и внутреннюю оболочки инерционной системы материального тела 59, необходимо пользоваться вторым и третьим законами Ньютона, а также знать состав и плотность жидкой субстанции магмы в промежуточном слое Белашова 62.Формирование второго этапа механизма автономного вращения двух магнитных систем материального тела 59, имеющего северный магнитный полюс 68 и южный магнитный полюс 69 внешней оболочки 60.Северный магнитный полюс 68, фиг.2, внешней оболочки 60 взаимодействует с южным магнитным полюсом 87 внутренней оболочкой ядра 61. Южный магнитный полюс 69 внешней оболочки 60 взаимодействует с северным магнитным полюсом 88 внутренней оболочкой ядра 61. Работа второго этапа механизма автономного вращения двух магнитных систем материального тела 59, фиг.9, осуществляется посредством взаимодействия внешней оболочки 60 и внутренней оболочки ядра 61 через промежуточный слой Белашова 62. Промежуточный слой Велашова 62 состоит из внешней части 89, где происходит турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, средней части 90, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, и нижней части 91, где происходит турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, которые в хаотическом порядке из верхней части 89 промежуточного слоя Белашова 62 могут свободно переходить через среднюю часть 90 на нижнюю часть 91 и обратно. Турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71 внешней части 89 создает множество вихревых эллиптических колец 92, которые перемещаются против часовой стрелки 93. Ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71 в средней части 90 перемещается по сложной траектории 94, имеющей наклон углового смещения 66. Турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71 нижней части 91 создает множество вихревых эллиптических колец 95, которые перемещаются по часовой стрелке 96. Необходимо подчеркнуть, что основной магнитный поток от северного полюса 68 на южный магнитный полюс 69 перемещается по внутренней части внешней оболочки 60, а основной магнитный поток от северного полюса 88 на южный магнитный полюс 87 перемещается по внутренней и внешней частям внутренней оболочки ядра 61. Так как жидкая субстанция магмы с обломками литосферы 71 является проводником электрического тока, то по правилу правой руки, которое заключается в следующем: если ладонь правой руки 97 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 93 в магнитном поле вихревых эллиптических колец 92, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 98, которая будет направлена во внутрь промежуточного слоя Белашова 62. Возникновение индуктированной эдс 98 происходит на восходящей части дуги вихревых эллиптических колец 92, которые примыкают к внутренней части внешней оболочки 60. Далее по правилу левой руки, если левую руку 99 расположить в магнитное поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока 98, то отогнутый большой палец укажет направление силы 100, действующей на проводник. Возникновение вектора силы 100 происходит на нисходящей части дуги вихревых эллиптических колец 92, которые примыкают к средней части 90 промежуточного слоя Белашова 62. В данном случае вектор силы 100 внешней части 89 заставляет перемещаться среднюю часть 90, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71 по часовой стрелке 101, а вектор силы внешней оболочки 60 будет направлен против часовой стрелки 102. Так как жидкая субстанция магмы является проводником электрического тока, то по правилу правой руки, которое заключается в следующем: если ладонь правой руки 103 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 96 в магнитном поле вихревых эллиптических колец 95 магнитной системы внутренней оболочки ядра 61, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 104, которая будет направлена во внутрь промежуточного слоя Белашова 62. Возникновение индуктированной эдс 104 происходит на восходящей части дуги вихревых эллиптических колец 95, которые примыкают к внутренней оболочки ядра 61. Далее по правилу левой руки, если левую руку 105 расположить в магнитное поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока 104, то отогнутый большой палец укажет направление силы 106, действующей на проводник. Возникновение вектора силы 106 происходит на нисходящей части дуги вихревых эллиптических колец 95, которые примыкают к внутренней оболочки ядра 61. В данном случае вектор силы 106 нижней части 91 промежуточного слоя Белашова 62 заставляет перемещаться среднюю часть 90, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, по часовой стрелке 101, а вектор силы внутренней оболочки ядра 61 будет направлен против часовой стрелки 107. При рассмотрении сил, действующих на внешнюю и внутреннюю оболочки инерционной системы материального тела 59, необходимо пользоваться вторым и третьим законами Ньютона, а также знать состав и плотность жидкой или газообразной субстанции промежуточного слоя Белашова 62.Необходимо особо подчеркнуть, если по каким-либо причинам отсуствует внешняя часть 89 промежуточного слоя Белашова 62 или сильно ослаблена внешняя магнитная система с северным магнитным полюсом 68 и южным магнитным полюсом 69, то внешняя оболочка 60 материального тела 59 будет вращаться по часовой стрелке как планета Венера.Для проведения научно-исследовательских работ и доказательства работы механизма автономного вращения магнитных систем находящихся в пространстве был изготовлен действующий макет механизма вращения планет Солнечной системы, который имеет четыре степени подвижности и состоит из:- внешней оболочки с магнитной системой, которая расположена на элементах качения,- внутренней оболочки с магнитной системой, которая расположена на элементах качения,- промежуточного слоя Белашова, который расположен на элементах качения и отображает ламинарное течение жидкой субстанции магмы,- внутри промежуточного слоя Белашова на элементах качения расположены многовитковые обмотки, которые отображают турбулентное течение жидкой субстанции магмы,- в пространстве Солнечной системы материальные тела, к которым относятся планеты Земля, Венера, Марс и т.д., имеют пятую степень подвижности, это вращение материальных тел вокруг центральной звезды Солнца.После подачи постоянного напряжения на многовитковые обмотки промежуточного слоя Белашова они начинают вращаться между внутренним магнитным полем внешней оболочки и внешним магнитным полем внутренней оболочки однородного магнитного поля. Магнитное поле многовитковых обмоток приводит во вращение внутреннюю и внешнюю оболочки, которые направлены в разные стороны, в зависимости от полярности магнитных систем внешних и внутренних оболочек или направления движения тока в проводниках многовитковых обмоток.При проведении научно-исследовательских работ на действующем макете были выявлены следующие закономерности. В зависимости от массы внешней и внутренней оболочек макета, промежуточный слой Белашова 62 тоже начинает вращение, при этом направление вращения промежуточного слоя зависит от массы внутренней или внешней оболочки макета.Необходимо особо подчеркнуть, что макет механизма вращения планет Солнечной системы работает от одной внутренней магнитной системы или одной внешней магнитной системы. В ранее указанных заявках подробно изложены поэтапные механизмы образования планет Солнечной системы из горячего материального тела, расположенного в пространстве:- механизм остывания материального тела, находящегося в пространстве,- механизм образования и получения термоэлектричества в сфере материального тела, находящегося в пространстве,- механизм образования и получения магнитного поля в сфере материального тела, находящегося в пространстве,- механизм образования магнитных полюсов в сфере материального тела, находящегося в пространстве,- механизм запуска и начала вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящегося в пространстве, против часовой стрелки на примере планеты Земля,- механизм размещения планет Солнечной системы, имеющих магнитное поле, в одной плоскости космического пространства,- механизм автономного вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящегося в пространстве, против часовой стрелки на примере планеты Земля,- механизм образования землетрясений в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования вулканической деятельности в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования геопатогенных зон в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования цунами в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования торнадо в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм запуска и начала вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящейся в пространстве, по часовой стрелке, на примере планеты Венера,- механизм автономного вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящейся в пространстве, по часовой стрелке, на примере планеты Венера,- механизм вращения планет и Галактик по эллиптической орбите. Эти явления материального мира, которые происходили на планетах нашей системы, полностью доказаны по существующим законам физики и подтверждены новыми законами Белашова.На базе работы первого в мире действующего макета механизма вращения планет Солнечной системы была изобретена и изготовлена модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01 у которой множество многовитковых обмоток дискового диэлектрического ротора, не меняя направление тока в проводниках, проходят сквозь один или множество постоянных подковообразных магнитов. Магниты полюсов системы возбуждения статора каждого ряда могут иметь разное направление движения магнитных потоков.Модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01, как и механизм автономного вращения планет Солнечной системы нашей Галактики, может одновременно одной обмоткой индуктировать эдс, а другой при помощи выработанной эдс производить вращение магнитных систем.Модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01, имеющая систему возбуждения статора, состоящую из постоянных магнитов, работает от источника постоянного тока следующим образом.При подаче постоянного напряжения на соединительную клемму 30 положительный сигнал постоянного тока через токопроводящую подпружиненную щетку 27, токосъемное кольцо 22, проводник 45, контакт 44 и проводник 43 поступает на множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 17, которые могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Далее положительный сигнал постоянного тока через множество многовитковых обмоток первого ряда 16, проводник 46, контакт 47 и проводник 48 поступает на множество контактных пластин 49 и через токопроводящую подпружиненную щетку 26 выходит на соединительную клемму 31. При нахождении рабочих частей обмоток 33 множества многовитковых обмоток первого ряда 16 в рабочих секторах 32, где расположены первая магнитная система статора левого основания корпуса 5, имеющая магнит северного полюса 10, и вторая магнитная система правого основания корпуса 7, имеющая магнит южного полюса 14, по правилу левой руки многовитковые обмотки первого ряда 16 начинают перемещаться по часовой стрелке 55. На фиг.3 изображен график постоянного тока первого ряда множества многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины. Далее положительный сигнал постоянного тока через множество многовитковых обмоток второго ряда 17, проводник 50, контакт 51, проводник 52 поступает на множество контактных пластин 53 и через токопроводящую подпружиненную щетку 26 выходит на соединительную клемму 31. При нахождении рабочих частей обмоток 37 множества многовитковых обмоток второго ряда 17 в рабочих секторах 32, где расположены первая магнитная система статора левого основания корпуса 5, имеющая магнит южного полюса 11, и вторая магнитная система правого основания корпуса 7, имеющая магнит северного полюса 13, по правилу левой руки многовитковые обмотки второго ряда 17 начинают перемещаться по часовой стрелке 55. На фиг.4 изображен график постоянного тока второго ряда множества многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины. Правило левой руки гласит, если взять левую руку и расположить ее в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник. Для вращения дискового диэлектрического ротора по часовой стрелке 55 направление движения тока в множестве многовитковых обмоток первого ряда 16 должно быть против часовой стрелки 56, а направление движения тока в множестве многовитковых обмоток второго ряда 17 должно быть по часовой стрелке 57. На фиг.5 изображен график постоянного тока первого и второго рядов четного или нечетного количества многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины, которые соединены последовательно. Рабочие части многовитковых обмоток первого ряда 33 и рабочие части многовитковых обмоток второго ряда 37 расположены в чередующейся последовательности каждого рабочего сектора 32. На фиг.6 изображен график постоянного тока первого и второго рядов четного или нечетного количества многовитковых обмоток модульно-дисковой универсальной электрической машины, которые соединены параллельно. Рабочие части многовитковых обмоток первого ряда 33 и рабочие части многовитковых обмоток второго ряда 37 расположены в одном рабочем секторе 32, но в чередующейся последовательности. Быстросъемный коллектор 20 при помощи контактных пластин 49 и контактных пластин 53 объединяет выходной сигнал постоянного тока четного или нечетного количества многовитковых обмоток первого ряда 16 и выходной сигнал постоянного тока четного или нечетного количества многовитковых обмоток второго ряда 17 в одну составляющую. Причем вход и выход четного или нечетного количества многовитковых обмоток первого ряда 16 и четного или нечетного количества многовитковых обмоток второго ряда 17 через первую магнитную систему статора левого основания корпуса 5 и вторую магнитную систему статора правого основания корпуса 7 будет происходить беспрепятственно из любого положения ротора. Максимальное количество первых магнитных систем статора левого основания корпуса 5 и вторых магнитных систем статора правого основания корпуса 7 должно быть в два раза меньше количества рабочих секторов 32.Модульно-дисковые универсальные электрические машины Белашова с диэлектрическим (диамагнитным) ротором обладают большим преимуществом перед электрическими машинами, у которых ротор выполнен из ферромагнитного материала, тем, что:- имеют хорошее охлаждение,- имеют модульную конструкцию,- имеют высокую степень надежности,- имеют надежное сопротивление изоляции,- имеют небольшие габариты и небольшой вес,- имеют прямоугольный сигнал импульсного напряжения и тока,- могут легко регулироваться по току и напряжению,- могут иметь систему слежения и регулирования, которая способна автоматически изменять параметры электрической машины,- могут иметь порог чувствительности менее одного Вольта,- могут вращаться со скоростью меньше одного оборота в минуту,- могут быть изготовлены от нескольких Вт до сотен кВт,- могут работать в воде или других агрессивных жидкостях в незащищенном виде,- диэлектрический ротор не имеет потерь на гистерезис,- диэлектрический ротор не имеет потерь на вихревые токи,- диэлектрический ротор не имеет потерь на реактивное сопротивление якоря.Для реверсивного вращения модульно-дисковой универсальной электрической машины от источника постоянного тока необходимо изменить направление движения тока в четном или нечетном количестве многовитковых обмоток первого ряда 16 и четном или нечетном количестве многовитковых обмоток второго ряда 17 диэлектрического ротора 15.Модульно-дисковая универсальная электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01, имеющая систему возбуждения статора, состоящую из электромагнитов, работает от источника переменного тока следующим образом.Все магнитные системы модульно-дисковой универсальной электрической машины должны быть выполнены на электромагнитах, тогда при изменении полярности на четном или нечетном количестве многовитковых обмоткок первого ряда 16 и четном или нечетном количестве многовитковых обмоток второго ряда 17 и всех магнитных системах статора левого основания корпуса 5 и правого основания корпуса 7 модульно-дисковая универсальная электрическая машина будет работать от сети переменного тока любой частоты.Ротор модульно-дисковой универсальной электрической машины Белашова МДУЭМБ-01, имеющий два ряда многовитковых обмоток, может при помощи первого ряда многовитковых обмоток вращаться от источника постоянного тока, а при помощи второго ряда многовитковых обмоток выдавать эдс постоянного тока, причем затраченная работа на вращение диэлектрического ротора в магнитном поле будет всегда больше чем выработанная эдс постоянного тока.Раньше не было электрических машин, у которых амплитуда и форма сигнала постоянного тока множества многовитковых обмоток ротора не меняла своих характеристик за время прохождения их через магнитное поле одной или множества магнитных систем статора, поэтому не было необходимости применять на практике законы и математические формулы Белашова. Сейчас, после изобретения МДУЭМБ-01, нужно будет делать полный перерасчет кпд всех выпускаемых электрических машин.В роторе модульно-дисковой универсальной электрической машине МДУЭМБ-01 нет стальных магнитопроводов, как у первой в мире электрической машины ЭМПТБ-01. Электрические машины со стальным магнитопроводом ротора не могут конкурировать с электрическими машинами, имеющими диэлектрический ротор.Сверхскоростные и низкооборотные модульно-дисковые универсальные электрические машины Белашова МДУЭМБ-01 не имеют индуктивного сопротивления многовитковых обмоток ротора на любой частоте.Краткие технические характеристики макета МДУЭМБ-01:- масса ротора МДУЭМБ-01 = 200 г,- диаметр дискового ротора МДУЭМБ-01 = 175 мм,- количество рабочих рядов многовитковых обмоток – 1,- порог чувствительности электрической машины, при котором происходит начальное вращение ротора, меньше 1 В,- при 1,5 В количество оборотов электрической машины достигает 108 об/мин,- при 12,8 В количество оборотов электрической машины достигает 1400 об/мин.Макет выполнен в открытом исполнении и наглядно показывает, что движение тока в многовитковых обмотках происходит в одном направлении.Модульно-дисковая универсальная электрическая машина имеет большой кпд, так как все многовитковые обмотки ротора работают одновременно по всему диаметру от сигнала постоянного или переменного тока. Магнитные системы электрической машины могут быть расположены на статоре или роторе, могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов или их сочетанием. Электрическая машина хорошо регулируется по напряжению и по току. Согласно первому закону Белашова в области формирования и измерения электрических сигналов постоянного тока, который гласит, что максимальная форма сигнала постоянного тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна максимальной геометрической форме сигнала постоянного тока, у которого амплитуда сигнала не меняет свои характеристики во времени, всегда выше, чем у электрических машин обмотки, которые работают по сигналу переменного тока или третьего закона Белашова. Согласно третьему закону Белашова, в области формирования и измерения электрических сигналов переменного тока, эффективное значение разнообразных форм сигнала переменного тока в замкнутой цепи прямо пропорционально геометрической форме сигнала переменного тока и обратно пропорционально времени его прохождения. См. законы и формулы Белашова в патенте Российской Федерации 2175807, которые поясняют, почему универсальные электрические машины Белашова отличаются от обычных электрических машин постоянного или переменного тока.Изобретение позволяет создать в энергетике, промышленности и народном хозяйстве новые типы электрических машин постоянного или переменного тока, а также пересмотреть законы и математические формулы в электротехнике, которые определяют кпд электрических машин, технических сооружений и других электромеханических устройств и механизмов.Источники инфориации1. Книга "Единицы физических величин и их размерность", автор Л.А.Сена, издательство Наука. Главная редакция физико-математической литературы, г. Москва, 1988 год.2. Книга "Физика, справочные материалы", автор О.Ф.Кабардин, издательство Просвещение, г. Москва, 1988 год.3. Книга "Электротехника с основами промышленной электроники", авторы В.Е.Китаев и Л.С.Шляпинтох, издательство Высшая школа, г. Москва, 1973 год. Формула изобретения 1. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина, содержащая статор с магнитной системой возбуждения, включающей магнитопроводы, магниты северного и южного полюса, ротор с многовитковыми обмотками, выполненный из парамагнитного или диамагнитного материала, составной коллектор с контактными пластинами, щеткодержатель со щетками, систему автоматического слежения и регулирования, а также элементы качения или скольжения, через которые статор взаимодействует с валом ротора, отличающаяся тем, что содержит съемный модуль, состоящий из левого и правого основания корпуса, имеющего съемный вал, средство фиксации съемного вала, устройство крепления модулей, подвижную жесткость с дисковым диэлектрическим ротором, имеющего четное или нечетное количество рядов, состоящих из множества многовитковых обмоток, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами, и токосъемным кольцом быстросъемного составного коллектора, щеточным механизмом, имеющим токопроводящие подпружиненные щетки, устройством передачи электрической энергии, юстировочным устройством и системой автоматического регулирования и управления, взаимодействующих с внутренней частью левого и правого основания корпуса, где размещено четное или нечетное количество рядов магнитных систем возбуждения статора, расположенных через равномерные промежутки и взаимодействующих между собой противоположными полюсами, где на левом и правом внешнем основании подвижной жесткости размещены элементы качения или скольжения, которые связаны с левым и правым основанием корпуса, а внутреннее основание подвижной жесткости взаимодействует со съемным валом через средство фиксации съемного вала, где дисковый диэлектрический ротор, закрепленный на подвижной жесткости, разделен на множество секторов, которые расположены через равномерные промежутки, а внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток имеют рабочую и не рабочие части обмоток, где множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников, где четное или нечетное количество рядов магнитных систем возбуждения статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием, причем модульно-дисковая универсальная электрическая машина может быть выполнена в виде отдельного модуля, состоящего из низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем статора, без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.2. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что для точного вхождения четного или нечетного количества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор не рабочие контактные пластины быстросъемного коллектора должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки.3. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что для точного вхождения четного или нечетного количества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор, юстировочное устройство и система автоматического регулирования и управления механически и электрически связана с токопроводящей подпружиненной щеткой.4. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что рабочая часть четного или нечетного количества многовитковых обмоток должна соответствовать высоте каждого магнита южного или северного полюса.5. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрический ротор выполнен в виде цилиндра.6. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что в цепи быстросъемного составного коллектора используется электронный коммутатор.7. Модульно-дисковая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что сектора ротора изолированы друг от друга и имеют систему теплообмена.

(51)  МПК H02K23/30   (2006.01)H02K23/26   (2006.01)H02K15/09   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2007128738/09, 03.11.2005 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 03.11.2005 (30) Конвенционный приоритет: 27.12.2004 DE 102004062813.0 (43) Дата публикации заявки: 10.02.2009 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: WO 0221665 A2, 14.03.2002. RU 2079953 C1, 20.05.1997. RU 2122270 C1, 20.11.1998. SU 1638766 A1, 30.03.1991. RU 2220489 C1, 27.12.2003. DE 1975279 C1, 26.08.1999. US 4532449 A, 30.07.1985. EP 1489724 A, 22.12.2004. JP 2002-341892 A, 08.12.2000. JP 11-341722 A, 10.12.1999. (85) Дата перевода заявки PCT на национальную фазу: 27.07.2007 (86) Заявка PCT: EP 2005/055718 20051103 (87) Публикация PCT: WO 2006/069842 20060706 Адрес для переписки: 101000, Москва, М.Златоустинский пер., д.10, кв.15, "ЕВРОМАРКПАТ", пат.пов. И.А.Веселицкой, рег. 0011
(72) Автор(ы): Геральд РОС (DE) (73) Патентообладатель(и):

РОБЕРТ БОШ ГМБХ

(DE)

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБМОТКИ РОТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

(57) Реферат: Изобретение относится к области электротехники и касается технологии изготовления обмотки ротора электрических машин. Предлагается способ изготовления обмотки ротора электрической машины (10), содержащей, по меньшей мере, четыре расположенных в статоре (11) полюса (Р) возбуждения, коллекторный ротор (13), имеющий расположенные по окружности пазы и полюсные зубцы (Z), число которых отличается от числа полюсов возбуждения, секции (S) обмотки и столько же коллекторных пластин (L), число которых, по меньшей мере, в два раза больше числа полюсных зубцов (Z). При намотке секций (S) на полюсные зубцы обмоточным проводом в непрерывном режиме после закрепления обмоточного провода (17) на начальной пластине (La) на первом полюсе – зубце (Z1) наматывают первую секцию (S1) обмотки с выбираемым угловым сдвигом (0) относительно начальной пластины (La), затем обмоточный провод (17) с заданной шагом (Y) по коллектору закрепляют на другой коллекторной пластине (L), являющейся для намотанной секции конечной пластиной (Le), затем последовательно с каждой коллекторной пластины (L) наматывают секцию (S) обмотки на полюсный зубец (Z) с наименьшим отклонением (Wf) выбранного углового сдвига (0) от определяемого полюсным делением статора электрического угла, после чего обмоточный провод (17) вводят в контакт с другой пластиной (Le), отстоящей на заданный шаг (Y) по коллектору до тех пор, пока на полюсных зубцах (Z) не будут намотаны все секции (S) обмотки. Технический результат – обеспечение малых пульсаций вращающего момента и длительного срока службы за счет оптимальной коммутации секций (S) обмотки. 14 з.п. ф-лы, 10 ил. Область техники, к которой относится изобретениеИзобретение относится к способу изготовления обмотки ротора электрической машины.Уровень техникиИз DE 19757279 С1 известно использование в четырехполюсном электродвигателе коллекторного ротора (якоря) с 12 коллекторными пластинами и 12 присоединенными к ним секциями обмотки для достижения малой пульсации вращающего момента и хорошей коммутации. При этом диаметрально противоположные друг другу пластины соединены между собой контактными перемычками, чтобы сделать электропитание ротора симметричным и гарантировать его только с одной щеточной парой. В таких машинах ток в обмотке ротора распределяется не по двум ветвям обмоток, а за счет контактных перемычек по четырем ветвям обмоток с тем недостатком, что в каждой ветви последовательно включена только половина секций. Из-за этого соответственно возрастает коммутационное напряжение в катушках. Следствием этого являются повышенный износ угольных щеток на коллекторе и, тем самым, соответствующее ограничение срока службы или ресурса электродвигателя. Кроме того, секции ротора наматываются на три полюсных зубца каждая, вследствие чего их лобовые части пересекаются на торцевых сторонах ротора. Это увеличивает вылет головок секций и удлиняет соединения между головками, которые являются материалоемкими и приводят к высоким тепловым потерям.Из патента US обмотки 4532449 известна четырехполюсная электрическая машина с коллекторным ротором, в котором число секций обмотки составляет только половину числа коллекторных пластин. Здесь пять секций питаются от одной щеточной пары через 10 пластин. При этом секции непрерывно наматывают в виде секций обмотки, при этом при переходе от одной секции к следующей один полюсный зубец пропускают. Начало и конец секций вводят в контакт с пластинами, между которыми произвольной остается по одной пластине. Для электропитания секций эти свободные пластины соединяются контактными перемычками с противоположными им пластинами, находящимися в соединении с секциями обмотки. Это решение имеет тот недостаток, что за счет повышенного напряжения между коллекторными пластинами при наличии пяти вместо двенадцати секций возникает усиленное искрение под щетками, которое снижает долговечность коллектора и, тем самым, сокращает срок службы машины.Раскрытие изобретенияВ основу настоящего изобретения была положена задача улучшения коммутации в электрических машинах с большим числом полюсов, имеющих секции обмотки на полюсных зубцах, что позволило бы повысить долговечность машины.Предлагаемый в изобретении способ изготовления обмотки ротора электрической машины, характеризуемый отличительными признаками п.1 формулы изобретения, имеет то преимущество, что намотанные на полюсных зубцах и равномерно распределенные секции обмотки занимают в отношении полюсного деления (шага) статора положение с как можно меньшим отклонением от электрического угла. Это позволяет свести к минимуму коммутационные потери, а также радиально действующие силы на роторе и, тем самым, повысить срок службы машины. Кроме того, за счет использования секций обмотки можно избежать выдающихся и длинных соединений лобовых частей. За счет одинакового четного числа секций обмотки и коллекторных пластин секции равномерно распределяются только по двум ветвям.В зависимых пунктах формулы изобретения раскрыты частные и предпочтительные варианты осуществления способа, охарактеризованного признаками независимого пункта.Так, простое и рентабельное изготовление обмотки ротора достигается за счет того, что несколько секций обмотки, а предпочтительно – все секции обмотки, наматывают друг за другом одним обмоточным проводом, не прерывая его, и начало и конец секций обмотки вводят в контакт с соответствующими коллекторными пластинами по типу волновой обмотки в одном и том же направлении намотки с заданным шагом по коллектору, причем концевая пластина предыдущей секции образует начальную пластину для следующей наматываемой секции. При этом шаг Y намотки секций обмотки по коллектору предпочтительно задавать в зависимости от числа 1 пластин и числа p пар полюсов статора из условия: |Y-1/p|0,5. Кроме того, простым образом выводной конец первой секции обмотки вводят в контакт с пластиной, которая предварительно была определена по уравнению Le1=(La1+Y) по модулю 1 и которая для следующей наматываемой секции обмотки является начальной пластиной. После этого каждую следующую секцию обмотки вводят в контакт с пластинами коллектора с заданным шагом Y по коллектору.Чтобы найти положение для каждой секции обмотки, оптимальное в плане полюсного деления статора, в частном варианте осуществления изобретения каждый раз перед намоткой следующей секции обмотки сначала определяют отклонение заданного углового сдвига от определяемого полюсным делением электрического угла для каждого из полюсных зубцов ротора, затем сравнивают полученные абсолютные значения углового отклонения друг с другом, путем этого сравнения определяют полюсный зубец с наименьшим отклонением от электрического угла и позднее на этот полюсный зубец наматывают следующую секцию обмотки. С этой целью в частном варианте осуществления изобретения предлагается определять для каждого полюсного зубца отклонение Wf от электрического угла как косинус периодически повторяющегося по отношению к числу пар полюсов углового отклонения по следующему уравнению:Wf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)],где множитель М=s/z обозначает число секций обмотки на полюсный зубец, s – общее число секций обмотки, z – число полюсных зубцов, a j – соответствующий полюсный зубец. Определение наименьшего отклонения заданного углового сдвига от электрического угла в случае применения электронных вычислительных машин упрощается, если определять и сравнивать между собой значения косинуса отклонений от электрического угла, причем следующую секцию обмотки наматывают на полюсный зубец с наибольшим абсолютным значением косинуса отклонения от электрического угла. Кроме того, при этом направление намотки секций обмотки может определяться по знаку значения косинуса отклонения от электрического угла. Поскольку при наличии множества полюсных зубцов для нескольких полюсных зубцов могут определиться равные отклонения от электрического угла, для достижения коротких соединений между пластинами и секциями обмотки предлагается наматывать секции обмотки на соответствующий полюсный зубец, находящийся в зоне между начальной и конечной пластинами секций обмотки. Далее для достижения равномерного распределения секций обмотки по всем полюсным зубцам предлагается наматывать каждую секцию обмотки на следующий полюсный зубец, еще не несущий на себе заданное число секций обмотки. Во избежание длинных соединений между пластинами и секциями обмотки на стороне коллектора ротора 13 предлагается обмоточный провод между начальной или конечной пластиной и секцией обмотки пропускать между двумя расположенными ближе полюсными зубцами к задней стороне якоря, оттуда, в частности, между двумя другими полюсными зубцами обратно на переднюю сторону, а затем к секции обмотки или пластине.Для реализации приведенных выше стадий способа предусмотрена возможность определения начальной пластины и конечной пластины, а также полюсного зубца и направления намотки секций обмотки с помощью компьютера по таблице обмотки, которую вводят в намоточный автомат и которая отрабатывается им при намотке секций обмотки.В целесообразном частном варианте осуществления изобретения применительно к шестиполюсной электрической машине на ее роторе с помощью намоточного автомата на десяти полюсных зубцах непрерывно наматывают друг за другом двадцать секций обмотки и при шаге по коллектору в семь пластин секции обмотки вводят в контакт с двадцатью пластинами коллектора.Для четырехполюсной электрической машины на ее роторе с помощью намоточного автомата на пяти полюсных зубцах непрерывно наматывают друг за другом пятнадцать секций обмотки и при шаге по коллектору в восемь пластин секции обмотки вводят в контакт с пятнадцатью пластинами коллектора.Для восьмиполюсной электрической машины на ее роторе с помощью намоточного автомата на девяти полюсных зубцах непрерывно наматывают друг за другом двадцать семь секций обмотки и при шаге по коллектору в семь пластин секции обмотки вводят в контакт с двадцатью семью пластинами коллектора.Для десятиполюсной электрической машины на ее роторе с помощью намоточного автомата на двенадцати полюсных зубцах непрерывно наматывают друг за другом двадцать четыре секции обмотки и при шаге по коллектору в пять пластин секции обмотки вводят в контакт с двадцатью четырьмя пластинами коллектора.Краткое описание чертежейНиже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:на фиг.1 – схематичное изображение предлагаемой в изобретении электрической машины при виде спереди,на фиг.2 – развертка машины, показанной фиг.1, в схематичном изображении с первой секцией обмотки,на фиг.3 – таблица обмотки, составленная предлагаемым в изобретении способом, в первом варианте осуществления изобретения,на фиг.4(а)-4(г) – в схематичном изображении изготовление обмотки ротора по таблице обмотки, показанной фиг.3 четырьмя этапами (а)-(г),на фиг.5 – таблица обмотки для второго примера осуществления изобретения,на фиг.6 – схематичное изображение машины с изготовлением первых четырех секций обмотки по таблице обмотки, показанной на фиг.5,на фиг.7 – таблица обмотки для третьего варианта осуществления изобретения,на фиг.8 – электрическая машина в схематичном изображении с первыми четырьмя секциями обмотки, изготовленными по таблице обмотки, показанной на фиг.7,на фиг.9 – таблица обмотки для четвертого варианта осуществления изобретения,на фиг.10 – электрическая машина в схематичном представлении с первыми четырьмя секциями обмотки, изготовленными по таблице обмотки, показанной на фиг.9.Осуществление изобретенияНа фиг.1 для первого варианта осуществления изобретения схематично в виде спереди изображен и обозначен поз.10 возбуждаемый постоянными магнитами шестиполюсный электродвигатель постоянного тока, представляющий собой пример электрической машины. Такие машины используются предпочтительно для сервоприводов, вентиляторов и т.п. в автомобилях и при высоких нагрузках должны надежно работать, по возможности, в течение всего срока службы автомобиля. В соответствии с этим их конструкция должна быть максимально прочной. Электрическая машина 10 содержит шестиполюсный статор 11, который через рабочий воздушный зазор 12 взаимодействует с коллекторным ротором или якорем 13, называемым ниже обобщенно просто ротором. Ротор 13 состоит из шихтованного пакета 14, закрепленного на опертом с обеих сторон валу 15. По окружности периферии шихтованного пакета 14 расположены десять равномерно распределенных полюсных зубцов Z, между которыми выполнены пазы для размещения, в общей сложности, двадцати секций S обмотки 18 ротора. При этом секции S обмотки навиты намоточным автоматом попарно вокруг каждого полюсного зубца Z. При этом секции S обмотки особым образом соединены с коллектором 16, надетым на передней торцевой стороне шихтованного пакета 14 на вал 15 ротора. Коллектор 16 содержит двадцать равномерно распределенных по окружности пластин L, взаимодействующих с двумя неподвижными угольными щетками В1, В2. Угольные щетки смещены по отношению друг к другу на 180° и при работе электрической машины питаются постоянным током. При этом десять полюсных зубцов Z ротора 13 взаимодействуют с тремя парами p полюсов возбуждения статора 11. Чтобы достичь минимальной пульсации вращающего момента электрической машины, число полюсных зубцов отличается от числа полюсов возбуждения.На фиг.2 схематично изображена развертка электродвигателя 10 постоянного тока, показанного на фиг.1, с помощью которой более подробно поясняется способ намотки для изготовления и расположения секций S обмотки на полюсных зубцах Z ротора 13. На рассматриваемой фигуре показаны шестиполюсный статор 11, десять полюсных зубцов Z1-Z10, первая секция S1 обмотки и двадцать пластин L1-L20 коллектора 16. Положение первой секции обмотки выбирается произвольно и приходится в данном случае на первый полюсный зубец Z1. Далее первый полюсный зубец Z1 с первой секцией S1 обмотки соотносится с серединой северного полюса статора 11. Это соответствие также произвольно выбирается. Кроме того, также произвольно выбираемое соответствие коллекторных пластин L и полюсных зубцов Z выбирается в данном случае таким образом, чтобы первый полюсный зубец Z1 находился точно на высоте щели между пластинами L5, L6 коллектора 16. Эта позиция должна иметь на фиг.2 на окружности угловое положение =0°. Из этого следует, что соседний южный полюс статора 11 находится в положении 60°, соседний полюсный зубец Z2 находится в положении 36°, а следующая щель между пластинами находится в положении 18°. Далее установлено, что все секции S обмотки своим началом вводят в контакт с начальной пластиной La, a своим концом – с конечной пластиной Le. На фиг.2 пластина L2 для первой секции S1 обмотки образует произвольно выбираемую начальную пластину La1. Следовательно, с учетом положения выбранной в данном случае пластины L2 между начальной пластиной La1 секции S1 обмотки и предусмотренным для этой секции полюсным зубцом Z1 возникает угловой сдвиг 0, составляющий 63°. На фиг.2 оптимальное положение секции S1 обмотки находится посередине под полюсом (северным полюсом) статора 11. Для этого положения отклонение от электрического угла нулевое: Wf=0°.Чтобы секции S обмотки можно было непрерывно наматывать на полюсные зубцы Z по типу волновой обмотки, для всех секций S обмотки устанавливается шаг Y по коллектору, который гарантирует возможность введения выводного конца каждой секции обмотки в контакт со свободной пластиной L. На фиг.2 шаг Y по коллектору предусмотрен в семь пластин, т.е. Y=7. Для составления таблицы обмотки на фиг.3 предлагаемым в изобретении способом сначала даются следующие определения:p = число пар полюсовz = число зубцов1 = число пластинs = число секций обмоткиМ = множитель = 1/z=s/zY = шаг по коллекторуWf = отклонение от электрического угла (отклонение от оптимального положения секций S)Wz = число витков секций S обмоткиi = соответствующая секция 1, 2, 3s обмоткиj = соответствующий полюсный зубец 1, 2, 3zКроме того, для составления схемы намотки должны быть выполнены следующие условия:p>1p<z<4рz2pz3pМ>1Мцелочисленные кратные рМцелочисленные делители р1=s=M*z|Y-1/p|0,5Все секции вводят в контакт с начальной La и конечной Le пластинами. При этом после произвольного назначения первой начальной пластины La1 для всех i-тых секций начальные и конечные пластины определяются уравнением:и Lei=(Lai+Y)mod1.Диапазон модульных значений для пластин 1 составляет в этом примере с двадцатью пластинами от S1 до S20.Тогда для каждой следующей секции S обмотки ротора 13 при первом проходе для каждого полюсного зубца z определяется угловое отклонение от оптимального – с точки зрения развития вращающего момента и минимизации искрения под щетками – положения, а именно начиная с первой секции S1 обмотки с таким угловым отклонением 0°. Следовательно, для изображенной на фиг.2 штриховой линией второй секции S2 обмотки оптимальным положением с угловым сдвигом 0=63° относительно начальной пластины L9 было бы положение между полюсными зубцами Z4 и Z5, как это обозначено пунктиром. Другие оптимальные положения смещены по отношению друг к другу соответственно на один полюсный шаг (360°/2р), т.е. на 60°. Однако полюсные зубцы, имеющиеся в распоряжении для второй секции S2 обмотки, расположены с отклонением от оптимальных положений, определяемых полюсным делением, называемым отклонением от электрического угла. Поэтому для каждой секции обмотки должен быть найден полюсный зубец с наименьшим отклонением от одного из оптимальных положений. При этом для упрощения расчета определяют значение косинуса периодически изменяющегося относительно пары полюсов отклонения каждой следующей секции от электрического угла для каждого полюсного зубца по уравнению:На следующем проходе определенные для i-той секции обмотки отклонения Wf от электрического угла на j-тых зубцах сравниваются между собой, чтобы определить полюсный зубец Z или полюсные зубцы Z с наибольшим значением косинуса отклонения Wf от электрического угла. Это осуществляется по уравнению:где Wfmax является наибольшим, предварительно определенным сравнительным значением для i-той секции обмотки.Знак определенных по уравнению (2) отклонений Wf от электрического угла указывает, приведено ли оптимальное положение секции обмотки к северному или южному полюсу статора. При этом устанавливается, что начиная с первой секции S1 обмотки, при положительном значении косинуса секции S обмотки наматываются в одном направлении вправо. Из этого для каждой i-той секции обмотки в отношении определенного для нее полюсного зубца Z следует, что при отрицательном значении косинуса отклонения Wf(j) от электрического угла направление намотки секции изменяется, т.е. секция должна наматываться против направления намотки первой секции влево на выбранный зубец Z.Для электродвигателя 10 постоянного тока, показанного фиг.1, с помощью уравнений (1), (2) и (3) составляется изображенная на фиг.3 таблица обмотки, причем первая секция S1 обмотки располагается на фиг.2 на полюсе-зубце Z1. Поскольку расчет отклонений от электрического угла производится с помощью компьютера, уравнения (2) и (3) используются и для первой секции.Для первого варианта осуществления изобретения дано:- число пар полюсов р=3- число полюсных зубцов z=10- число пластин 1=20- число секций обмотки s=20- множитель М=2- шаг по коллектору Y=7- число витков Wz=11Эти значения отвечают перечисленным выше условиям. С помощью обоих уравнений (1) для каждой секции Si обмотки определяются начальная Lai и конечная Lei пластины.Введение секций обмотки в контакт с коллектором:
Lai=(La1+[(i-1)*Y])mod20; Lei=(Lai+Y)mod20
Секция 1: La1=(2+(1-1)*7)mod20=2;
Le1=(2+7)mod20=9
Секция 2: La2=(2+(2-1)*7)mod20=9;
Le2=(9+7)mod20=16
Секция 3: La3=(2+(3-1)*7)mod20=16;
Le3=(16+7)mod20=3
Секция 4: La4=(2+(4-1)*7)mod20=3;
Le4=(3+7)mod20=10
Секция 5: La5=(2+(5-1)*7)mod20=10;
Le5=(10+7)mod20=17
Секция 6: La6=(2+(6-1)*7)mod20=17;
Le6=(17+7)mod20=4
Секция 7: La7=(2+(7-1)*7)mod20=4;
Le7=(4+7)mod20=11
Секция 8: La8=(2+(8-1)*7)mod20=11;
Le8=(11+7)mod20=18
Секция 9: La9=(2+(9-1)*7)mod20=18;
Le9=(18+7)mod20=5
Секция 10: La10-(2+(10-1)*7)mod20=5;
Le10=(5+7)mod20=12
Секция 11: La11=(2+(11-1)*7)mod20=12;
Le11=(12+7)mod20=19
Секция 12: La12=(2+(12-1)*7)mod20=19;
Le12=(19+7)mod20=6
Секция 13: La13=(2+(13-1)*7)mod20=6;
Le13=(6+7)mod20=13
Секция 14: La14=(2+(14-1)*7)mod20=13;
Le14=(13+7)mod20=20
Секция 15: La15=(2+(15-1)*7)mod20=20;
Le15=(20+7)mod20=7
Секция 16: La16=(2+(16-1)*7)mod20=7;
Le16=(7+7)mod20=14
Секция 17: La17=(2+(17-1)*7)mod20=14;
Le17=(14+7)mod20=1
Секция 18: La18=(2+(18-1)*7)mod20=1;
Le18=(l+7)mod20=8
Секция 19: La19=(2+(19-1)*7)mod20=8;
Le19=(8+7)mod20=15
Секция 20: La20=(2+(20-1)*7)mod20=15;
Le20=(15+7)mod20=2Определение отклонения от электрического углаТеперь в отношении каждой секции S обмотки для всех полюсных зубцов Z по уравнению (2) вычисляется соответствующее отклонение Wf от электрического угла.Отклонение от электрического угла секции S1 обмоткиWf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(l)=cos[2×3/10×(1-2/2)]=1,0Зубец 2: Wf(2)=cos[2×3/10×(2-2/2)]=-0,309Зубец 3: Wf(3)=cos[2×3/10×(3-2/2)]=-0,809Зубец 4: Wf(4)=cos[2×3/10×(4-2/2)]=0,809Зубец 5: Wf(5)=cos[2×3/10×(5-2/2)]=0,309Зубец 6: Wf(6)=cos[2×3/10×(6-2/2)]=-1,0Зубец 7: Wf(7)=cos[2×3/10×(7-2/2)]=0,309Зубец 8: Wf(8)=cos[2×3/10×(8-2/2)]=0,809Зубец 9: Wf(9)=cos[2×3/10×(9-2/2)]=-0,809Зубец 10: Wf(10)=cos[2×3/10×(10-2/2)]=-0,309На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S1 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|,)=1,0Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:1,0=1,0: условие соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,3091,0: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,8091,0: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,3091,0: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,8091,0: условие не соблюдено|Wf(6)|=Wfmax:1,0=1,0: условие соблюдено|Wf(7)|=Wfmax:0,3091,0: условие не соблюдено|Wf(8)|=Wfmax:0,8091,0: условие не соблюдено|Wf(9)|=Wfmax:0,8091,0: условие не соблюдено|Wf(10)|=Wfmax:0,3091,0: условие не соблюденоПоскольку здесь несколько зубцов-полюсов Z1 и Z6 имеют одинаковое наименьшее абсолютное отклонение от электрического угла, из этих полюсных зубцов выбирается тот полюсный зубец Z, который находится в зоне между начальной La и конечной Le пластинами секции S обмотки. Кроме того, проверяется, выбрано ли уже для выбранного полюсного зубца Z заданное число М секций S обмотки.Результат сравненияПервая секция S1 обмотки может быть намотана на зубец Z. Вычисленное значение положительное, поэтому секция S1 обмотки наматывается вправо. Таким образом, определена первая строка таблицы обмотки на фиг.3.Те же расчеты проводятся по уравнению (2) для второй секции S2 обмотки с начальной пластиной La2=9.Отклонения второй секции S2 обмотки от электрического угла:Wf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(l)=cos[2×3/10×(1-9/2)]=0,951Зубец 2: Wf(2)=cos[2×3/10×(2-9/2)]=0,000Зубец 3: Wf(3)=cos[2×3/10×(3-9/2)]=-0,951Зубец 4: Wf(4)=cos[2×3/10×(4-9/2)]=0,588Зубец 5: Wf(5)=cos[2×3/10×(5-9/2)]=0,588Зубец 6: Wf(6)=cos[2×3/10×(6-9/2)]=-0,951Зубец 7: Wf(7)=cos[2×3/10×(7-9/2)]=0,000Зубец 8: Wf(8)=cos[2×3/10×(8-9/2)]=0,951Зубец 9: Wf(9)=cos[2×3/10×(9-9/2)]=-0,588Зубец 10: Wf(10)=cos[2×3/10×(10-9/2)]=-0,588На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S2 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|, )=0,951Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:0,951=0,951: условие соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,0000,951: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,951=0,951: условие соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,5880,951: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,5880,951: условие не соблюдено|Wf(6)|=Wfmax:0,951=0,951: условие соблюдено|Wf(7)|=Wfmax:0,0000,951: условие не соблюдено|Wf(8)|=Wfmax:0,951=0,951: условие соблюдено|Wf(9)|=Wfmax:0,5880,951: условие не соблюдено|Wf(10)|=Wfmax:0,5880,951: условие не соблюденоПоскольку здесь несколько зубцов-полюсов имеют одинаковое наименьшее абсолютное отклонение, из этих полюсных зубцов выбирается тот полюсный зубец Z, который находится в зоне между начальной La и конечной Le пластинами секции S обмотки. Кроме того, проверяется, выбрано ли уже для выбранного полюсного зубца Z заданное число М секций S обмотки.Результат сравненияВторая секция S2 обмотки может быть намотана на зубец 3. Вычисленное значение отрицательное, поэтому секция S2 обмотки наматывается влево. Таким образом, определена также вторая строка таблицы обмотки на фиг.3.Таким же образом с помощью уравнений (2) и (3) проводятся те же расчеты для остальных секций обмотки, с третьей по двадцатую, и таким образом построчно составляется таблица обмотки, показанная на фиг.3. Чтобы обмотать ротор 13 электродвигателя 10 постоянного тока предлагаемым в изобретении способом, в намоточный автомат сначала вводится таблица обмотки, показанная на фиг.3.Намоточный автомат (не показан) построчно отрабатывает таблицу обмотки, показанную на фиг.3, причем секции S1-S20 обмотки непрерывно наматывают друг за другом и вводят в контакт с соответствующими пластинами L коллектора 16. На фиг.4(а)-4(г) изображено и описано ниже изготовление секций по таблице обмотки, показанной на фиг.3 четырьмя этапами (а)-(г).Сначала на этапе, показанном на фиг.4(а), обмоточный провод 17 вводят его началом 17а в контакт с пластиной L2. Оттуда он проводится к полюсному зубцу Z1, и секция S1 обмотки наматывается на него вправо по стрелке. Конец этой секции обмотки вводится в контакт с пластиной L9. Оттуда на полюсный зубец Z3 влево наматывается вторая секция S2 обмотки, конец которой укладывается на пластину L16. Оттуда на полюсный зубец Z8 вправо наматывается секция S3 обмотки, конец которой укладывается на пластину L3. Оттуда на полюсный зубец Z10 влево наматывается секция S4 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L10. Оттуда на полюсный зубец Z5 вправо наматывается секция S5 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L17. С пластины L17 обмоточный провод переносится по стрелке на этап, показанный на фиг.4(6).Здесь с пластины L17 на полюсный зубец Z7 влево наматывается секция S6 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L4. Оттуда на полюсный зубец Z2 вправо наматывается секция S7 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L11. С пластины L11 на полюсный зубец Z4 влево наматывается секция S8 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L18. Оттуда на полюсный зубец Z9 вправо наматывается секция S9 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L5. С пластины L5 на полюсный зубец Z1 влево наматывается секция S10 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L12. С пластины L12 обмоточный провод переносится по стрелке на этап, показанный на фиг.4(в).Исходя от пластины L12, на полюсный зубец Z6 вправо наматывается секция S11 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L19. Оттуда на полюсный зубец Z8 влево наматывается секция S12 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L6. Оттуда на полюсный зубец Z3 вправо наматывается секция S13 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L13. С пластины L13 на полюсный зубец Z5 влево наматывается секция S14 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L20. Оттуда на полюсный зубец Z10 вправо наматывается секция S15 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L7. Оттуда обмоточный провод переносится по стрелке на этап, показанный на фиг.4(г).С пластины L7 на полюсный зубец Z2 влево наматывается секция S16 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L14. Оттуда на полюсный зубец Z7 вправо наматывается секция S17 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L1. Оттуда на полюсный зубец Z9 влево наматывается секция S18 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L8. С пластины L8 на полюсный зубец Z4 вправо наматывается секция S19 обмотки, конец которой укладывается на пластину L15. Наконец на полюсный зубец Z6 влево наматывается секция S20 обмотки, конец которой укладывается на пластину L2. Здесь конец 17b обмоточного провода 17 отрезается. Таким образом все двадцать секций обмотки, будучи последовательно намотаны, равномерно распределены на всех полюсных зубцах Z. Из таблицы обмотки на фиг.3, как и из фиг.1, следует, что на каждый из десяти полюсных зубцов Z наматываются по две секции S обмотки.Во втором варианте осуществления изобретения описанным выше способом должна быть составлена изображенная на фиг.5 таблица обмотки для четырехполюсного электродвигателя постоянного тока с другим числом z зубцов, числом s секций обмотки и числом 1 пластин коллектора.Для второго варианта осуществления изобретения дано:- число пар полюсов р=2- число полюсных зубцов z=5- число пластин 1=15- число секций обмотки s=15- множитель М=3- шаг по коллектору Y=8- число витков Wz=11Эти значения отвечают перечисленным выше условиям. С помощью обоих уравнений (1) для каждой секции Si обмотки определяются начальная Lai и конечная Lei пластины.Введение секций обмотки в контакт с коллектором:
Lai=(La1+[(i-1)*Y])mod15; Lei=(Lai+Y)mod15
Секция 1: La1=(3+(1-1)*8)mod15=3;
Le1=(3+8)mod15=11
Секция 2: La2=(3+(2-1)*8)mod15=11;
Le2=(11+8)mod15=4
Секция 3: La3=(3+(3-1)*8)mod15=4;
Le3=(4+8)mod15=12
Секция 4: La4=(3+(4-1)*8)mod15=12;
Le4=(12+8)mod15=5
Секция 5: La5=(3+(5-1)*8)mod15=5;
Le5=(5+8)mod15=13
Секция 6: La6=(3+(6-1)*8)mod15=13;
Le6=(13+8)mod15=6
Секция 7: La7=(3+(7-1)*8)mod15=6;
Le7=(6+8)mod15=14
Секция 8: La8=(3+(8-1)*8)mod15=14;
Le8=(14+8)mod15=7
Секция 9: La9=(3+(9-1)*8)mod15=7;
Le9=(7+8)mod15=15
Секция 10: La10=(3+(10-1)*8)mod15=15;
Le10=(15+8)mod15=8
Секция 11: La11=(3+(11-1)*8)mod15=8;
Le11=(8+8)mod15=1
Секция 12: La12=(3+(12-1)*8)mod15=1;
Le12=(15+8)mod15=9
Секция 13: La13=(3+(13-1)*8)mod15=9;
Le13=(9+8)mod15=2
Секция 14: La14=(3+(14-1)*8)mod15=2;
Le14=(15+8)mod15=10
Секция 15: La15=(3+(15-1)*8)mod15=10;
Le15=(10+8)mod15=3Определение отклонения от электрического углаВ отношении каждой секции S обмотки для всех полюсных зубцов Z по уравнению (2) вычисляется соответствующее отклонение Wf от электрического угла.Отклонение от электрического угла для первой секции S1 обмоткиWf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(1)=cos[2×2/5×(1-3/3)]=1,000Зубец 2: Wf(2)=cos[2×2/5×(2-3/3)]=-0,809Зубец 3: Wf(3)=cos[2×2/5×(3-3/3)]=0,309Зубец 4: Wf(4)=cos[2×2/5×(4-3/3)]=0,309Зубец 5: Wf(5)=cos[2×2/5×(5-3/3)]=-0,809На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S1 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|, )=1,000Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:1=1: условие соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,8091: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,3091: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,3091: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,8091: условие не соблюденоРезультат сравненияСекция S1 обмотки может быть намотана на зубец Z1. Вычисленное значение положительное, поэтому секция S1 обмотки наматывается вправо. Таким образом, определена первая строка таблицы обмотки на фиг.5.Отклонение второй секции S2 обмотки от электрического углаWf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(1)=cos[2×2/5×(1-11/3)]=0,914Зубец 2: Wf(2)=cos[2×2/5×(2-11/3)]=-0,500Зубец 3: Wf(3)=cos[2×2/5×(3-11/3)]=-0,105Зубец 4: Wf(4)=cos[2×2/5×(4-11/3)]=0,669Зубец 5: Wf(5)=cos[2×2/5×(5-11/3)]=-0,978На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S2 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла,Wfmax=max(|Wf(L)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|, )=0,978Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:0,91410,978: условие не соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,5000,978: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,1050,978: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,6690,978: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,978=0,978: условие соблюденоРезультат сравненияСекция S2 обмотки может быть намотана на зубец Z5. Вычисленное значение отрицательное, поэтому секция S2 обмотки наматывается влево. Таким образом, определена вторая строка таблицы обмотки на фиг.5.Те же расчеты проводятся с помощью уравнений (2) и (3) таким же образом для остальных секций обмотки с третьей по пятнадцатую, и таким образом построчно составляется таблица обмотки на фиг.5.На фиг.6 изображено и описано изготовление секций S1-S4 обмотки на первом этапе.При этом обмоточный провод 17 сначала вводится своим началом 17а в контакт с пластиной L3. Оттуда он направляется к полюсному зубцу Z1, на который вправо наматывается секция S1 обмотки. Конец этой секции обмотки вводится в контакт с пластиной L11. Оттуда на полюсный зубец Z5 влево наматывается секция S2 обмотки, конец которой укладывается на пластину L4. Оттуда на полюсный зубец Z5 также влево наматывается секция S3 обмотки, конец которой укладывается на пластину L12. Оттуда на полюсный зубец Z4 вправо наматывается секция S4 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L5. С пластины L5 обмоточный провод 17 переносится по стрелке к началу секции S6 обмотки, и таблица обмотки отрабатывается намоточным автоматом так же, как и в первом варианте осуществления изобретения, пока на роторе машины не будут намотаны все секции обмотки.В третьем варианте осуществления изобретения описанным выше способом должна быть составлена изображенная на фиг.7 таблица обмотки для восьмиполюсного электродвигателя постоянного тока с другим числом z зубцов, числом s секций обмотки и числом 1 пластин.Для третьего варианта осуществления изобретения дано:- число пар полюсов р=4- число полюсных зубцов z=9- число пластин 1=27- число секций обмотки s=27- множитель М=3- шаг по коллектору Y=7- число витков Wz=15Эти значения отвечают перечисленным выше условиям. С помощью обоих уравнений (1) для каждой секции Si определяются начальная Lai и конечная Lei пластины.Введение секций обмотки в контакт с коллектором:
Lai=(La1+[(i-1)*Y])mod27; Lei=(Lai+Y)mod27
Секция 1: La1=(3+(1-1)*7)mod27=3;
Le1=(3+7)mod27=10
Секция 2: La2=(3+(2-1)*7)mod27=10;
Le2=(10+7)mod27=17
Секция 3: La3=(3+(3-1)*7)mod27=17;
Le3=(17+7)mod27=24
Секция 4: La4=(3+(4-1)*7)mod27=24;
Le4=(24+7)mod27=4
Секция 5: La5=(3+(5-1)*7)mod27=4;
Le5=(4+7)mod27=11
Секция 6: La6=(3+(6-1)*7)mod27=11;
Le6=(11+7)mod27=18
Секция 7: La7=(3+(7-1)*7)mod27=18;
Le7=(18+7)mod27=25
Секция 8: La8=(3+(8-1)*7)mod27=25;
Le8=(25+7)mod27=5
Секция 9: La9=(3+(9-1)*7)mod27=5;
Le9=(5+7)mod27=12
Секция 10: La10=(3+(10-1)*7)mod27=12;
Le10=(12+7)mod27=19
Секция 11: La11=(3+(11-1)*7)mod27=19;
Le11=(19+7)mod27=26
Секция 12: La12=(3+(12-1)*7)mod27=26;
Le12=(26+7)mod27=6
Секция 13: La13=(3+(13-1)*7)mod27=6;
Le13=(6+7)mod27=13
Секция 14: La14=(3+(14-1)*7)mod27=13;
Le14=(13+7)mod27=20
Секция 15: La15=(3+(15-1)*7)mod27=20;
Le15=(20+7)mod27=27
Секция 16: La16=(3+(16-1)*7)mod27=27;
Le16=(27+7)mod27=7
Секция 17: La17=(3+(17-1)*7)mod27=7;
Le17=(7+7)mod27=14
Секция 18: La18=(3+(18-1)*7)mod27=14;
Le18=(14+7)mod27=21
Секция 19: La19=(3+(19-1)*7)mod27=21;
Le19=(21+7)mod27=1
Секция 20: La20=(3+(20-1)*7)mod27=1;
Le20=(1+7)mod27=8
Секция 21: La21=(3+(21-1)*7)mod27=8;
Le21=(8+7)mod27=15
Секция 22: La22=(3+(22-1)*7)mod27=15;
Le22=(15+7)mod27=22
Секция 23: La23=(3+(23-1)*7)mod27=22;
Le23=(22+7)mod27=2
Секция 24: La24=(3+(24-1)*7)mod27=2;
Le24=(2+7)mod27=9
Секция 25: La25=(3+(25-1)*7)mod27=9;
Le25=(9+7)mod27=16
Секция 26: La26=(3+(26-1)*7)mod27=16;
Le26=(16+7)mod27=23
Секция 27: La27=(3+(27-1)*7)mod27=23;
Le27=(23+7)mod27=3Определение отклонения от электрического углаВ отношении каждой секции S обмотки для всех полюсных зубцов Z по уравнению (2) вычисляется соответствующее отклонение Wf от электрического угла.Отклонение от электрического угла секции S1 обмоткиWf(j)=cos[2×p/z×G-Lai/M)]Зубец 1: Wf(1)=cos[2×4/9×(1-3/3)]=-1,000Зубец 2: Wf(2)=cos[2×4/9×(2-3/3)]=-0,940Зубец 3: Wf(3)=cos[2×4/9×(3-3/3)]=0,766Зубец 4: Wf(4)=cos[2×4/9×(4-3/3)]=-0,500Зубец 5: Wf(5)=cos[2×4/9×(5-3/3)]=0,174Зубец 6: Wf(6)=cos[2×4/9×(6-3/3)]=0,174Зубец 7: Wf(7)=cos[2×4/9×(7-3/3)]=-0,500Зубец 8:: Wf(8)=cos[2×4/9×(8-3/3)]=0,766Зубец 9 Wf(9)=cos[2×4/9×(9-3/3)]=-0,940На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S1 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)j, |Wf(3)|, )=1,000Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:1=1: условие соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,941: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,7661: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,51: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,1741: условие не соблюдено|Wf(6)|=Wfmax:0,1741: условие не соблюдено|Wf(7)|=Wfmax:0,51: условие не соблюдено|Wf(8)|=Wfmax:0,7661: условие не соблюдено|Wf(9)|=Wfmax:0,941: условие не соблюденоРезультат сравненияСекция S1 обмотки может быть намотана на зубец Z1. Вычисленное значение положительное, поэтому секция S1 обмотки наматывается вправо. Таким образом, определена первая строка таблицы обмотки на фиг.7.Отклонение от электрического угла секции S2 обмоткиWf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(1)=cos[2×4/9×(1-10/3)]=0,973Зубец 2: Wf(2)=cos[2×4/9×(2-10/3)]=-0,835Зубец 3: Wf(3)=cos[2×4/9×(3-10/3)]=0,597Зубец 4: Wf(4)=cos[2×4/9×(4-10/3)]=-0,287Зубец 5: Wf(5)=cos[2×4/9×(5-10/3)]=-0,058Зубец 6: Wf(6)=cos[2×4/9×(6-10/3)]=0,396Зубец 7: Wf(7)=cos[2×4/9×(7-10/3)]=-0,686Зубец 8: Wf(8)=cos[2×4/9×(8-10/3)]=0,894Зубец 9: Wf(9)=cos[2×4/9×(9-10/3)]=-0,993На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S2 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|, )=0,993Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:0,9730,993: условие не соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,8350,993: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,5970,993: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,2870,993: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,0580,993: условие не соблюдено|Wf(6)|=Wfmax:0,3960,993: условие не соблюдено|Wf(7)|=Wfmax:0,6860,993: условие не соблюдено|Wf(8)|=Wfmax:0,8940,993: условие не соблюдено|Wf(9)|=Wfmax:0,993=0,993: условие соблюденоРезультат сравненияСекция S2 обмотки может быть намотана на зубец Z9. Вычисленное значение отрицательное, поэтому секция S2 обмотки наматывается влево. Таким образом, определена первая строка таблицы обмотки на фиг.7.Те же расчеты проводятся с помощью уравнений (2) и (3) таким же образом для остальных секций обмотки с третьей по двадцать седьмую, и таким образом построчно составляется таблица обмотки на фиг.7.На фиг.8 изображено и описано изготовление секций обмотки на первом этапе применительно к секциям обмотки с первой (S1) по четвертую (S4).При этом сначала обмоточный провод 17 вводится своим началом 17а в контакт с пластиной L3. Оттуда он направляется к полюсному зубцу Z1, на который вправо наматывается секция S1 обмотки. Конец этой секции обмотки вводится в контакт с пластиной L10. Оттуда на полюсный зубец Z9 влево наматывается секция S2 обмотки, конец которой укладывается на пластину L17. Оттуда на полюсный зубец Z9 также влево наматывается секция S3 обмотки, конец которой укладывается на пластину L24. Оттуда на полюсный зубец Z8 вправо наматывается секция S4 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L4. С пластины L4 обмоточный провод переносится по стрелке к началу пятой секции S5 обмотки, и таблица обмотки отрабатывается намоточным автоматом так же, как и в первом варианте осуществления изобретения, пока на роторе машины не будут намотаны все секции обмотки.Во избежание длинных соединений на стороне коллектора ротора 13 между пластинами и секциями обмотки может быть целесообразным пропустить обмоточный провод 17 между начальной пластиной La или конечной пластиной Le и секцией S обмотки между расположенными ближе полюсными зубцами Z к задней стороне ротора, оттуда, в частности, между двумя другими полюсными зубцами Z обратно к передней стороне, а затем к секции S обмотки или пластине L, как это обозначено на фиг.8 штриховой линией около секции S3 обмотки.В четвертом варианте осуществления изобретения описанным выше способом должна быть составлена изображенная на фиг.9 таблица обмотки для десятиполюсного электродвигателя постоянного тока с другим числом z зубцов, числом s секций обмотки и числом 1 пластин.Для четвертого варианта осуществления изобретения дано:- число пар полюсов р=5- число полюсных зубцов z=12- число пластин 1=24- число секций обмотки s=24- множитель М=2- шаг по коллектору Y=5- число витков Wz=18Эти значения отвечают перечисленным выше условиям. С помощью обоих уравнений (1) для каждой секции Si обмотки определяются начальная Lai и конечная Lei пластины.Введение секций обмотки в контакт с коллектором:
Lai=(La1+[(i-1)*Y])mod24; Lei=(Lai+Y)mod24
Секция 1: La1=(2+(1-1)*5)mod24=2;
Le1=(2+5)mod24=7
Секция 2: La2=(2+(2-1)*5)mod24=7;
Le2=(7+5)mod24=12
Секция 3: La3=(2+(3-1)*5)mod24=12;
Le3=(12+5)mod24=17
Секция 4: La4=(2+(4-1)*5)mod24=17;
Le4=(17+5)mod24=22
Секция 5: La5=(2+(5-1)*5)mod24=22;
Le5=(22+5)mod24=3
Секция 6: La6=(2+(6-1)*5)mod24=3;
Le6=(3+5)mod24=8
Секция 7: La7=(2+(7-1)*5)mod24=8;
Le7=(8+5)mod24=13
Секция 8: La8=(2+(8-1)*5)mod24=13;
Le8=(13+5)mod24=18
Секция 9: La9=(2+(9-1)*5)mod24=18;
Le9=(18+5)mod24=23
Секция 10: La10=(2+(10-1)*5)mod24=23;
Le10=(23+5)mod24=4
Секция 11: La11=(2+(11-1)*5)mod24=4;
Le11=(4+5)mod24=9
Секция 12: La12=(2+(12-1)*5)mod24=9;
Le12=(9+5)mod24=14
Секция 13: La13=(2+(13-1)*5)mod24=14;
Le13=(14+5)mod24=19
Секция 14: La14=(2+(14-1)*5)mod24=19;
Le14=(19+5)mod24=24
Секция 15: La15=(2+(15-1)*5)mod24=24;
Le15=(24+5)mod24=5
Секция 16: La16=(2+(16-1)*5)mod24=5;
Le16=(5+5)mod24=10
Секция 17: La17=(2+(17-1)*5)mod24=10;
Le17=(10+5)mod24=15
Секция 18: La18=(2+(18-1)*5)mod24=15;
Le18=(15+5)mod24=20
Секция 19: La19=(2+(19-1)*5)mod24=20;
Le19=(20+5)mod24=1
Секция 20: La20=(2+(20-1)*5)mod24=1;
Le20=(1+5)mod24=6
Секция 21: La21=(2+(21-1)*5)mod24=6;
Le21=(6+5)mod24=11
Секция 22: La22=(2+(22-1)*5)mod24=11;
Le22=(11+5)mod24=16
Секция 23: La23=(2+(23-1)*5)mod24=16;
Le23=(16+5)mod24=21
Секция 24: La24=(2+(24-1)*5)mod24=21;
Le24=(21+5)mod24=2Определение отклонения от электрического углаВ отношении каждой секции S обмотки для всех полюсных зубцов Z по уравнению (2) вычисляется соответствующее отклонение Wf от электрического угла.Отклонение от электрического угла секции S1 обмоткиWf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(1)=cos[2×5/12×(1-2/2)]=1,000Зубец 2: Wf(2)=cos[2×5/12×(2-2/2)]=-0,866Зубец 3: Wf(3)=cos[2×5/12×(3-2/2)]=0,500Зубец 4: Wf(4)=cos[2×5/12×(4-2/2)]=0,000Зубец 5: Wf(5)=cos[2×5/12×(5-2/2)]=-0,500Зубец 6: Wf(6)=cos[2×5/12×(6-2/2)]=0,866Зубец 7: Wf(7)=cos[2×5/12×(7-2/2)]=-1,000Зубец 8: Wf(8)=cos[2×5/12×(8-2/2)]=0,866Зубец 9: Wf(9)=cos[2×5/12×(9-2/2)]=-0,500Зубец 10: Wf(10)=cos[2×5/12×(10-2/2)]=0,000Зубец 11: Wf(11)=cos[2×5/12×(11-2/2)]=0,500Зубец 12: Wf(12)=cos[2×5/12×(12-2/2)]=-0,866На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S1 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|, )=1,000Сравнение отклонений от электрического угла:|Wf(1)|=Wfmax:1=1: условие соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,8661: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,51: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,0001: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,51: условие не соблюдено|Wf(6)|=Wfmax:0,8661: условие не соблюдено|Wf(7)|=Wfmax:1=1: условие соблюдено|Wf(8)|=Wfmax:0,8661: условие не соблюдено|Wf(9)|=Wfmax:0,51: условие не соблюденоWf(10)|=Wfmax:0,0001: условие не соблюдено|Wf(11)|=Wfmax:0,51: условие не соблюдено|Wf(12)|=Wfmax:0,8661: условие не соблюденоРезультат сравненияСекция S1 обмотки может быть намотана на зубец Z1. Вычисленное значение положительное, поэтому секция S1 обмотки наматывается вправо. Таким образом, определена первая строка таблицы обмотки на фиг.9.Отклонение от электрического угла секции S2 обмоткиWf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)]Зубец 1: Wf(1)=cos[1×5/12×(1-7/2)]=0,966Зубец 2: Wf(2)=cos[2×5/12×(2-7/2)]=-0,707Зубец 3: Wf(3)=cos[2×5/12×(3-7/2)]=0,259Зубец 4: Wf(4)=cos[2×5/12×(4-7/2)]=0,259Зубец 5: Wf(5)=cos[2×5/12×(5-7/2)]=-0,707Зубец 6: Wf(6)=cos[2×5/12×(6-7/2)]=0,966Зубец 7: Wf(7)=cos[2×5/12×(7-7/2)]=-0,966Зубец 8: Wf(8)=cos[2×5/12×(8-7/2)]=0,707Зубец 9: Wf(9)=cos[2×5/12×(9-7/2)]=-0,259Зубец 10: Wf(10)=cos[2×5/12×(10-7/2)]=-0,259Зубец 11: Wf(11)=cos[2×5/12×(11-7/2)]=0,707Зубец 12: Wf(12)=cos[2×5/12×(12-7/2)]=-0,966На следующем проходе с помощью уравнения (3) для секции S2 обмотки определяется полюсный зубец с наименьшим отклонением Wf от электрического угла или с наибольшим значением косинуса Wfmax отклонения от электрического угла.Wfmax=max(|Wf(1)|, |Wf(2)|, |Wf(3)|, )=0,966Сравнение отклонений от электрического угла|Wf(1)|=Wfmax:0,966=0,966: условие соблюдено|Wf(2)|=Wfmax:0,7070,966: условие не соблюдено|Wf(3)|=Wfmax:0,2590,966: условие не соблюдено|Wf(4)|=Wfmax:0,2590,966: условие не соблюдено|Wf(5)|=Wfmax:0,7070,966: условие не соблюдено|Wf(6)|=Wfmax:0,966=0,966: условие соблюдено|Wf(7)|=Wfmax:0,966=0,966: условие соблюдено|Wf(8)|=Wfmax:0,7070,966: условие не соблюдено|Wf(9)|=Wfmax:0,2590,966: условие не соблюдено|Wf(10)|=Wfmax:0,2590,966: условие не соблюдено|Wf(11)|=Wfmax:0,7070,966: условие не соблюдено|Wf(12)|=Wfmax:0,966=0,966: условие соблюденоРезультат сравненияСекция S2 обмотки может быть намотана на зубец Z6. Вычисленное значение положительное, поэтому секция S2 обмотки наматывается вправо. Таким образом, определена вторая строка таблицы обмотки на фиг.9.Те же расчеты проводятся с помощью уравнений (2) и (3) таким же образом для остальных секций обмотки с третьей по двадцать четвертую, и таким образом построчно составляется таблица обмотки на фиг.9.На фиг.10 изображено и описано изготовление секций S1-S4 обмотки на первом этапе.При этом сначала обмоточный провод 17 вводится своим началом 17а в контакт с пластиной L2. Оттуда он направляется к полюсному зубцу Z1, на который вправо наматывается секция S1 обмотки. Конец этой секции обмотки вводится в контакт с пластиной L7. Оттуда на полюсный зубец Z6 вправо наматывается секция S2 обмотки, конец которой укладывается на пластину L12. Оттуда на полюсный зубец Z6 также вправо наматывается секция S3 обмотки, конец которой укладывается на пластину L17. Оттуда на полюсный зубец Z11 вправо наматывается секция S4 обмотки, конец которой вводится в контакт с пластиной L22. С пластины L22 обмоточный провод переносится по стрелке к началу шестой секции S6 обмотки, и таблица обмотки отрабатывается намоточным автоматом так же, как и в первом варианте осуществления изобретения, пока на роторе машины не будут намотаны все секции обмотки.Возможности осуществления изобретения не ограничиваются представленными на чертежах вариантами, поскольку в рамках следующих условий:p>1<z для числа пар полюсовz2р3p для числа зубцовМ=s/z для вышеупомянутого множителя и|Y-1/p|0,5 для шага по коллекторувозможно множество комбинаций параметров осуществления изобретения.Кроме того, для определения отклонения положения секций обмотки от электрического угла на соответствующих полюсных зубцах вместо значения косинуса в уравнении (2) может использоваться также значение синуса. Точно так же определяемое полюсным делением отклонение от электрического угла может определяться как дуговая (радианная) мера, если в уравнении (2) опустить косинус. Абсолютное отклонение секций обмотки, вычисленное по всей окружности, можно получить, исключив из уравнения (2) параметр p, что также возможно в рамках изобретения. Однако при этом отклонение от электрического угла должно корректироваться по числу полюсов, т.е. по модулю 2/2р. Также отклонение от электрического угла может определяться в градусах, если заменить член 2 на 360°, а результат корректировать по модулю 360°/2р. Однако в любом случае для составления таблицы обмотки для каждой секции следует определить полюсный зубец с наименьшим отклонением от электрического угла.В намоточных станках со смещенными на 180° по отношению друг к другу водилами или иглами в случае четного числа s секций обмотки на фиг.3 и 9 может также непрерывно наматываться соответственно половина их числа, т.е. верхняя и нижняя половины составленной таблицы обмотки отрабатываются одновременно соответствующим водилом или иглой. Формула изобретения 1. Способ изготовления обмотки ротора электрической машины, преимущественно электродвигателя (10) постоянного тока, содержащей по меньшей мере четыре расположенных в статоре (11) полюса (Р) возбуждения, коллекторный ротор (13), имеющий расположенные по окружности пазы и полюсные зубцы (Z), число которых отличается от числа полюсов возбуждения, секции (S) обмотки и столько же коллекторных пластин (L), число которых по меньшей мере в два раза больше числа полюсных зубцов, причем секции обмотки наматывают на полюсные зубцы обмоточным проводом (17) на намоточном автомате, предпочтительно с равномерным распределением секций обмотки, в частности ведя намотку в непрерывном режиме, отличающийся тем, что после закрепления обмоточного провода (17) на начальной пластине (La) на первый полюсный зубец (Z1) наматывают первую секцию (S1) обмотки с заданным числом витков, расположенную с произвольно выбираемым угловым сдвигом (0) относительно ее начальной пластины (La), затем обмоточный провод (17) с жестко заданным шагом (Y) по коллектору закрепляют на другой коллекторной пластине (L), являющейся для намотанной секции конечной пластиной (Le), и после этого последовательно с каждой коллекторной пластины (L) наматывают секцию (S) обмотки на тот полюсный зубец (Z), для которого отклонение (Wf) выбранного углового сдвига (0) от электрического угла, определяемого полюсным делением, наименьшее, и вводят обмоточный провод (17) в контакт с другой пластиной (L), отстоящей на заданный шаг (Y) по коллектору, до тех пор, пока на полюсных зубцах (Z) не будут намотаны все секции (S) обмотки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг (Y) намотки секций (S) обмотки по коллектору задают в зависимости от числа (1) пластин и числа (р) пар полюсов статора (11) из условия: |Y-1/р|0,5.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что конец первой секции (S) обмотки вводят в контакт с пластиной (Le1), которая предварительно определена по уравнению Le1=(La1+Y)mod1 и которая для следующей наматываемой секции (S2) обмотки является начальной пластиной (La2), после чего каждую следующую секцию (S) обмотки вводят в контакт с пластинами (L) коллектора (16) с заданным шагом (Y) по коллектору.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый раз перед намоткой следующей секции (S) обмотки сначала определяют отклонение (Wf) от электрического угла для каждого из полюсных зубцов (Z) ротора (13), затем сравнивают полученные абсолютные значения углового отклонения друг с другом, путем этого сравнения определяют полюсный зубец (Z) с наименьшим отклонением (Wf) от электрического угла и на этот полюсный зубец наматывают следующую секцию (S) обмотки.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что для каждого полюсного зубца (Z) отклонение (Wf) от электрического угла предпочтительно определяют как косинус периодически изменяющегося по отношению к числу (р) пар полюсов углового отклонения по уравнению Wf(j)=cos[2×p/z×(j-Lai/M)], где множитель М обозначает число секций (S) обмотки на полюсный зубец (Z), а j – соответствующий полюсный зубец (Z).6. Способ по п.5, отличающийся тем, что определенные для каждой секции (S) обмотки значения косинуса отклонения (Wf) от электрического угла сравнивают между собой и соответствующую секцию (S) обмотки наматывают на полюсный зубец (Z) с наименьшим отклонением (Wf) от электрического угла, предпочтительно с наибольшим абсолютным значением (Wfmax) косинуса отклонения от электрического угла, при этом направление намотки секций (S) обмотки определяют по знаку значения косинуса отклонения от электрического угла.7. Способ по п.4, отличающийся тем, что в случае равных наибольших значений (Wfmax) косинуса отклонения от электрического угла для нескольких полюсных зубцов (Z) следующую секцию (S) обмотки наматывают на полюсный зубец (Z), еще не несущий на себе заданное число (М) секций (S) обмотки.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что секцию (S) обмотки наматывают на полюсный зубец (Z), находящийся в зоне между начальной пластиной (La) и конечной пластиной (Le) этой секции (S) обмотки.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что несколько секций (S) обмотки, а предпочтительно – все секции обмотки, наматывают друг за другом одним обмоточным проводом (17), не прерывая его, причем начало и конец секций обмотки вводят в контакт с соответствующими коллекторными пластинами (L) по типу волновой обмотки в одном и том же направлении намотки с заданным шагом (Y) по коллектору.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что обмоточный провод (17) между начальной пластиной (La) или конечной пластиной (Le) и секцией (S) обмотки пропускают между двумя расположенными ближе полюсными зубцами (Z) к задней стороне якоря, оттуда, в частности, между двумя другими полюсными зубцами (Z) обратно на переднюю сторону, а затем к секции (S) обмотки или пластине (L).11. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную пластину (La) и конечную пластину (Le), а также полюсный зубец (Z) и направление намотки секций (S) обмотки определяют с помощью компьютера по таблице обмотки, которую вводят в намоточный автомат и которая отрабатывается им при намотке секций обмотки.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае четырехполюсной электрической машины на ее роторе (13) с помощью намоточного автомата на пяти полюсных зубцах (Z) непрерывно наматывают друг за другом пятнадцать секций (S) обмотки, и при шаге (Y) по коллектору в восемь пластин секции обмотки вводят в контакт с пятнадцатью пластинами (L) коллектора (16).13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае шестиполюсной электрической машины на ее роторе (13) с помощью намоточного автомата на десяти полюсных зубцах (Z) непрерывно наматывают друг за другом двадцать секций (S) обмотки, и при шаге (Y) по коллектору в семь пластин секции обмотки вводят в контакт с двадцатью пластинами (L) коллектора (16).14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае восьмиполюсной электрической машины на ее роторе (13) с помощью намоточного автомата на девяти полюсных зубцах (Z) непрерывно наматывают друг за другом двадцать семь секций (S) обмотки, и при шаге (Y) по коллектору в семь пластин секции обмотки вводят в контакт с двадцатью семью пластинами (L) коллектора (16).15. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае десятиполюсной электрической машины на ее роторе (13) с помощью намоточного автомата на двенадцати полюсных зубцах (Z) непрерывно наматывают друг за другом двадцать четыре секции обмотки (S) обмотки, и при шаге (Y) по коллектору в пять пластин секции обмотки вводят в контакт с двадцатью четырьмя пластинами (L) коллектора (16).

(51)  МПК H02K23/04   (2006.01)H02K27/02   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008127763/09, 10.07.2008 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 10.07.2008 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: RU 2175807 C1, 10.11.2001. RU 2073296 C1, 10.02.1997. RU 2005140396 А, 10.07.2007. RU 2005129781 А, 10.04.2007. SU 1831751 A3, 30.07.1993. RU 2118036 С1, 20.08.1998. RU 2025871 С1, 30.12.1994. US 6459179 А, 01.10.2002. FR 2398404 A1, 16.02.1979. Адрес для переписки: 109559, Москва, Тихорецкий б-р, 14, корпр.2, кв.63, А.Н. Белашову
(72) Автор(ы): Белашов Алексей Николаевич (RU) (73) Патентообладатель(и): Белашов Алексей Николаевич (RU) МОДУЛЬНО-

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА БЕЛАШОВА

(57) Реферат: Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения первой в мире модульно-цилиндрической универсальной электрической машины, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем статора, без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени. Изобретение предназначено для использования в качестве низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока. Сущность изобретения заключается в том, что модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина содержит левое и правое основания корпуса, где размещено четное или нечетное количество рядов магнитных систем возбуждения статора, расположенных через равномерные промежутки и взаимодействующих между собой противоположными полюсами. Магнитные системы возбуждения статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием. Внутри модуля размещена подвижная жесткость с четным или нечетным количеством цилиндрических диэлектрических роторов, съемный вал и средство фиксации вала. Каждый цилиндрический ротор состоит из множества многовитковых обмоток, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами и токосъемным кольцом быстросъемного составного коллектора. Множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Рабочая часть множества многовитковых обмоток должна соответствовать высоте каждого магнита южного и магнита северного полюса. Каждый цилиндрический ротор закреплен на подвижной жесткости и разделен на множество секторов, которые расположены через равномерные промежутки, где внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток имеют рабочую и нерабочие части обмоток. Щеточный механизм, имеющий токопроводящие подпружиненные щетки, взаимодействует с быстросъемным составным коллектором, устройством передачи электрической энергии и юстировочным устройством, включающим систему автоматического регулирования и управления. Для точного вхождения множества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор рабочие контактные пластины механически связаны с токопроводящей подпружиненной щеткой, юстировочным устройством и системой автоматического регулирования и управления, а нерабочие контактные пластины быстросъемного коллектора должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки. На левом и правом внешнем основании подвижной жесткости размещены элементы качения или скольжения, которые связаны с основаниями корпуса. Технический результат – повышение кпд, надежности, технологичности, безопасности, а также уменьшение веса и себестоимости, упрощение технологии изготовления и ремонта модульно-цилиндрической универсальной электрической машины. 6 з.п. ф-лы, 9 ил. Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения первой в мире модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова, у которой множество многовитковых обмоток, не меняя направления движения тока в проводниках, проходят сквозь одну или множество магнитных систем возбуждения без изменения напряжения и тока в многовитковых обмотках, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени. Изобретение предназначено для использования в качестве низкооборотных генераторов постоянного или переменного тока, сверхскоростных электрических машин постоянного тока, двигателей переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, которые могут быть использованы в энергетике, промышленности и народном хозяйстве для вращения силовых приводов, технических сооружений, транспортных средств, подъемных механизмов, транспортеров, систем автоматического регулирования и управления механическими устройствами, измерительных и эталонных устройств в приборостроении, а также в военных целях.Известна ранняя модель электромотора (колесо Барлоу), изобретенная в 1823 году английским физиком и математиком Питером Барлоу, но никто во всем мире до сегодняшнего дня не смог изобрести электрическую машину, у которой множество многовитковых обмоток, не меняя направления движения тока в проводниках цилиндрического диэлектрического ротора, проходят сквозь один или множество замкнутых магнитных систем возбуждения. Смотрите биографический справочник "Физика", автор Ю.А.Храмов, Киев: Наукова думка, 1977 год – аналог.Известны законы и математические формулы Белашова, которые вносят коренные изменения в уровень познания электрических и электротехнических явлений, в области формирования и измерения электрических сигналов постоянного или переменного тока. Смотрите патент Российской Федерации 2175807, Н02K 23/54 – аналог.Известно устройство вращения магнитных систем Белашова, которое выполнено в виде первой в мире электрической машины Белашова ЭМПТБ-01. Смотрите заявку 2005129781/06 (033405) от 28 сентября 2005 года – аналог.Известно устройство вращения магнитных систем Белашова, расположенных в пространстве, на базе которого была изобретена модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01. Смотрите заявку 2005140396/06 (033405) от 26 декабря 2005 года – аналог.Известен коллектор Белашова, который быстро устанавливается и снимается с электрических машин. Смотрите патент Российской Федерации 2073296, Н02K 23/54, 27/02 – аналог.Известна универсальная электрическая машина, содержащая статор с многовитковыми обмотками, ротор с магнитной системой возбуждения, включающей магнитопроводы с полюсами, быстросъемный составной коллектор с контактными пластинами, щеткодержатель с щетками, систему автоматического слежения и регулирования, элементы качения или скольжения, которые через статор взаимодействуют с валом ротора. Смотрите патент Российской Федерации "Универсальная электрическая машина Белашова", 2175807, Н02K 23/54, 27/02 – прототип.Цель изобретения – повысить кпд, надежность, технологичность и безопасность энергосберегающих, сверхскоростных и высокомоментных электрических машин постоянного тока и двигателей переменного тока, низкооборотных генераторов постоянного или переменного тока. Уменьшить вес и себестоимость электрических машин. Упростить и усовершенствовать технологию изготовления и ремонта модульно-цилиндрических универсальных электрических машин Белашова. Предоставить технические характеристики действующего макета МЦУЭМБ-01, подтверждающего работу первой в мире модульно-цилиндрической универсальной электрической машины, у которой множество многовитковых обмоток цилиндрического ротора проходят сквозь однородное магнитное поле одной или множества магнитных систем возбуждения статора без каких-либо изменений напряжения и тока в многовитковых обмотках, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.На фиг.1 изображена первая в мире модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01.На фиг.2 изображена функционально-электрическая схема работы модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01.На фиг.3 изображен график постоянного тока первого ряда множества многовитковых обмоток ротора модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01.На фиг.4 изображен график постоянного тока второго ряда множества многовитковых обмоток ротора модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01.На фиг.5 изображен график постоянного тока первого и второго рядов многовитковых обмоток ротора модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01, соединенных параллельно и расположенных в чередующейся последовательности внутри каждого рабочего сектора.На фиг.6 изображен график постоянного тока первого и второго рядов многовитковых обмоток ротора модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01, соединененных последовательно и расположенных в одном рабочем секторе, но в чередующейся последовательности.На фиг.7 изображен второй этап формирования механизма автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве.На фиг.8 изображен механизм автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве, с одной магнитной системой, на базе которого была изобретена модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01.На фиг.9 изображен механизм автономного вращения магнитных систем, расположенных в пространстве, с двумя магнитными системами, на базе которого была изобретена модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01.Уникальность технического решения заключается в том, что модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина выполнена в виде съемного модуля. Каждый модуль содержит левое и правое основания корпуса, где размещено четное или нечетное количество рядов, состоящих из подковообразных магнитных систем возбуждения статора и расположенных через равномерные промежутки. Магнитные системы возбуждения статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием. Внутри модуля размещены съемный вал, средство фиксации съемного вала и подвижная жесткость с четным или нечетным количеством цилиндрических диэлектрических роторов. Четное или нечетное количество рядов цилиндрических роторов состоят из множества многовитковых обмоток, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами и токосъемным кольцом быстросъемного составного коллектора. Множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества цилиндрических роторов могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Рабочая часть множества многовитковых обмоток должна соответствовать высоте каждого магнита южного и магнита северного полюса. Каждый цилиндрический ротор, закрепленный на подвижной жесткости, разделен на множество секторов, которые расположены через равномерные промежутки. Внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток имеют рабочую и нерабочие части обмоток. Щеточный механизм, имеющий токопроводящие подпружиненные щетки, взаимодействует с быстросъемным составным коллектором, устройством передачи электрической энергии и юстировочным устройством, включающим систему автоматического регулирования и управления. Для точного вхождения множества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор рабочие контактные пластины механически связаны с токопроводящей подпружиненной щеткой, юстировочным устройством и системой автоматического регулирования и управления. Нерабочие контактные пластины быстросъемного коллектора должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки. На левом и правом внешнем основании подвижной жесткости размещены элементы качения или скольжения, которые связаны с левым и правым основанием корпуса. Внутреннее основание подвижной жесткости взаимодействует со съемным валом через средство фиксации съемного вала. Причем модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина может быть выполнена в виде отдельного модуля, состоящего из низкооборотного генератора постоянного или переменного тока сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем возбуждения статора, без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина МЦУЭМБ-01, фиг.1, содержит, как минимум, один съемный модуль 1, имеющий съемный вал 2, устройство крепления модулей 3 и средство фиксации съемного вала 4. Каждый съемный модуль содержит левое основание корпуса 5, опирающегося на элементы качения или скольжения 6, и правое основание корпуса 7, опирающегося на элементы качения или скольжения 8. По периметру внутренней части правого основания корпуса 7 расположено четное или нечетное количество магнитных систем возбуждения статора. Первый ряд магнитной системы возбуждения статора выполнен в виде одного или множества подковообразных магнитов, имеющих магнитопровод 9, магнит северного полюса 10 и магнит южного полюса 11. Движение магнитного потока, первого ряда магнитных систем статора, одного или множества подковообразных магнитов должно происходить в одном направлении, которое может быть направлено от внешнего основания модуля к центру модуля или наоборот от центра модуля к внешнему основанию модуля. Второй ряд магнитной системы возбуждения статора выполнен в виде одного или множества подковообразных магнитов, имеющих магнитопровод 12, магнит северного полюса 13 и магнит южного полюса 14. Движение магнитного потока, второго ряда магнитной системы статора, одного или множества подковообразных магнитов должно происходить в одном направлении, которое может быть направлено от внешнего основания модуля к центру модуля или наоборот от центра модуля к внешнему основанию модуля. Каждый модуль содержит четное или нечетное количество рядов цилиндрических диэлектрических роторов, каждый из которых состоит из множества многовитковых обмоток. На подвижной жесткости 17 размещен цилиндрический диэлектрический ротор 15 и цилиндрический диэлектрический ротор 18. Цилиндрический диэлектрический ротор 15 содержит множество многовитковых обмоток первого ряда 16, а цилиндрический диэлектрический ротор 18 содержит множество многовитковых обмоток второго ряда 19. Множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 19 через разъемное соединение 20 связаны с контактным устройством 21 и токосъемным кольцом 22 быстросъемного составного коллектора 23, который через элементы крепления 24 связан с подвижной жесткостью 17. Внутреннее основание подвижной жесткости 17 взаимодействует со съемным валом 2 через средство фиксации съемного вала 4. На правом основании корпуса 7 размещен щеточный механизм 25, имеющий токопроводящую подпружиненную щетку 26, токопроводящую подпружиненную щетку 27, юстировочное устройство и систему автоматического регулирования и управления 28. На правом основании корпуса 7 размещено устройство передачи электрической энергии 29, имеющее соединительную клемму 30 и соединительную клемму 31. Цилиндрический диэлектрический ротор 15 и цилиндрический диэлектрический ротор 18, фиг.2, разделены на множество секторов 32. Внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток первого ряда 16 имеют рабочую часть обмотки 33 и нерабочие части обмоток 34, 35, 36. Внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток второго ряда 19 имеют рабочую часть обмотки 37 и нерабочие части обмоток 38, 39, 40. Один или множество подковобразных магнитных систем возбуждения статора первого ряда 9 и второго ряда 12 магнитных систем возбуждения статора, правого основания корпуса 7 расположены через равномерные промежутки, внутри каждого сектора 32. Рабочая часть обмотки 33 множества многовитковых обмоток первого ряда 16 имеет рабочую зону 41, которая должна соответствовать высоте каждого магнита северного полюса 10 и магнита южного полюса 11. Рабочая часть обмотки 37 множества многовитковых обмоток второго ряда 19 имеет рабочую зону 42, которая должна соответствовать высоте каждого магнита северного полюса 13 и магнита южного полюса 14. Множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 19 могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Начало всех многовиковых обмоток первого ряда 16 и многовиковых обмоток второго ряда 19 должны быть объединены в один проводник 43, который через контакт 44, разъемного соединения 20, проводник 45, связан с токосъемным кольцом 22, токопроводящей подпружиненной щеткой 27 и соединительной клеммой 30 устройства передачи электрической энергии 29. Конец всех многовиковых обмоток первого ряда 16 через проводник 46, контакт 47, разъемного соединения 20, проводник 48 связан с контактными пластинами 49, быстросъемного составного коллектора 23, токопроводящей подпружиненной щеткой 26 и соединительной клеммой 31 устройства передачи электрической энергии 29. Конец всех многовиковых обмоток второго ряда 19 через проводник 50, контакт 51, разъемного соединения 20, проводник 52 связан с контактными пластинами 53, быстросъемного коллектора 23, токопроводящей подпружиненной щеткой 26 и соединительной клеммой 31 устройства передачи электрической энергии 29. Нерабочие контактные пластины 54 должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки 26 для точного вхождения многовитковых обмоток первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 19 в каждый рабочий сектор 32. Токопроводящая подпружиненая щетка 27 может распологаться в любом месте токосъемного кольца 22. Для вращения цилиндрического диэлектрического ротора по часовой стрелке 55 направление движения тока, в множестве многовитковых обмотках первого ряда 16 должно быть против часовой стрелки 56 и направление движения тока в множестве многовитковых обмотках второго ряда 19 должно быть против часовой стрелки 57. Юстировочное устройство и система автоматического регулирования и управления 28 механически связаны с токопроводящей подпружиненной щеткой 26 и предназначены для точного вхождения многовитковых обмоток первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 19 в каждый рабочий сектор 32. Если юстировочное устройство и система автоматического регулирования и управления 28 плохо отрегулированы или настроены, то график постоянного тока первого и второго рядов, фиг.5, многовитковых обмоток модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01 будет иметь внутренние разломы 58. Причем модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина МЦУЭМБ-01 может быть изготовлена в виде низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, у которого множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 19 четного или нечетного количества рядов цилиндрических диэлектрических роторов проходят сквозь однородное магнитное поле четного или нечетного количества магнитных систем возбуждения статора, без каких-либо изменений напряжения и тока в многовитковых обмотках первого ряда 16 и многовитковых обмоток второго ряда 19, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени. Магнитные системы возбуждения статора модульно-цилиндрической универсальной электрической машины могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием.Второй этап работы механизма автономного вращения активных планет Солнечной системы, фиг 7, состоит из материального тела 59 (например, планеты Земля) содержащего внешнюю оболочку 60 (земная кора) и внутреннюю оболочку 61 (ядро планеты), между которыми расположен промежуточный слой Белашова 62 (состоящий из жидкой субстанции магмы с обломками литосферы), имеющий среднюю линию 63. Вследствие движения жидкой субстанции магмы с обломками литосферы внутри материального тела 59, которое постоянно вращается, произошло расширение промежуточного слоя Белашова 62 в его экваториальной части. Из этого следует, что ширина промежуточного слоя Белашова 62 на экваторе 64 материального тела 59 больше, чем высота промежуточного слоя Белашова 62 на полюсах 65. В результате этих изменений протяженность средней линии промежуточного слоя 63 на экваторе 64 материального тела 59 больше, чем на полюсах 65. Из-за этого расстояние от средней линии промежуточного слоя 63 до кромки внешнего основания материального тела 59 на экваторе 64 будет больше, чем расстояние от средней линии промежуточного слоя 63 до кромки внешнего основания на полюсах 65. Изменение расстояния от средней линии промежуточного слоя 63 влияет на ускорение свободного падения тел в пространстве на экваторе и северном или южном полюсе, что экспериментально подтверждено и доказано. Перемещение промежуточного слоя Белашова 62, состоящего из жидкой субстанции магмы с обломками литосферы, внутри материального тела 59 происходит под угловым смещением 66. Наклон углового смещения 66 перемещения промежуточного слоя Белашова 62 расположен между географическим полюсом 67 и северным магнитным полюсом 68 материального тела 59. В ранее указанных заявках подробно изложены все этапы формирования магнитных полюсов, где северный магнитный полюс 68 и южный магнитный полюс 69 расположены на внутренней части внешней оболочки 60. Вследствие неравномерного перемещения промежуточного слоя Белашова 62 происходит небольшой дрейф углового смещения 66 магнитного полюса 68 материального тела 59. Необходимо особо подчеркнуть, что при увеличении массы внешней оболочки 60, уменьшении ширины, увеличении плотности и изменении наклона углового смещения 66 промежуточного слоя Белашова 62 будет меняться скорость вращения материального тела 59, находящегося в пространстве 70, а вследствие этого и ускорение свободного падения тел в пространстве.Формирование и работа второго этапа механизма автономного вращения одной магнитной системы материального тела 59, фиг.8, имеющего северный магнитный полюс 68 и южный магнитный полюс 69, осуществляются посредством взаимодействия внешней оболочки 60 с внутренней оболочкой ядра 61 через промежуточный слой Белашова 62. Промежуточный слой Белашова 62 состоит из внешней части, где происходит турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, и нижней части, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы, которые в хаотическом порядке из верхней части промежуточного слоя Белашова 62 могут свободно переходить через среднюю линию промежуточного слоя 63 на нижнюю часть и обратно. Турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы создает множество вихревых эллиптических колец 72, которые являются проводником электрического тока и перемещаются против часовой стрелки 73, в верхней части промежуточного слоя Белашова 62. Ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, осуществляемое по сложной траектории 74, имеет наклон углового смещения 66 в нижней части промежуточного слоя Белашова 62. Необходимо подчеркнуть, что основной магнитный поток от северного полюса 68 на южный магнитный полюс 69 перемещается по внутренней части внешней оболочки 60, ниже поверхности Мохоровичича 75. Так как жидкая субстанция магмы является проводником электрического тока, то по правилу правой руки, которое заключается в следующем, если ладонь правой руки 76 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 73 в магнитном поле вихревых эллиптических колец 72, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 77, которая будет направлена во внутрь промежуточного слоя Белашова 62. Возникновение индуктированной эдс 77 происходит на восходящей части дуги вихревых эллиптических колец 72, которая примыкает к внутренней части внешней оболочки 60. Далее по правилу левой руки, если левую руку 78 расположить в магнитное поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока 77, то отогнутый большой палец укажет направление силы 79, действующей на проводник. Возникновение вектора силы 79 происходит на нисходящей части дуги вихревых эллиптических колец 72, которая примыкает к внутренней части внешней оболочки 60. В данном случае вектор силы 79 промежуточного слоя Белашова 62 будет направлен по часовой стрелке, а вектор силы внешней оболочки 60 будет направлен против часовой стрелки 80, который заставит перемещаться внутреннюю оболочку ядра 61 по часовой стрелке 81. При этом необходимо напомнить, что механизм образования геопатогенных зон в сфере материального тела 59 действует по тому же принципу. Например, в твердом углублении 82 внешней оболочки 60 образовался вихрь 83, который является проводником электрического тока, где жидкая субстанция магмы с обломками литосферы 71 перемещается по часовой стрелке 84. Если ладонь правой руки 85 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 84, в магнитном поле внешней оболочки 60, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 86, которая будет направлена на кромку внешнего основания 60 материального тела 59. В связи с тем, что в твердом углублении 82 нет возможности для использования индуктированной эдс, то вся ее энергия будет направлена на кромку внешнего основания 60, что влечет за собой образования цунами, торнадо и других неприятных последствий, которые хорошо изложены в описании ранее указанных заявок. При рассмотрении сил, действующих на внешнюю и внутреннюю оболочки инерционной системы материального тела 59, необходимо пользоваться вторым и третьим законами Ньютона, а также знать состав и плотность жидкой субстанции магмы в промежуточном слое Белашова 62.Формирование второго этапа механизма автономного вращения двух магнитных систем материального тела 59, имеющего северный магнитный полюс 68 и южный магнитный полюс 69 внешней оболочки 60. Северный магнитный полюс 68, Фиг.2, внешней оболочки 60 взаимодействует с южным магнитным полюсом 87 внутренней оболочки ядра 61. Южный магнитный полюс 69 внешней оболочки 60 взаимодействует с северным магнитным полюсом 88 внутренней оболочки ядра 61. Работа второго этапа механизма автономного вращения двух магнитных систем материального тела 59, фиг.9, осуществляется посредством взаимодействия внешней оболочки 60 и внутренней оболочки ядра 61 через промежуточный слой Белашова 62. Промежуточный слой Белашова 62 состоит из внешней части 89 где происходит турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, средней части 90, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, и нижней части 91, где происходит турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, которые в хаотическом порядке из верхней части 89 промежуточного слоя Белашова 62 могут свободно переходить через среднюю часть 90 на нижнюю часть 91 и обратно. Турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, внешней части 89, создает множество вихревых эллиптических колец 92, которые перемещаются против часовой стрелки 93. Ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, в средней части 90, осуществляемое по сложной траектории 94, имеет наклон углового смещения 66. Турбулентное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, нижней части 91, создает множество вихревых эллиптических колец 95, которые перемещаются по часовой стрелке 96. Необходимо подчеркнуть, что основной магнитный поток от северного полюса 68 на южный магнитный полюс 69 перемещается по внутренней части внешней оболочки 60, а основной магнитный поток от северного полюса 88 на южный магнитный полюс 87 перемещается по внутренней и внешней частям внутренней оболочки ядра 61. Так как жидкая субстанция магмы с обломками литосферы 71 является проводником электрического тока, то по правилу правой руки, которое заключается в следующем, если ладонь правой руки 97 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 93 в магнитном поле вихревых эллиптических колец 92, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 98, которая будет направлена во внутрь промежуточного слоя Белашова 62. Возникновение индуктированной эдс 98 происходит на восходящей части дуги вихревых эллиптических колец 92, которые примыкают к внутренней части внешней оболочки 60. Далее по правилу левой руки, если левую руку 99 расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока 98, то отогнутый большой палец укажет направление силы 100, действующей на проводник. Возникновение вектора силы 100 происходит на нисходящей части дуги вихревых эллиптических колец 92, которые примыкают к средней части 90 промежуточного слоя Белашова 62. В данном случае вектор силы 100, внешней части 89, заставляет перемещаться среднюю часть 90, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, по часовой стрелке 101, а вектор силы внешней оболочки 60 будет направлен против часовой стрелки 102. Так как жидкая субстанция магмы является проводником электрического тока, то по правилу правой руки, которое заключается в следующем, если ладонь правой руки 103 расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в нее, а большой палец указывал направление движения проводника 96 в магнитном поле вихревых эллиптических колец 95 магнитной системы внутренней оболочки ядра 61, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс 104, которая будет направлена во внутрь промежуточного слоя Белашова 62. Возникновение индуктированной эдс 104 происходит на восходящей части дуги вихревых эллиптических колец 95, которые примыкают к внутренней оболочке ядра 61. Далее по правилу левой руки, если левую руку 105 расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока 104, то отогнутый большой палец укажет направление силы 106, действующей на проводник. Возникновение вектора силы 106 происходит на нисходящей части дуги вихревых эллиптических колец 95, которые примыкают к внутренней оболочки ядра 61. В данном случае вектор силы 106, нижней части 91, промежуточного слоя Белашова 62, заставляет перемещаться среднюю часть 90, где происходит ламинарное перемещение жидкой субстанции магмы с обломками литосферы 71, по часовой стрелке 101, а вектор силы внутренней оболочки ядра 61 будет направлен против часовой стрелки 107. При рассмотрении сил, действующих на внешнюю и внутреннюю оболочки инерционной системы материального тела 59, необходимо пользоваться вторым и третьим законами Ньютона, а также знать состав и плотность жидкой или газообразной субстанции промежуточного слоя Белашова 62.Необходимо особо подчеркнуть, если по каким-либо причинам отсуствует внешняя часть 89 промежуточного слоя Белашова 62 или сильно ослаблена внешняя магнитная система с северным магнитным полюсом 68 и южным магнитным полюсом 69, то внешняя оболочка 60 материального тела 59 будет вращаться по часовой стрелке, как планета Венера.Для проведения научно-исследовательских работ и доказательства работы механизма автономного вращения магнитных систем, находящихся в пространстве, был изготовлен действующий макет механизма вращения планет Солнечной системы, который имеет четыре степени подвижности и состоит из:- внешней оболочки с магнитной системой, которая расположена на элементах качения,- внутренней оболочки с магнитной системой, которая расположена на элементах качения,- промежуточного слоя Белашова, который расположен на элементах качения и отображающего ламинарное течение жидкой субстанции магмы,- внутри промежуточного слоя Белашова на элементах качения расположены многовитковые обмотки, которые отображают турбулентное течение жидкой субстанции магмы,- в пространстве Солнечной системы материальные тела, к которым относятся планеты Земля, Венера, Марс и т.д., имеют пятую степень подвижности, это вращение материальных тел вокруг центральной звезды Солнца.После подачи постоянного напряжения на многовитковые обмотки промежуточного слоя Белашова они начинают вращаться между внутренним магнитным полем внешней оболочки и внешним магнитным полем внутренней оболочки однородного магнитного поля. Магнитное поле многовитковых обмоток приводит во вращение внутреннюю и внешнюю оболочки, которые направлены в разные стороны, в зависимости от полярности магнитных систем внешних и внутренних оболочек или направления движения тока в проводниках многовитковых обмоток.При проведении научно-исследовательских работ на действующем макете были выявлены следующие закономерности. В зависимости от массы внешней и внутренней оболочек макета, промежуточный слой Белашова 62 тоже начинает вращение, при этом направление вращение промежуточного слоя зависит от массы внутренней или внешней оболочки макета.Необходимо особо подчеркнуть, что макет механизма вращения планет Солнечной системы работает от одной внутренней магнитной системы или одной внешней магнитной системы. В ранее опубликованных заявках подробно изложены поэтапные механизмы образования планет Солнечной системы из горячего материального тела, расположенного в пространстве:- механизм остывания материального тела, находящегося в пространстве,- механизм образования и получения термоэлектричества в сфере материального тела, находящегося в пространстве,- механизм образования и получения магнитного поля в сфере материального тела тела, находящегося в пространстве,- механизм образования магнитных полюсов в сфере материального тела, находящегося в пространстве,- механизм запуска и начала вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящегося в пространстве, против часовой стрелки, на примере планеты Земля,- механизм размещения планет Солнечной системы, имеющих магнитное поле, в одной плоскости космического пространства,- механизм автономного вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящегося в пространстве, против часовой стрелки, на примере планеты Земля,- механизм образования землетрясений в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования вулканической деятельности в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования геопатогенных зон в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования цунами в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм образования торнадо в сфере материального тела, находящегося в пространстве, на примере планеты Земля,- механизм запуска и начала вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящегося в пространстве, по часовой стрелке, на примере планеты Венера,- механизм автономного вращения магнитной системы в сфере материального тела, находящегося в пространстве, по часовой стрелке, на примере планеты Венера.- механизм вращения планет и Галактик по эллиптической орбите.Эти явления материального мира, которые происходили на планетах нашей системы, полностью доказаны по существующим законам физики и подтверждены новыми законами Белашова.На базе работы первого в мире действующего макета механизма вращения планет Солнечной системы была изобретена и изготовлена модульно-цилиндрическая электрическая машина Белашова МДУЭМБ-01, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов цилиндрических диэлектрических роторов, не меняя направления тока в проводниках, проходят сквозь один или множество постоянных подковообразных магнитов четного или нечетного количества рядов системы возбуждения статора. Магниты полюсов системы возбуждения статора каждого ряда могут иметь разное направление движения магнитных потоков,Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01, как и механизм автономного вращения планет Солнечной системы нашей Галактики может одновременно при помощи первого ряда множества многовитковых обмоток индуктировать эдс, а при помощи второго ряда множества многовитковых обмоток производить вращение магнитных систем четного или нечетного количества цилиндрических диэлектрических роторов.Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01, имеющая систему возбуждения статора, состоящую из постоянных магнитов, работает от источника постоянного тока следующим образом.При подаче постоянного напряжения на соединительную клемму 30 положительный сигнал постоянного тока через токопроводящую подпружиненную щетку 27, токосъемное кольцо 22, проводник 45, контакт 44 и проводник 43 поступает на множество многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 19, которые могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников. Далее положительный сигнал постоянного тока через множество многовитковых обмоток первого ряда 16, проводник 46, контакт 47 и проводник 48 поступает на множество контактных пластин 49 и через токопроводящую подпружиненную щетку 26 выходит на соединительную клемму 31. При нахождении рабочей части обмоток 33, первого ряда 16 в рабочем секторе 32, первой магнитной системы статора, которая выполнена в виде одного или множества подковообразных магнитов, имеющих магнитопровод 9, магнит северного полюса 10 и магнит южного полюса 11, по правилу левой руки, многовитковые обмотки 16 начинают перемещаться по часовой стрелке 55. На фиг.3 изображен график постоянного тока первого ряда множества многовитковых обмоток 16 модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01. Далее положительный сигнал постоянного тока через множество многовитковых обмоток второго ряда 19, проводник 50, контакт 51, проводник 52 поступает на множество контактных пластин 53 и через токопроводящую подпружиненную щетку 26 выходит на соединительную клемму 31. При нахождении рабочей части обмоток 33, второго ряда 19 в рабочем секторе 32, второй магнитной системы статора, которая выполнена в виде одного или множества подковообразных магнитов, имеющих магнитопровод 12, магнит северного полюса 13 и магнит южного полюса 14, по правилу левой руки, многовитковые обмотки 19 начинают перемещаться по часовой стрелке 55. На фиг.4 изображен график постоянного тока второго ряда множества многовитковых обмоток 19 модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01. Правило левой руки гласит, если взять левую руку и расположить ее в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, и направить вытянутые четыре пальца по направлению тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник. Для вращения цилиндрического диэлектрического ротора по часовой стрелке 55 направление движения тока в множестве многовитковых обмотках первого ряда 16 и множестве многовитковых обмоток второго ряда 19 должно быть против часовой стрелки 56 и 57. На фиг.5 изображен график постоянного тока первого и второго рядов многовитковых обмоток модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01, которые соединены последовательно. Рабочие части многовитковых обмоток первого ряда 33 и рабочие части многовитковых обмоток второго ряда 37 расположены в чередующейся последовательности внутри каждого рабочего сектора 32. На фиг.6 изображен график постоянного тока первого и второго рядов многовитковых обмоток модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01, которые соединены параллельно, но рабочие части многовитковых обмоток первого ряда 33 и рабочие части многовитковых обмоток второго ряда 37 расположены в одном рабочем секторе 32, но с чередующейся последовательностью через каждый рабочий сектор 32. Быстросъемный составной коллектор 20, при помощи контактных пластин 49 и контактных пластин 53, объединяет выходной сигнал постоянного тока первого ряда 16 и выходной сигнал второго ряда 19 в одну составляющую. Причем вход и выход множества многовитковых обмоток первого ряда 16 и множество многовитковых обмоток второго ряда 19 через первый и второй ряд магнитных систем возбуждения статора, правого основания корпуса 7, будет происходить беспрепятственно из любого положения ротора. Максимальное количество магнитов каждого ряда магнитной системы статора должно быть в два раза меньше, чем количество секторов 32.Модульно-цилиндрические универсальные электрические машины Белашова с диэлектрическим (диамагнитным) ротором обладают большим преимуществом перед электрическими машинами, у которых ротор выполнен из ферромагнитного материала, тем что:- имеют хорошее охлаждение,- имеют модульную конструкцию,- имеют высокую степень надежности,- имеют надежное сопротивление изоляции,- имеют небольшие габариты и небольшой вес,- имеют прямоугольный сигнал импульсного напряжения и тока,- могут легко регулироваться по току и напряжению,- могут иметь систему слежения и регулирования, которая способна автоматически изменять параметры электрической машины,- могут иметь порог чувствительности менее одного вольта,- могут вращаться со скоростью меньше одного оборота в минуту,- могут быть изготовлены от нескольких Вт, до сотен кВт,- могут работать в воде или других агрессивных жидкостях в незащищенном виде,- диэлектрический ротор не имеет потерь на гистерезис,- диэлектрический ротор не имеет потерь на вихревые токи,- диэлектрический ротор не имеет потерь на реактивное сопротивление якоря.Для реверсивного вращения модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01 от источника постоянного тока, необходимо изменить направление движения тока у множества многовитковых обмотках цилиндрического ротора первого ряда 16 и множества многовитковых обмоток цилиндрического ротора второго ряда 19 подвижной жесткости 17.Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01, имеющая систему возбуждения статора, состоящую из электромагнитов, работает от источника переменного тока следующим образом.Все магнитные системы модульно-цилиндрической универсальной электрической машины Белашова МЦУЭМБ-01 должны быть выполнены на электромагнитах, тогда при изменении полярности у множества многовитковых обмоток первого ряда 16 и множества многовитковых обмоток второго ряда 19 первой и второй магнитной системы возбуждения статора, модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина будет работать от сети переменного тока любой частоты.Это первая в мире модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01, у которой множество многовитковых обмоток цилиндрического диэлектрического ротора, не меняя направление тока в проводниках, проходит сквозь один или множество постоянных подковообразных магнитов. Магниты полюсов каждого ряда магнитной системы возбуждения статора могут иметь разное направление движения магнитных потоков.Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина Белашова МЦУЭМБ-01, содержащая подвижную жесткость с двумя цилиндрическими диэлектрическими роторами, каждая из которых имеет множество многовитковых обмоток, при помощи многовитковых обмоток первого ряда может вращаться от источника постоянного тока, а при помощи многовитковых обмоток второго ряда может выдавать эдс постоянного тока. Причем затраченная работа на вращение цилиндрических роторов в магнитном поле системы возбуждения статора будет всегда больше, чем выработанная эдс постоянного тока.Раньше не было электрических машин, у которых амплитуда и форма сигнала постоянного тока множества многовитковых обмоток ротора не меняли своих характеристик за время прохождения их через магнитное поле магнитной системы, поэтому не было необходимости применять на практике законы и математические формулы Белашова. Сейчас, после изобретения МЦУЭМБ-01, нужно будет делать полный перерасчет кпд всех выпускаемых электрических машин.Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина МЦУЭМБ-01 не содержит стальных магнитопроводов в цилиндрических роторах, как в электрической машине ЭМПТВ-01. Электрические машины со стальным магнитопроводом ротора не могут конкурировать с электрическими машинами, имеющими диэлектрический ротор.Сверхскоростные модульно-цилиндрические универсальные электрические машины Белашова МЦУЭМБ-01 не имеют индуктивного сопротивления многовитковых обмоток ротора на любой частоте. Краткие технические характеристики макета МЦУЭМБ-01:- масса ротора МЦУЭМБ-01 = 200 г,- диаметр цилиндрического ротора МЦУЭМБ-01 = 175 мм,- количество рабочих рядов многовитковых обмоток = один,- порог чувствительности электрической машины, при котором происходит начальное вращение ротора, меньше одного вольта,- при 1,5 В количество оборотов электрической машины достигает 108 об/мин.- при 12,8 В количество оборотов электрической машины достигает 1400 об/мин.Макет выполнен в открытом исполнении и наглядно показывает, что движение тока в многовитковых обмотках происходит в одном направлении.Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина имеет большой кпд, так как все многовитковые обмотки четного или нечетного количества цилиндрических роторов работают одновременно по всему диаметру от сигнала постоянного или переменного тока. Магнитные системы возбуждения модульно-цилиндрической универсальной электрической машины могут быть расположены на статоре или роторе, могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов или их сочетанием. Электрическая машина хорошо регулируется по напряжению и по току. Согласно первому закону Белашова, в области формирования и измерения электрических сигналов постоянного тока, который гласит, что максимальная форма сигнала постоянного тока, в замкнутой цепи, прямо пропорциональна максимальной геометрической форме сигнала постоянного тока, у которого амплитуда сигнала не меняет свои характеристики во времени, всегда выше, чем у электрических машин, обмотки которых работают по сигналу переменного тока или третьему закону Белашова. Согласно третьему закону Белашова в области формирования и измерения электрических сигналов переменного тока эффективное значение разнообразных форм сигнала переменного тока в замкнутой цепи прямо пропорционально геометрической форме сигнала переменного тока и обратно пропорционально времени его прохождения. Смотрите законы и формулы Белашова в патенте Российской Федерации 2175807, которые поясняют, почему универсальные электрические машины Белашова отличаются от обычных электрических машин постоянного и переменного тока.Изобретение позволяет создать в энергетике, промышленности и народном хозяйстве новые типы электрических машин постоянного или переменного тока, а также пересмотреть законы и математические формулы в электротехнике, которые определяют кпд электрических машин, технических сооружений и других электромеханических устройств и механизмов.Справочные материалыКнига "Единицы физических величин и их размерность", автор Л.А.Сена, издательство "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1988 год.Книга "Физика, справочные материалы", автор О.Ф.Кабардин, издательство "Просвещение", Москва, 1988 год.Книга "Электротехника с основами промышленной электроники", авторы В.Е.Китаев и Л.С.Шляпинтох, издательство "Высшая школа", Москва, 1973 год. Формула изобретения 1. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина, содержащая статор с магнитной системой возбуждения, включающей магнитопроводы, магниты северного и южного полюса, ротор с многовитковыми обмотками, выполненный из парамагнитного или диамагнитного материала, составной коллектор с контактными пластинами, щеткодержатель со щетками, систему автоматического слежения и регулирования, а также элементы качения или скольжения, через которые статор взаимодействует с валом ротора, отличающаяся тем, что содержит съемный модуль, состоящий из левого и правого основания корпуса, имеющего съемный вал, средство фиксации съемного вала, устройство крепления модулей и подвижную жесткость с четным или нечетным количеством рядов цилиндрических роторов, каждый из которых включает множество многовитковых обмоток, которые через разъемное соединение электрически связаны с контактными пластинами, и токосъемным кольцом быстросъемного составного коллектора, щеточным механизмом, имеющего токопроводящие подпружиненные щетки, устройством передачи электрической энергии, юстировочным устройством и системой автоматического регулирования и управления, взаимодействующих с внутренней частью левого и правого основания корпуса, где размещено четное или нечетное количество рядов магнитных систем возбуждения статора, расположенных через равномерные промежутки и взаимодействующих между собой противоположными полюсами, где на левом и правом внешнем основании подвижной жесткости размещены элементы качения или скольжения, которые связаны с левым и правым основанием корпуса, а внутреннее основание подвижной жесткости взаимодействует со съемным валом через средство фиксации съемного вала, где цилиндрические роторы закреплены на подвижной жесткости и разделены на множество секторов, которые расположены через равномерные промежутки, а внутри каждого сектора множество многовитковых обмоток имеют рабочую и не рабочие части обмоток, где множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов могут иметь параллельное, последовательное или смешанное соединение проводников, где магнитные системы возбуждения статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, электромагнитов и их сочетанием, причем модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина может быть выполнена в виде отдельного модуля, состоящего из низкооборотного генератора постоянного или переменного тока, сверхскоростной электрической машины постоянного тока, двигателя переменного тока или развернутого линейного двигателя постоянного или переменного тока, у которой множество многовитковых обмоток четного или нечетного количества рядов проходят сквозь однородное магнитное поле одного или множества магнитных систем статора, без каких-либо изменений напряжения и тока, где амплитуда сигнала постоянного тока не меняет своих характеристик во времени.2. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что для точного вхождения множества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор не рабочие контактные пластины быстросъемного коллектора должны соответствовать ширине токопроводящей подпружиненной щетки.3. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что для точного вхождения множества многовитковых обмоток в каждый рабочий сектор, юстировочное устройство и система автоматического регулирования и управления механически связана с токопроводящей подпружиненной щеткой.4. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что рабочая часть множества многовитковых обмоток должна соответствовать высоте каждого магнита южного и магнита северного полюса.5. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что диэлектрический ротор выполнен в виде диска.6. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что в цепи быстросъемного составного коллектора используется электронный коммутатор.7. Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что сектора ротора изолированы друг от друга и имеют систему теплообмена.

(51)  МПК H02K19/06   (2006.01)H02K21/14   (2006.01)H02K1/27   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008118735/09, 12.05.2008 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 12.05.2008 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: SU 1676016 A1, 07.09.1991. SU 1515272 A1, 15.10.1989. RU 597049 A, 15.02.1978. RU 2129329 C1, 20.04.1999. SU 1757034 A1, 23.08.1992. RU 2159496 C1, 20.11.2000. RU 2057389 C1, 27.03.1996. DE 3401163 A1, 08.11.1984. US 6064134 A, 16.05.2000. US 4110646 A, 29.08.1978. DE 3931484 A1, 04.04.1991. Адрес для переписки: 630092, г.Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, НГТУ
(72) Автор(ы): Литвинов Борис Викторович (RU),Давыденко Ольга Борисовна (RU) (73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный электротехнический университет (RU)

СИНХРОННЫЙ РЕАКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовом электроприводе. Синхронный реактивный электродвигатель содержит статор с многофазной обмоткой и ротор. Ротор выполнен из расположенных вдоль оси двигателя ферромагнитных пакетов (2), межпакетных промежутков (4), отделяющих пакеты один от другого, причем, по крайней мере, в одном на полюсное деление промежутке между ферромагнитными пакетами, наиболее близко расположенными к продольной оси, размещен постоянный магнит (5), при этом ось намагничивания постоянного магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов (3). Технический результат, достигаемый при использовании предложенного электродвигателя, состоит в улучшении его энергетических (КПД, cos) и массогабаритных показателей. 3 ил. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовом электроприводе.Известен синхронный реактивный электродвигатель (авторское свидетельство СССР 1515272, кл. Н02K 19/06), содержащий статор с многофазной обмоткой и ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси двигателя ферромагнитных пакетов с прорезями. Пакеты отделены друг от друга слоями немагнитного материала.Недостатком этого синхронного реактивного электродвигателя являются низкие энергетические характеристики, вследствие невысокого отношения магнитных проводимостей по продольной и поперечной осям, обусловленного тем, что применяемые для повышения магнитного сопротивления по поперечной оси прорези в ферромагнитных пакетах несущественно ослабляют поперечный магнитный поток машины.Наиболее близким к изобретению является синхронный реактивный электродвигатель (авторское свидетельство СССР 1676016, кл. Н02K 19/06), являющийся прототипом и содержащий статор с многофазной обмоткой и ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси двигателя и отделенных друг от друга слоями немагнитного материала ферромагнитных пакетов с прорезями. В прорезях ферромагнитных пакетов размещены радиально намагниченные постоянные магниты с чередующейся полярностью. Постоянные магниты создают магнитный поток, направленный навстречу поперечному магнитному потоку статора, и, уменьшая его величину, снижают результирующее потокосцепление по поперечной оси.Однако известный электродвигатель обладает недостаточно высокими энергетическими характеристиками (КПД, cos), поскольку при размещении постоянных магнитов лишь в прорезях ферромагнитных пакетов компенсация поперечного потока недостаточно эффективна, так как сохраняются пути замыкания поперечного потока через участки ферромагнитных пакетов ротора за пределами прорезей.Кроме того, наличие достаточно больших прорезей и установка в них постоянных магнитов требует удлинения ферромагнитных пакетов в осевом направлении, превышающего активную длину двигателя, с целью сохранения на высоком уровне проводимости по продольной оси ротора, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей двигателя.Задачей изобретения является создание синхронного реактивного электродвигателя (СРД) с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями.Это достигается тем, что в синхронном реактивном электродвигателе, содержащем статор с многофазной обмоткой, ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси двигателя, отделенных друг от друга ферромагнитных пакетов, а также постоянные магниты, по крайней мере, в одном на полюсное деление промежутке между ферромагнитными пакетами, наиболее близко расположенными к продольной оси ротора, размещен постоянный магнит, при этом ось намагничивания этого магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов.На фиг.1 представлен поперечный разрез заявляемого синхронного реактивного электродвигателя, содержащего статор 1 с многофазной обмоткой и, в качестве примера, двухполюсный ротор, на фиг.2 показаны пути замыкания поперечного потока статора и направление намагничивания постоянного магнита, размещенного в промежутке между ферромагнитными пакетами, на фиг.3 – пространственное распределение поперечного магнитного потока Фq статора, потока компенсацииФкомп , обусловленного постоянным магнитом, и результирующего потока по поперечной оси .Ротор синхронного реактивного электродвигателя содержит расположенные вдоль оси двигателя ферромагнитные пакеты 2, межпакетные промежутки 4, отделяющие пакеты один от другого, и промежуток между ферромагнитными пакетами 3, в котором помещен постоянный магнит 5. Ось намагничивания постоянного магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов 3.Синхронный реактивный электродвигатель работает следующим образом. Многофазная обмотка на статоре создает в зазоре машины бегущее с синхронной скоростью магнитное поле. За счет магнитной несимметрии ротора (проводимости по продольной и поперечной осям Gd и Gq не равны) возникает электромагнитный момент, приводящий его во вращение.Величины максимального электромагнитного момента СРД и максимального коэффициента мощности (в пренебрежении резистивным сопротивлением обмотки статора) определяются соотношениями:в которых Xd и Xq – индуктивные сопротивления СРД по продольной и поперечной осям ротора. Так как Xd и Xq пропорциональны магнитным проводимостям Gd и Gq вдоль осей d и q ротора, электромагнитный момент и энергетические показатели СРД тем выше, чем больше отношение Gd/Gq.Размещение в межпакетных промежутках в окрестностях продольной оси постоянных магнитов предназначено для компенсации поперечного потока Фq статора (и, как следствие, уменьшения проводимости по поперечной оси Gq при сохранении проводимости по продольной оси на высоком уровне). При синусоидальном распределении магнитного потока максимум поперечного потока имеет место в сечении машины, совпадающем с продольной осью. В связи с этим наибольший эффект достигается при размещении постоянных магнитов между ферромагнитными пакетами вблизи продольной оси ротора (в районе наибольшей концентрации поперечного магнитного потока).Постоянный магнит 5 заполняет весь промежуток в окрестности оси d между ферромагнитными пакетами 3, что предопределяет компенсацию поперечного потока статора по всей площади прилегающих пакетов (фиг.2).В предлагаемом синхронном реактивном электродвигателе при сохранении проводимости по продольной оси на уровне прототипа, компенсация магнитного потока Фq и, соответственно, уменьшение величины проводимости по поперечной оси Gq осуществляется в большей степени, чем в прототипе. Следствием этого является увеличение электромагнитного момента и улучшение энергетических характеристик (КПД, cos) заявляемого электродвигателя за счет существенного увеличения отношения Gd/Gq.Размещение постоянного магнита между ферромагнитными пакетами наряду с повышенной эффективностью компенсации поперечного потока приводит к улучшению массогабаритных показателей электродвигателя, поскольку в ферромагнитных пакетах отсутствуют прорези для размещения в них постоянных магнитов (как это имеет место в прототипе) и, соответственно, не требуется удлинения пакетов с целью сохранения проводимости Gd по продольной оси ротора на высоком уровне.Кроме того, поскольку компенсируемый поперечный магнитный поток имеет относительно небольшую величину, в предлагаемом синхронном реактивном электродвигателе могут быть использованы сравнительно недорогие постоянные магниты с низким уровнем остаточной магнитной индукции (например, феррит-бариевые). Формула изобретения Синхронный реактивный электродвигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой, ротор, выполненный из ориентированных вдоль оси машины, отделенных друг от друга ферромагнитных пакетов, а также постоянные магниты, отличающийся тем, что, по крайней мере в одном на полюсное деление промежутке между ферромагнитными пакетами, наиболее близко расположенными к продольной оси, размещен постоянный магнит, при этом ось намагничивания постоянного магнита совпадает с нормалью к поверхностям прилегающих к нему ферромагнитных пакетов.

(51)  МПК H02J3/18   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008116944/09, 28.04.2008 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 28.04.2008 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: SU 610235 A1, 05.06.1978. RU 2282295 C2, 20.08.2006. RU 2280934 C1, 27.07.2006. SU 1471247 A1, 07.04.1989. DE 3863951 A1, 30.05.1985. Адрес для переписки: 450000, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ, ОИС, В.П. Ефремовой
(72) Автор(ы): Рогинская Любовь Эммануиловна (RU),Стыскин Андрей Владиславович (RU),Караваев Артем Александрович (RU) (73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

ТРЕХФАЗНЫЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ

(57) Реферат: Изобретение используется в области электротехники для компенсации переменной реактивной мощности и повышения коэффициента мощности трехфазных потребителей электроэнергии. Технический результат – повышение энергетических показателей. Трехфазный компенсатор содержит блок силовых вентилей, дроссель с зазором, LC-фильтр высоких частот, блок управления вентилями, включающий в себя блок анализа сети и блок управления переключением вентилей. Согласно способу сигналы с блока анализа сети подают в блок управления переключением вентилей и делают квантованные по уровню синусоидальные сигналы полностью соответствующими по фазе синусоидам тока, которые необходимы для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике. После чего выявляют и включают фазу с максимальным током, одновременно с этим производят постоянное переключение работы двух оставшихся фаз, пропорциональное токам этих фаз с высокой частотой, и осуществляют соответствующее включение вентилей, чтобы ток через вентили и дроссель с зазором протекал в одном направлении. При величине углов между квантованными по уровню синусоидальными сигналами и синусоидами фазного напряжения трехфазной сети, равной минус 90°, переводят компенсатор в режим генерации реактивной мощности в трехфазную сеть, а при плюс 90° – в режим потребления из трехфазной сети реактивной мощности. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл. Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации переменной реактивной мощности и повышения коэффициента мощности трехфазных потребителей электроэнергии.Коэффициент мощности является одним из основных энергетических показателей приемников электрической энергии, определяющим потребление ими непроизводительной реактивной мощности. Низкое значение коэффициента мощности приводит к существенным потерям активной мощности. Повышение коэффициента мощности достигается компенсацией реактивной мощности, значение которой зависит от фазы потребляемого тока относительно питающего напряжения.Компенсация реактивных нагрузок в сети потребителя позволяет:1) снизить плату поставщику за потребленную электроэнергию; 2) снизить потери активной энергии в передающих линиях и трансформаторах; 3) уменьшить требуемую мощность трансформаторов и сечения кабелей; 4) уменьшить токовые нагрузки элементов системы электроснабжения (кабельных и воздушных линий, трансформаторов), обеспечив возможность расширения производства; 5) улучшить качество электроэнергии за счет уменьшения отклонений напряжения от номинального значения.Известен трехфазный компенсатор реактивной мощности [патент РФ 2239271, H02J 3/16, H02J 3/18 от 2004.10.27], который компенсирует реактивную мощность за счет приближения фазы тока к питающему напряжению. Устройство содержит силовой инверторный блок, включающий в себя трехфазный трансформатор, блок автономных инверторов напряжения, источник реактивной мощности, систему управления, включающую в себя блок вычисления активной и реактивной мощности, блок вычисления переменной составляющей активной и реактивной мощности, блок вычисления заданных значений фазных токов, блок управления автономными инверторами напряжения, устройство дозарядки источника реактивной мощности и источник заданного значения напряжения. При этом блок вычисления переменных составляющих активной и реактивной мощности выполнен в виде двух устройств, каждое из которых содержит интегратор, подключенный параллельно входам сумматора, при этом вход каждого устройства является входом интегратора, а его выход – выходом сумматора.Однако данное устройство сложно и дорого в изготовлении и при эксплуатации, так как присутствуют многофазный трансформатор, четыре трехфазных инвертора и в качестве накопителя энергии используется конденсатор. Также устройство имеет невысокие энергетические показатели.Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является статический трехфазный компенсатор реактивной мощности [авторское свидетельство СССР 610235, H02J 3/18 от 1978.06.05], который компенсирует реактивную мощность за счет регулируемого потребления реактивного компонента полной мощности. Устройство содержит силовой ламповый блок, соединенный по мостовой схеме, с дросселем в качестве нагрузки, поглотитель энергии, выход которого подсоединен на стороне переменного тока к трем фазам преобразовательного моста, трансформатор и лавинный ограничитель.Однако в данном устройстве используются силовые лампы, что на сегодняшний день является нерациональным решением, кроме того, присутствуют трансформатор и лавинный ограничитель, усложняющие и удорожающие данное устройство. Устройство имеет также невысокие энергетические показатели ввиду потерь в лампах, трансформаторе и поглотителе энергии.Задачей изобретения является повышение энергетических показателей, быстродействия и плавности регулирования компенсатора реактивной мощности.Поставленная задача достигается тем, что трехфазный компенсатор реактивной мощности, содержащий блок управления вентилями, дроссель с зазором, в отличие от прототипа содержит блок силовых вентилей и LC-фильтр высоких частот, а блок управления вентилями включает в себя блок анализа сети и блок управления переключением вентилей.Поставленная задача достигается также способом управления трехфазным компенсатором реактивной мощности, по которому переключают вентили: синхронизирующие сигналы с блока анализа сети подают в блок управления переключением вентилей и делают квантованные по уровню синусоидальные сигналы полностью соответствующими по фазе синусоидам тока, который необходим для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике. После чего выявляют и включают фазу с максимальным током, одновременно с этим производят постоянное переключение работы двух оставшихся фаз, пропорциональное токам этих фаз с высокой частотой, и осуществляют соответствующее включение вентилей, чтобы ток через вентили и дроссель с зазором протекал в одном направлении. Регулирование выдаваемой или потребляемой реактивной мощности осуществляют путем изменения углов между квантованными по уровню синусоидальными сигналами (блоки 18-20 на фиг.3) и синусоидами фазного напряжения трехфазной сети. При величине этих углов -90° переводят трехфазный компенсатор реактивной мощности в режим генерации реактивной мощности в трехфазную сеть, а при величине углов +90° переводят трехфазный компенсатор реактивной мощности в режим потребления из трехфазной сети реактивной мощности. Регулирование в первом режиме вниз от максимальной мощности осуществляют путем изменения величины углов до -91°, а во втором режиме до +91°.Существо изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 представлена блок-схема, отражающая принципиальную конструкцию устройства; на фиг.3 представлена функциональная схема блока управления переключением вентилей (11); на фиг.4 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 28 за 0,2 с, показывающие формы сигналов, получаемые с блоков 18-21 (а – 18, б – 19, в – 20, г – 21); на фиг.5 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 28 за 5×10-3 с, показывающие формы сигналов, получаемые с блоков 18-21 (а – 18, б – 19, в – 20, г – 21); на фиг.6 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 74 за 0,2 с, показывающие формы выходных сигналов для блоков 62-67 (а – 62, б – 63, в – 64, г – 65, д – 66, е – 67) (эти сигналы поступают на выход блока 11 через блоки 68-73); на фиг.7 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 74 за 5×10-3 с, показывающие формы выходных сигналов для блоков 62-67 (а – 62, б – 63, в – 64, г – 65, д – 66, е – 67) (эти сигналы поступают на выход блока 11 через блоки 68-73).На фиг.1 буквами А, В, С обозначена трехфазная сеть промышленной частоты; цифрами 1-6 обозначены вентили, имеющие одностороннюю проводимость – как показано стрелками; буквой L обозначен дроссель с зазором. Трехфазный мост служит для осуществления энергообмена реактивной мощностью между сетью и накопителем энергии – дросселем с зазором. Природа реактивной мощности заключается в том, что в одни моменты времени мощность потребляется из сети, а в другие – отдается. Таким образом, управляя потоком энергии между дросселем с зазором и сетью, можно производить компенсацию реактивной мощности.Фиг.2 отображает общую схему компенсатора, где 7 – трехфазная сеть; 8 – блок силовых вентилей; 9 – дроссель с зазором; 10 – блок анализа трехфазной сети, предназначенный для вычисления необходимой реактивной мощности и определения моментов переключения вентилей; 11 – блок управления переключением вентилей; 12 – LC-фильтр высоких частот. Блоки 10 и 11 могут быть объединены в один – блок управления вентилями 13, при реализации функций этих блоков на микроконтроллере. Блок силовых вентилей 8 входом подключен через LC-фильтр высоких частот 12 к трехфазной сети 7, к выходу блока 8 (сторона постоянного тока) подключен дроссель с зазором 9. Блок 10 производит анализ трехфазной сети, т.е. блока 7, после чего данные с блока 10 поступают в блок 11 для осуществления управлением блоком 8.На фиг.3 представлена функциональная блок-схема управления переключением вентилей, где 14-17 – входные блоки, подающие сигналы управления на блоки 18-21 с блока анализа сети 10; блоки 18-20 – источники квантованных по уровню синусоидальных сигналов, блок 21 – источник пилообразного сигнала, причем период пилообразного сигнала равен периоду дискретизации квантованного по уровню синусоидального сигнала; 22-24 – блоки сравнения с нулем; 25-27 – блоки, выдающие модуль исходного сигнала; 28 – осциллограф, измерения которого представлены на фиг.4 и 5; 29-31 – блоки логического отрицания; 32-34 – блоки арифметического умножения; 35-40 – блоки логического «или»; 41-43 – блоки сравнения; 44-49 – блоки логического отрицания; 50-61 – блоки логического «или»; 62-67 – блоки логического «и»; 68-73 – выходные блоки, блоки подачи сигналов на вентили 1-6 соответственно; 74 – осциллограф, измерения которого представлены на фиг.6 и 7. На выходных блоках сигнал «1» соответствует состоянию «включено», а сигнал «0» – «выключено». Амплитуды всех сигналов равны единице. Квантованные по уровню синусоидальные сигналы по фазе полностью соответствуют синусоидам тока, который необходим для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике. Представленная схема работает следующим образом: блоки 18-21 через блоки 14-17 синхронизируются с сетью, кроме того, квантованным по уровню синусоидальным сигналам блоков 18-20 задаются определенные углы для обеспечения требуемой реактивной мощности. Далее рассмотрим конкретно несколько цепочек взаимодействия – остальные подобны рассматриваемым. Квантованный по уровню синусоидальный сигнал с блока 18 поступает в блок 25, на выходе которого получается модуль квантованного по уровню синусоидального сигнала, который поступает в блок 32 совместно с сигналом с блока 21. Сигнал с блока 25 также поступает в блок 43. В блоке 32 происходит перемножение двух сигналов, на выходе получается пилообразный сигнал, вписанный в модуль квантованного по уровню синусоидального сигнала, или же пилообразный сигнал, промодулированный квантованным по уровню синусоидальным сигналом. Последний сигнал сравнивается в блоке 41 с выходным сигналом блока 26 – модулем квантованного по уровню синусоидального сигнала с блока 19. Сигнал с блока 41 поступает в блоки 46, 49, 53, 59. Сигналы с блоков 46, 49 после логического отрицания поступают в блоки 54, 60 соответственно. Сигналы в блоках 53, 54, 59, 60 подвергаются логической операции «и» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают в блоки 63, 64, 66, 67 соответственно, где они подвергаются логической операции «или» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают на выход блока 11 – в блоки 69, 70, 72, 73 соответственно. Этой цепочке преобразования сигналов аналогичны цепочки: 15 (19-26) – 68, 70, 71, 73 (62, 64, 65, 67) и 16 (20-27) – 68, 69, 71, 72 (62, 63, 65, 66). Одновременно с этой цепочкой преобразования происходит следующее: сигнал с блока 18 поступает в блок 22, где сравнивается с нулем, после чего поступает в блоки 29, 39, 40. Сигнал с блока 29 после логического отрицания поступает в блоки 36, 37 соответственно. Сигналы в блоках 36, 37, 39, 40 подвергаются логической операции «и» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают в блоки 59, 60, 62 (с блока 36), 56, 61, 63 (с блока 37), 50, 55, 66 (с блока 39), 51, 52, 67 (с блока 40). Сигналы в блоках 50-52, 55, 56, 59-61 подвергаются логической операции «и» совместно с другими соответствующими сигналами и поступают в блоки 62-67, где они подвергаются логической операции «или» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают на выход блока 11 – в блоки 68-73. Этой цепочке преобразования сигналов аналогичны цепочки: 15 (19-23)-62-67 и 16 (20-24)-62-67.Пример конкретной реализации способаСпособ управления основан на том факте, что в любой момент времени сумма токов в трехфазной системе равна нулю или , следовательно, один из них равен сумме двух других не только векторно, но и по модулю мгновенного значения ввиду равенства знаков последних токов. Из этих соображений можно получить 6 случаев, которые иллюстрирует таблица 1. Границами случаев являются переходы токов через ноль.
Таблица 1 – Возможные случаи соотношения токов

1
2
3
4
5
6
Ia
«+» (>0)
«-» (<0)
«-» (<0)
«-» (<0)
«+» (>0)
«+» (>0)
Ib
«-» (<0)
«+» (>0)
«-» (<0)
«+» (>0)
«-» (<0)
«+» (>0)
Ic
«-» (<0)
«-» (<0)
«+» (>0)
«+» (>0)
«+» (>0)
«-» (<0)В данной таблице «случаи» расположены определенным образом: такое чередование знаков токов фаз имеет место при емкостном характере тока, т.е. при угле между током и напряжением в каждой из фаз, равном -90°.Квантованные по уровню синусоидальные сигналы блоков 18-20 (фиг.3) по форме полностью соответствуют емкостным фазным токам компенсатора (блок 18 – току фазы А, блок 19 – току фазы В, блок 20 – току фазы С). По существу все оставшиеся блоки нужны для преобразования квантованных по уровню синусоидальных сигналов блоков 18-20 в фазные токи компенсатора посредством соответствующего переключения вентилей.Вышеописанное поясняют чертежи: фиг.4 и 5 с осциллограммами с блока 28 (фиг.3), иллюстрирующие все три квантованных по уровню синусоидальных сигнала и пилообразный сигнал (а – сигнал с блока 18, б – 19, в – 20, г – 21).За выявление, какой случай имеет место в данный момент, ответственны блоки: 22-24, 29-31, 35-40 (фиг.3), где блоки 35-40 соответствуют столбцам таблицы (единица на выходе одного из блоков 35-40 для соответствующего случая).Подробно рассмотрим первый случай (остальные случаи аналогичны первому). В этом случае происходит потребление тока из фазы А и отдача тока в фазы В и С. Модуль тока фазы А равен сумме модулей токов фаз В и С. Во время этого промежутка времени вентиль в «положительной» ветви моста фазы А (вентиль 1 на фиг.1) открыт и ток из фазы А течет в дроссель с зазором. Чтобы цепь была замкнута (протекал ток), необходимо открыть вентили в «отрицательной» ветви моста фаз В и С (вентили 5 и 6 на фиг.1). Но одновременно открыть вентили фаз В и С нельзя – произойдет короткое замыкание. Следовательно, надо открыть сначала один, а потом другой. Поэтому необходимо правильно определить время открытия и закрытия этих вентилей.Для того чтобы осуществить правильное переключение, необходимо:1) вписать пилообразный сигнал в модуль квантованного по уровню синусоидального сигнала (промодулировать пилообразный сигнал квантованным по уровню синусоидальным сигналом), эквивалентного искомому току фазы А для первого случая таблицы 1; 2) фаза В будет работать, пока ее амплитуда будет больше значения сигнала, полученного в предыдущем пункте, т.е.: фаза В работает, пока (пилообразный сигнал), иначе работает фаза С, причем время работы этих фаз пропорционально токам этих фаз или , что осуществляется с помощью блоков: 25-27, 32-34, 41-43 и 21 (фиг.3).Для осуществления совместной работы блоков 22-24, 29-31, 35-40 и 25-27, 32-34, 41-43 и обеспечения протекания токов в одном направлении через вентили и дроссель с зазором применяются блоки 44-67 (фиг.3).Пилообразный сигнал блока 21 нужен (в первом «случае») для разбиения величины |Ia| на части, равные |Ib| и |Ic|, т.е. , а также для разделения во времени работы фаз В и С и для увеличения частоты работы системы.Все шесть случаев реализуются за период 0,02 секунды для частоты в 50 Гц, но производить переключения с частотой 1/(0,02/6)=300 Гц нецелесообразно, так как в этом случае энергообмен будет нарушен и высшие гармоники будут недопустимо велики. В идеале все три фазы должны работать непрерывно, и чтобы приблизиться к этому, необходимо, например, для первого случая быстро переключать фазы В и С, что существенно улучшает характеристики преобразователя. Например, для частоты переключений 12600 Гц (период в 49,4 мкс) переключения за «случай» происходят 12600/300=42 раза, что дает намного более высокие энергетические показатели.На выходе блока управления переключением вентилей получаются сигналы, показанные на фиг.6 и 7 (а – сигнал с блока 62, б – 63, в – 64, г – 65, д – 66, е – 67). Из фиг.7 видно, что до момента времени 1,6667 мс длится «случай» 1, а после происходит переключение режима работы на «случай» 6 и т.д. Можно сказать, что способ переключения детерминирован временем и имеет множество повторяющихся последовательных комбинаций. Надо также отметить, что квантованные по уровню синусоидальные сигналы блоков 18-20 (фиг.3) должны квантоваться на основе равенства площадей под исходной и дискретной синусоидами, т.е. для времени от t1 до t2 и k от n1 до n2. Период дискретизации синусоид должен быть равным периоду пилообразного сигнала. Чем выше дискретизация, тем выше частота переключения, тем легче отфильтровать высшие гармоники тока.Регулирование осуществляется за счет изменения углов между квантованными по уровню синусоидальными сигналами блоков 18-20 (фиг.3) и соответствующими фазными напряжениями трехфазной сети. При максимальной мощности эти углы в случае отдачи реактивной мощности составляют -90° (система симметричная). Если требуется уменьшить отдаваемую реактивную мощность, эти углы увеличиваются, в предельном случае примерно до -91° (при этом наступает режим холостого хода). В случае потребления трехфазным компенсатором реактивной мощности эти углы будут составлять +90° и +91° для режима холостого хода, регулирование осуществляется между этими углами.Через дроссель с зазором протекает ток, имеющий постоянную и переменную составляющие. Чем больше индуктивность, тем меньше переменная составляющая и наоборот. Величину реактивной мощности определяет активное сопротивление дросселя с зазором – чем оно меньше, тем большая мощность может быть скомпенсирована и наоборот. Потребляемая (теряемая) активная мощность составляет 1,23% от компенсируемой (полезной) реактивной мощности или Q=81Р. LC-фильтр высоких частот является маломощным и обеспечивает коэффициент высших гармоник в пределах, предусмотренных ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего пользования».Предложенный способ позволяет эффективно компенсировать реактивную мощность с помощью трехфазного моста на основе IGBT-транзисторов и дросселя с зазором, также способ предусматривает плавное и быстрое регулировании мощности такого преобразователя. Формула изобретения 1. Трехфазный компенсатор реактивной мощности, содержащий блок силовых вентилей, подключенный через LC-фильтр высоких частот к трехфазной сети, к выходу блока силовых вентилей подключен дроссель с зазором, блок анализа трехфазной сети, который передает полученные данные в блок управления переключением вентилей, который осуществляет управление блоком силовых вентилей.2. Способ управления трехфазным компенсатором реактивной мощности путем переключения вентилей, отличающийся тем, что синхронизирующие сигналы с блока анализа сети подают в блок управления переключением вентилей и делают квантованные по уровню синусоидальные сигналы полностью соответствующими по фазе синусоидам тока, который необходим для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике, после чего выявляют и включают фазу с максимальным током, одновременно с этим производят постоянное переключение работы двух оставшихся фаз, пропорциональное токам этих фаз, с высокой частотой и осуществляют соответствующее включение вентилей, чтобы ток через вентили и дроссель с зазором протекал в одном направлении, а регулирование выдаваемой или потребляемой реактивной мощности осуществляют путем изменения углов между квантованными по уровню синусоидальными сигналами и синусоидами фазного напряжения трехфазной сети, при величине этих углов минус 90° переводят трехфазный компенсатор реактивной мощности в режим генерации реактивной мощности в трехфазную сеть, а при величине углов плюс 90° переводят трехфазный компенсатор реактивной мощности в режим потребления реактивной мощности из трехфазной сети, регулирование в первом режиме вниз от максимальной мощности осуществляют путем изменения величины углов до минус 91°, а во втором режиме – до плюс 91°.

(51)  МПК H02J3/01   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008128783/09, 14.07.2008 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 14.07.2008 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске:

ЛОБУНЦОВ ВА Э

нергетическая электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1987, с.283. RU 2294044 C1, 20.02.2007. Адрес для переписки: 426069, г.Ижевск, ул. Студенческая, 7, ГОУ ВПО Ижевский Государственный Технический Университет
(72) Автор(ы): Ушаков Дмитрий Валерьевич (RU),Барсуков Владимир Константинович (RU) (73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский Государственный Технический Университет (RU)

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

(57) Реферат: Изобретения направлены на повышение качества электроэнергии за счет восстановления формы питающего напряжения сети до синусоидальной формы. Указанный технический результат достигается тем, что производят перераспределение потребления электроэнергии в течение полуволны питающего напряжения. Перераспределение потребления электроэнергии производится за счет использования устройства накопления и передачи электрической энергии, датчика напряжения и датчика тока. 2 н.п. ф-лы, 2 ил. Изобретения относятся к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам и устройствам повышения качества электрической энергии при работе электропотребителей, искажающих форму напряжения сети.В однофазную сеть все потребители включаются параллельно, при этом мгновенное значение тока определяется суммой мгновенных значений токов отдельных потребителей. Существуют электропотребители, искажающие форму питающего напряжения сети. Примером таких потребителей являются устройства, содержащие выпрямительные схемы с фильтрами. Мгновенное значение тока таких потребителей представляет собой последовательность коротких знакопеременных импульсов, следующих с частотой питающей сети (фиг.1, i1). Импульс тока создает падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания, рассматриваемого относительно точек подключения потребителя. Падение напряжения приводит к отклонению формы напряжения в точке подключения потребителей от существующей формы ЭДС источника питания – происходит искажение формы питающего напряжения сети. Снижение искажений формы напряжения сети является актуальной задачей.Искаженная форма питающего напряжения сети содержит помимо основной гармоники высшие гармонические составляющие.В качестве аналога принят способ повышения качества электрической энергии, заключающийся в снижении уровня высших гармоник путем настройки нескольких групп из последовательных контуров на резонанс напряжений по 5, 7, 11 и 13 гармоникам (Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984, с.109). Принцип действия таких устройств основан на возникновении резонанса в их собственном колебательном контуре, настроенном на определенную частоту.Недостатком рассмотренного способа является неполная компенсация высших гармоник.В качестве прототипа принят способ защиты потребителей электроэнергии от воздействия высших гармонических составляющих (патент RU 2294044 C1, H02J 3/01, H02J 3/26), основанный на генерации в сеть высших гармонических составляющих электроэнергии, действующих в противофазе с высшими гармониками основной сети, при использовании энергии электрической сети, в которой производится компенсация.Недостатками способа являются:- необходимость генерирования большого количества гармоник тока;- точность измерения тока в линии;- потребление электрической энергии из сети для генерирования высших гармоник тока.В качестве прототипа для устройства принято устройство для устранения искажения кривой напряжения в распределительных сетях переменного тока (патент RU 2222855 C1, H02J 3/01). Технический результат заключается в улучшении формы кривой питающего напряжения. Для этого в устройстве для устранения искажения кривой напряжения в распределительных сетях переменного тока содержится источник переменного напряжения, управляемый источник тока, датчик напряжения, подключенный к токоведущим шинам распределительной сети переменного тока, и датчик тока. Восстановление формы напряжения сети производится за счет протекания гармонических составляющих тока через управляемый источник тока.Недостатком устройства является потеря электрической энергии при работе управляющего источника тока.Изобретениями решается задача повышения качества электроэнергии за счет восстановления формы питающего напряжения сети путем перераспределения потребления электроэнергии в течение полуволны питающего напряжения.Способ повышения качества электрической энергии заключается в уменьшении несинусоидальной формы питающего напряжения при импульсном характере тока в сети. Основанный на накоплении электрической энергии из сети в интервале времени, когда ток в сети не протекает, и передаче электрической энергии в сеть в интервале времени, когда ток в сети имеет импульсный характер, в течение полуволны питающего напряжения сети. Таким образом, компенсируется импульсный характер тока, так что суммарный ток в сети имеет синусоидальную форму.Устройство повышения качества электрической энергии состоит из последовательно подключенных датчика тока и блока накопления и передачи электрической энергии, к которым параллельно подключен датчик напряжения, к блоку накопления и передачи электрической энергии параллельно подключен электропотребитель, искажающий форму питающего напряжения сети, блок накопления и передачи электрической энергии состоит из: устройства один – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства два – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства три – устройство накопления электроэнергии при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства четыре – устройство накопления электроэнергии при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства пять – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства шесть – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства семь – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства восемь – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства девять – моделирующее устройство, задающее форму протекающего тока в цепи при передаче электроэнергии в сеть, устройства десять – моделирующее устройство, задающее форму протекающего тока в цепи при накоплении электроэнергии, устройства одиннадцать – коммутирующее устройство, подключающее устройства накопления электрической энергии к сети для передачи накопленной энергии в сеть, устройства двенадцать – коммутирующее устройство, подключающее устройства накопления электрической энергии к сети для накопления электроэнергии, соединенные следующим образом: устройства один, три, восемь, десять и двенадцать включены последовательно, устройства два, четыре, пять, девять и одиннадцать включены последовательно, устройства один, три, восемь, десять, двенадцать подключены параллельно устройствам два, четыре, пять, девять, одиннадцать, начало устройства шесть подключено между устройствами пять и девять, конец устройства шесть подключен между устройствами три и восемь, начало устройства семь подключено между устройствами десять и восемь, конец устройства семь подключен между устройствами четыре и пять, к датчику тока линиями информационной связи параллельно подключены устройства девять и десять, к датчику напряжения линиями информационной связи параллельно подключены устройства один, два, пять, шесть, семь, восемь, одиннадцать и двенадцать.Предлагаемый способ поясняется чертежами.На фиг.1 изображена форма мгновенных значений токов электропотребителей, искажающих форму напряжения сети, и устройств накопления электрической энергии, форма напряжения сети, где i1 – мгновенное значение тока электропотребителей, искажающих форму напряжения сети; i2 – мгновенное значение тока, протекающего в сети при накоплении электроэнергии накопительными устройствами; i3 – мгновенное значение тока при передаче электроэнергии от накопительных устройств в сети; iсум – мгновенное значение суммарного тока сети; uсети – напряжение сети в точке подключения электропотребителей, искажающих форму напряжения сети, и накопительных устройств.На фиг.2 изображена схема подключения электропотребителя и устройства повышения качества электрической энергии, где I – устройство повышения качества электрической энергии, состоящее из: А – блок накопления и передачи электрической энергии, состоящий из: 1 – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети; 2 – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети; 3 – устройство накопления электроэнергии при «положительной» полуволне питающего напряжения сети; 4 – устройство накопления электроэнергии при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети; 5 – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети; 6 – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети; 7 – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети; 8 – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети; 9 – моделирующее устройство, задающее форму протекающего тока в цепи при передаче электроэнергии в сеть; 10 – моделирующее устройство, задающее форму протекающего тока в цепи при накоплении электроэнергии; 11 – коммутирующее устройство, подключающее устройства накопления электрической энергии к сети для передачи накопленной энергии в сеть; 12 – коммутирующее устройство, подключающее устройства накопления электрической энергии к сети для накопления электроэнергии; В – блок анализа формы тока в линии (датчик тока); С – блок анализа формы напряжения сети (датчик напряжения); II – электропотребитель, искажающий форму напряжения сети, состоящий из диодного моста VD1VD4, конденсатора С1, активной нагрузки R1; uсети – напряжение сети в точке подключения электропотребителей; i1 – мгновенное значение тока электронных устройств, искажающих форму напряжения сети; i2 – мгновенное значение тока, протекающего в сети при накоплении электроэнергии накопительным устройством; i3 – мгновенное значение тока, протекающего от накопительного устройства при потреблении электроэнергии устройствами, искажающими форму напряжения сети; iсум – мгновенное значение суммарного тока сети; Zвн – внутренне полное сопротивление генератора и распределительной сети системы электроснабжения; eгенер(t) – ЭДС генератора.Для перераспределения потребления электроэнергии в течение полуволны питающего напряжения электропотребителями II (фиг.2) необходимо использовать устройство повышения качества электрической энергии I (фиг.2).Устройство I состоит из блока накопления и передачи электрической энергии (фиг.2, А), блока анализа формы тока в линии (фиг.2, В), блока анализа формы напряжения сети (фиг.2, С).В блоке А используются устройства накопления электрической энергии 3 и 4 (фиг.2). Накопление электрической энергии можно реализовать на конденсаторах, индуктивных элементах, химических аккумуляторах электрической энергии и т.д.Устройство 3 накапливает электрическую энергию в интервалы времени[t0; t1], [t2; t3] (фиг.1), 4 – в интервалы времени [t3; t4], [t5; t6] (фиг.1), когда электропотребители, искажающие форму напряжения, не потребляют электроэнергию. Для того чтобы форма тока i2 (фиг.1) при накоплении электрической энергии устройствами 3 и 4 имела нужную форму, используется устройство 10, которое задает форму протекающего тока в цепи. В указанные интервалы времени в сети протекает ток, равный iсум=i2, i1=0, i3=0 (фиг.1, фиг.2).Устройство 10 задает форму протекающего тока в цепи, его можно реализовать, используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).Устройство 3 накапливает электрическую энергию в интервалы времени при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройство 4 – при «отрицательной» полуволной полуволне питающего напряжения сети. Для подключения устройств 3 и 4 к сети в различные полуволны питающего напряжения используются коммутирующие устройства 1, 6, 8 и 2, 5, 7 соответственно (фиг.2).Электроэнергия, накопленная на устройствах 3 и 4, передается в сеть в интервалы времени [t1; t2], [t4; t5] (фиг.1), когда электропотребитель II потребляет электроэнергию. Для того чтобы форма тока i3 (фиг.1) при передаче электроэнергии от накопительных устройств 3 и 4 в сеть имела нужную форму, используется устройство 9, которое задает форму протекающего тока в цепи. При этом в сети протекает ток, равный iсум=i1-i3, i2=0 (фиг.1, фиг.2).Устройство 9 задает форму протекающего тока в цепи, его можно реализовать, используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).Переключение устройств накопления электрической энергии в режим накопления электрической энергии производится за счет перехода в проводящее стояние коммутирующего устройства 12 и в непроводящее состояние устройства 11, в режим передачи накопленной электрической энергии в сеть производится за счет перехода в непроводящее состояние коммутирующего устройства 12 и в проводящее состояние устройства 11.Блок С производит анализ формы питающего напряжения сети uсети (фиг.2) и управление коммутирующими устройствами 1, 2, 5, 6, 7, 8, 11 и 12.Блок В производит анализ формы тока, протекающего в линии iсум (фиг.2), при работе электропотребителей, искажающих форму напряжения сети, и управление устройствами 9 и 10 (фиг.2).Устройство повышения качества электрической энергии работает следующим образом.Блок С отслеживает искажения в форме напряжения сети, если они имеются, то с выхода блока С формируются управляющие импульсы для переключения коммутирующих устройств 11 и 12. При синусоидальной форме напряжения сети блок С перестанет формировать управляющие импульсы для переключения коммутирующего устройства 11, оно будет находиться в закрытом состоянии, передача накопленной электрической энергии на устройствах 3 и 4 в сеть будет приостановлена.При синусоидальной форме напряжения сети устройства 3 и 4 максимально запасут электрическую энергию и будут ее сохранять до тех пор, пока форма напряжения сети не будет искажена.Блок В анализирует форму тока при работе электропотребителя, искажающего форму напряжения сети. В зависимости от формы тока производится управление устройством 10, которое задает форму протекающего тока при накоплении электроэнергии устройствами 3 и 4, устройством 9, которое задает форму протекающего тока при передаче электрической энергии в сеть от устройств 3 и 4. При накоплении электрической энергии за счет работы устройства 10 и передаче электрической энергии в сеть за счет работы устройства 9 форма тока в сети будет иметь синусоидальную форму.Форма питающего напряжения сети в точке подключения электропотребителей зависит от формы тока iсум(t), протекающего в линии:,где Rвн и Lвн – активное сопротивление и индуктивность генератора и распределительной сети системы электроснабжения; iсум – суммарный ток всех потребителей; uсети(t) – напряжение сети в точке подключения электропотребителей;eгенер(t) – ЭДС генератора.При протекании в сети синусоидального тока искажения формы напряжения в точке подключения электропотребителей не происходит.При протекании в сети несинусоидального тока происходит искажение формы напряжения сети. При использовании способа повышения качества электроэнергии и устройства восстановления формы напряжения сети формируется синусоидальная форма тока в сети iсум (фиг.1, фиг.2).Положительный эффект заключается в восстановлении формы напряжения сети, максимально приближая ее к синусоидальной. При использовании способа повышения качества электрической энергии наблюдается также и экономический эффект – уменьшение непроизводственных потерь электроэнергии в системах электроснабжения. Формула изобретения 1. Способ повышения качества электрической энергии, заключающийся в уменьшении несинусоидальной формы питающего напряжения сети, при котором анализируют форму напряжения и тока в сети, при импульсной форме тока осуществляют накопление электрической энергии в интервалах времени от момента начала полуволны питающего напряжения до момента начала протекания импульса тока в сети и от момента окончания протекания импульса тока в сети до момента окончания полуволны питающего напряжения, накопленную электрическую энергию передают в сеть и компенсируют импульсный характер тока в сети.2. Устройство повышения качества электрической энергии состоит из последовательно подключенных датчика тока и блока накопления и передачи электрической энергии, к которым параллельно подключен датчик напряжения, к блоку накопления и передачи электрической энергии параллельно подключен электропотребитель, искажающий форму питающего напряжения сети, блок накопления и передачи электрической энергии состоит из: устройства один – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства два – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства три – устройство накопления электроэнергии при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства четыре – устройство накопления электроэнергии при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства пять – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства шесть – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства семь – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «отрицательной» полуволне питающего напряжения сети, устройства восемь – коммутирующее устройство, подключающее устройство накопления электрической энергии к сети при «положительной» полуволне питающего напряжения сети, устройства девять – моделирующее устройство, задающее форму протекающего тока в цепи при передаче электроэнергии в сеть, устройства десять – моделирующее устройство, задающее форму протекающего тока в цепи при накоплении электроэнергии, устройства одиннадцать – коммутирующее устройство, подключающее устройства накопления электрической энергии к сети для передачи накопленной энергии в сеть, устройства двенадцать – коммутирующее устройство, подключающее устройства накопления электрической энергии к сети для накопления электроэнергии, соединенные следующим образом: устройства один, три, восемь, десять и двенадцать включены последовательно, устройства два, четыре, пять, девять и одиннадцать включены последовательно, устройства один, три, восемь, десять, двенадцать подключены параллельно устройствам два, четыре, пять, девять, одиннадцать, начало устройства шесть подключено между устройствами пять и девять, конец устройства шесть подключен между устройствами три и восемь, начало устройства семь подключено между устройствами десять и восемь, конец устройства семь подключен между устройствами четыре и пять, к датчику тока линиями информационной связи параллельно подключены устройства девять и десять, к датчику напряжения линиями информационной связи параллельно подключены устройства один, два, пять, шесть, семь, восемь, одиннадцать и двенадцать.

(51)  МПК H02H7/045   (2006.01)
(12)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.06.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2008124451/09, 16.06.2008 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 16.06.2008 (46) Опубликовано: 27.09.2009 (56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: SU 1101946 A1, 07.07.1984. SU 439876 A, 15.08.1974. SU 738037 A, 02.06.1980. SU 1091272 A, 07.05.1984. SU 176973 A, 18.01.1966. SU 568108 A, 30.08.1977. GB 1078104 A, 02.08.1967. WO 01/43253 A2, 14.06.2001. Адрес для переписки: 369000, г. Черкесск, ул. Ставропольская, 36, Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия, КЧГТА, В.Ф. Зинченко
(72) Автор(ы): Зинченко Антон Владимирович (RU),Черноусова Лилия Владимировна (RU),Зинченко Владимир Филиппович (RU) (73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия" (RU)

ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО БЫСТРОЙ БЛОКИРОВКИ ДИФФЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

(57) Реферат: Изобретение относится к электротехнике, к релейной защите силового трансформатора и может быть использовано для быстрой блокировки дифференциальной защиты при бросках тока включения, когда имеется доступ к замеру напряжения, создающего ток короткого замыкания и ток броска. С этой целью указанное напряжение запоминается на контуре памяти в динамическом режиме и из него на простых элементах – моделях образуются характерные копии токов броска и короткого замыкания, которые далее совместно с текущей реализацией режима в виде напряжения на нагрузочном сопротивлении измерительного трансформатора тока подвергаются корреляционной обработке и сравнению. Технический результат состоит в повышении быстродействия. 1 ил. Изобретение относится к электротехнике, а именно к дифференциальной защите трансформатора, когда от нее требуется быстрое принятие решения о возникновении броска тока намагничивания при его включении на холостой ход или о коротком замыкании. При этом полагается, что в месте установки защиты имеется доступ через трансформаторы напряжения к напряжению, под действием которого возникают эти режимы.Широко известны и широко используются дифференциальные реле с насыщающимися трансформаторами типа РНТ [1]. За счет насыщения промежуточного трансформатора и наличия короткозамкнутых обмоток реле отстраивается даже от броска, трансформированного через измерительный трансформатор тока, когда появляются полуволны, обратные постоянной составляющей тока включения. Однако быстродействие и степень указанной отстройки реле требуется улучшать, особенно для мощных высоковольтных трансформаторов.Известна электронная дифференциальная защита с реле, содержащим трансреактор, преобразователь в виде выпрямительного моста, резонансный контур, настроенный на частоту сети, и выходные релейные элементы [2].Добротность резонансного контура этого аналога и, следовательно, его избирательность ограничена необходимым быстродействием.Известен прототип предлагаемого устройства [3], содержащий резонансный контур, настроенный уже на вторую гармонику защищаемой сети, поэтому быстродействие защиты улучшается, однако все недостатки, связанные с инерционностью применяемых резонансных контуров, сохраняются.И в аналоге, и в прототипе при использовании резонансных контуров используется преобразование исследуемой реализации тока броска или тока к.з. в виде известного интеграла наложения – интеграла Дюамеля, в котором интеграл берется от произведения указанной реализации и свободных колебаний фильтра в виде гармонического образца. В этом случае для установления этих свободных колебаний всегда требуется время, которое и снижает быстродействие релейных защит с резонансными фильтрами.В заявляемом устройстве для вычисления интеграла наложения вместо медленно устанавливающихся образцовых колебаний берется колебание, сформированное заранее еще до момента броска или к.з. на специально предлагаемых простых моделях, что убыстряет защиту и ранее не было известно. Более того, используемые образцы гораздо ближе к реальным.На чертеже показана блок-схема одной фазы предлагаемого быстродействующего устройства блокировки диффзащиты при бросках. Здесь 1 – питающая система, 2 – выключатель, 3 – сборные шины подстанции с силовым трансформатором 4, выключателем 5 и измерительным трансформатором тока 6 с активным сопротивлением нагрузки 7. К шинам 3 через предохранитель подключен измерительный трансформатор напряжения – 9. Входными зажимами устройства блокировки являются клеммы – 10, 11. Активные резисторы – 12, 15, 17, 18, 19, 20, 22. Диод – 21. Блоки умножения – 23, 28. Интеграторы – 24, 29. Выпрямители 25, 30. Схема сравнения – 26. Реагирующий орган – 27.Схема функционирует следующим образом. Подстанция со сборными шинами 3 питается от системы 1 через выключатель 2. От сборных шин 3 отходит выключатель 5, к которому через измерительный трансформатор 6 подключен защищаемый трансформатор 4. С сопротивления 7 снимается напряжение, пропорциональное току трансформатора 4, а с фазы измерительного трансформатора напряжения – напряжение, пропорциональное напряжению на шинах. Это напряжение в динамическом режиме запоминается на индуктивно-емкостном колебательном контуре 14, 13 и сохраняется значительное время за счет резисторов 12, 15. Важно, что это напряжение уже имеется до момента к.з. или броска и это обеспечивает быстродействие. Оно сохраняется после к.з. и после включения трансформатора 4 на холостой ход. Для моделирования индуктивных токов к.з. и броска напряжение контура сдвигается на запаздывание инерционной цепочкой: резистор 15 – емкость 16. Далее информация о форме тока к.з. выявляется на делителе 17-18, а форма броска конструируется в виде полуволны с постоянной составляющей, когда полуволна тока проходит через диод 21, а меньшая обратная полуволна через резистор 20 приближенно моделирует обратную трансформированную полуволну, обеспечивающую необходимый расчетный коэффициент смещения. При номинальном напряжении на шинах 3 на резисторах 18 и 22 образуются ожидаемые формы тока к.з. и тока броска, причем с помощью расчета величин сопротивлений действующие значения этих образцов токов устанавливают одинаковыми. Далее вычисляется взаимная корреляционная функция между образцами и текущей реализацией путем их умножения на блоках 23, 28, интегрирования блоками 24, 29 и усреднения на блоках выпрямления 25, 30. На блоке 25 образуется наибольшее напряжение при к.з. и в режиме нагрузки. При броске напряжение на выходе блока 30 наоборот превышает напряжение на блоке 25. Схема сравнения 26 фиксирует эту ситуацию и через реагирующий орган 27 разрешает или запрещает действие защиты.Испытание предлагаемого устройства показало, что при соответствующем выборе формы образца тока броска с отрицательной полуволной блокировка начинается в момент включения трансформатора на холостой ход и продолжается даже при последующей значительной потере постоянной составляющей тока, замыкающейся в цепь намагничивания измерительного трансформатора. Время выявления броска составляет порядка одного – двух периодов, а ток срабатывания может быть меньше номинального при соответствующем устранении тока небаланса плеч дифференциальной защиты.Литература1. Л.И.Какуевицкий и Т.В.Смирнова. Справочник реле защиты и автоматики. Под редакцией М.Э.Хейфица. Изд. 3-е, переработ. и доп. М.: Энергия, 1972.2. А.С. СССР 439876, кл. Н02Н 3/28, 15.08.74. Бюл. 30.3. А.С. СССР 1101946, кл. Н02Н 1/045, 07.07.84. Бюл. 25. Формула изобретения Электронное устройство быстрой блокировки диффзащиты трансформатора при бросках тока намагничивания, содержащее электронные схемы умножения, интегрирования, выпрямления, сравнения и принятия решения, подключенное в каждой фазе к активному нагрузочному сопротивлению трансформатора тока и через измерительный трансформатор напряжения