一种电气设备
阅读说明：本技术 一种电气设备 (Electrical equipment ) 是由 宋贺 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电气设备,包括固定部分；旋转支撑件,被构造为相对于固定部分旋转；旋转装置所承载的至少一件电气设备；以及供电装置,其被配置为向电气设备供应电能。该电源装置包括异步电机和励磁设备,该异步电机包括固定到固定部分的定子和由旋转支撑件承载的转子。该定子包括一个电电路,其包括被配置成在其中的打开状态之间进行切换的至少一个开关电电路是打开和关闭状态,其中电电路闭合。转子包括连接到电气设备的至少一个绕组。激励装置被配置成提供无功电流到电定子或转子的绕组电路。(The invention discloses an electrical apparatus, comprising a fixed part; a rotary support configured to rotate relative to the fixed portion; at least one piece of electrical equipment carried by the rotating device; and a power supply device configured to supply electric energy to the electric apparatus. The power supply apparatus comprises an asynchronous machine comprising a stator fixed to a fixed part and a rotor carried by a rotary support, and an excitation device. The stator includes an electrical circuit including at least one switching circuit configured to switch between an open state therein and an open and closed state, wherein the electrical circuit is closed. The rotor includes at least one winding connected to the electrical device. The excitation device is configured to provide a reactive current to a winding circuit of the electrical stator or rotor.)
技术领域
本发明涉及电气设备领域，具体为一种向由旋转支撑件承载的电气设备的电能供应。
背景技术
本发明涉及向由旋转支撑件承载的电气设备的电能供应。特别地，本发明涉及对由飞机发动机的转子携带的电气设备的电能供应。
已知的是在飞机发动机的转子所携带的叶片上配备除冰装置，该除冰装置包括旨在防止结冰的加热电阻。为了向所述除冰装置供电，必须将电能传输至转子。
为此，通常使用刷子装置。但是，刷装置通常可靠性不高并且容易快速磨损。因此，它们需要定期维护。另外，它们通常笨重且麻烦，并且可能引起与周围油的相容性问题。
还已知经由旋转变压器将电能传输至转子。当要传输的功率很高时，旋转变压器通常是笨重的设备。另外，它必须由一个电源供应，该电源的功率对应于转子所需的功率。因此，需要功率转换器和尺寸确定为可以输送高功率的能源。
另外，已知异步机器能够用作自激异步发电机。异步电机通常包括：转子，其包括闭合电路（鼠笼式转子或以闭合电路连接的绕组）；以及定子，其包括至少一个能够连接至负载的绕组。为了允许其用作自激式异步发电机，将用于提供无功功率的电容器组连接到异步电机。
当转子被驱动旋转时，并且如果电容器组的容量值相对于负载和旋转速度被适当地选择，则所述异步电机能够用作发电机并向定子负载供应电能。
发明内容
发明内容本发明旨在提供一种设备，在该设备中，必须向由旋转支撑件承载的电气设备供电，并且该设备不具有上述现有技术的至少一些缺点。特别地，本发明的一个目的是允许电能以可靠的方式向电气设备传输，而无需笨重，笨重的设备。
为此目的，本发明提出一种设备，该设备包括固定部分，能够相对于所述固定部分旋转地旋转的旋转支架，由所述旋转支架承载的至少一件电气设备，以及能够提供电的电源装置。所述电气设备的能量，特点是所述电源设备包括异步电机，该异步电机包括：固定到所述固定部分的定子；以及由所述旋转支撑件承载的转子；以及励磁设备，所述定子具有电路，所述电路包括至少一个开关，所述至少一个开关能够在所述电路断开的打开位置和所述电路闭合的闭合状态之间切换，所述转子至少包括在连接到所述电气设备的绕组上，所述励磁装置能够向定子的所述电路或转子的所述绕组供应无功电流。
当开关处于其闭合状态时，定子的电路闭合。如果旋转支架以及异步电动机的转子被旋转驱动，那么异步电动机就能够充当自激式异步发电机并在转子的绕组中产生电能。换句话说，本发明提出使用异步电动机作为向由旋转支架承载的电气设备供电的装置，该异步电动机被配置为起自励式异步发电机的作用，其中定子和转子的作用相对于引言中引用的自励异步发电机。因此，有可能产生旋转支撑处可用的电能，无需刷具或旋转变压器，即可向旋转支架所承载的电气设备供电。此外，电气设备消耗的电能全部取自旋转支架。不必向异步电机的定子供应电力以向旋转支架产生电力。
当旋转支撑件的旋转速度和电气设备的负载基本恒定时，所述电容器允许异步电机自激。在这种情况下，该设备可以使用恒定容量的电容器作为激励装置，因此结构简单。
激励装置可以包括具有可变容量的电容器组，或者是能够提供命令的无功电流的电子装置。
当转速和/或负载变化时，这可以使异步电机作为自激式异步发电机工作。
根据一个实施例，励磁装置连接到定子的所述电路。
该设备可以包括电子命令单元，该电子命令单元能够根据表示在所述电路中循环的电流的测量信号来命令所述开关的切换并且估计在所述电气设备中循环的电流。电子指令单元可以由能够从异步电机的定子获取电力的装置提供。
这使得可以防止激励装置，开关和诊断装置承受与高温相关的应力，该高温可能在旋转支撑件上占主导地位，并且避免与离心加速度相关的机械应力。
根据一个变体，该装置包括辅助启动的装置，当开关处于闭合状态时，该装置能够使电流在所述电路中循环。
该设备可以是任何类型的设备，包括固定部分和旋转支撑件，该旋转支撑件承载待供电的电气设备，例如飞机发动机，其中电气设备要从发动机的转子接收动力。因此，本发明还涉及一种飞机发动机，还包括主轴，第二旋转支撑件和动力齿轮箱，所述动力齿轮箱能够将主轴的旋转转换成旋转支撑件在第一方向上的旋转并转换成第二旋转支撑件的旋转。在与所述第一方向相反的第二方向上。
根据一个实施例，所述旋转支撑件承载叶片，所述电气设备包括除冰装置，所述除冰装置包括集成在叶片中的电阻。
本发明还涉及一种用于向设备的电气设备供电的方法，该方法包括：固定部分；能够相对于所述固定部分旋转驱动的旋转支撑件；所述电气设备由所述旋转支撑件承载；以及动力。能够向所述电气设备提供电能的供电装置，特点是所述电源设备包括异步电机，该异步电机包括：固定到所述固定部分的定子；以及由所述旋转支撑件承载的转子；以及励磁设备，所述定子具有电路，所述电路包括至少一个开关，所述至少一个开关能够在所述电路断开的打开状态和所述电路闭合的闭合状态之间切换，所述转子包括至少一个连接到所述电气设备的绕组，所述激励装置能够向定子的所述电路向转子的所述绕组提供无功电流，所述方法包括使所述异步机用作自激异步发电机的步骤。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的飞机发动机的透视图；
图2是图1中的发动机的局部剖视图；
图3是向图1中的发动机供电的装置的示意图；
图4是图3的电源装置的一相的等效电气图；
图5和图6是与图1至图3相似的图。
具体实施方式
具体实施方式图1给出了非常示意性地示出的飞机发动机1的透视图。发动机1是具有两个反向旋转的旋转支撑件的非导管风扇类型的发动机。每个旋转支撑件承载叶片14。图中的视图。图2示意性地示出了在动力齿轮箱处的发动机1的一部分，其允许主轴的旋转转换成旋转支撑件在两个相反方向上的旋转。
发动机1包括固定部分2和旋转驱动的主轴3，例如燃气轮机。发动机1还包括旋转支架4和旋转支架5。轴承7允许主轴3以及旋转支撑件4和5相对于固定部件2旋转。
动力齿轮箱6将主轴3连接到旋转支撑件4和旋转支撑件5。更具体地，当主轴3沿第一方向旋转时，动力齿轮箱6沿相同的第一方向驱动旋转支撑件5，并且沿相反的第二方向驱动旋转支撑件4。动力齿轮箱6还降低了旋转速度。例如，对于主轴3的典型转速为+6000rpm，旋转支撑件5以+900rpm的速度旋转，并且旋转支撑件4以-900rpm的速度旋转。
由旋转支架4和5承载的叶片14在图1中未示出。2。旋转支撑件4和5中的每一个承载除冰装置（未示出），该除冰装置包括集成在叶片14中的电阻。
发动机1还包括定子8和定子9都固定到固定部分2，和转子10由旋转支撑件承载5发动机1和转子11由旋转支撑件承载4发动机1。定子8和转子10形成第一异步电机，该第一异步电机向旋转支撑件5的除冰装置供电。。下面将详细描述该异步机的配置和功能。定子9和转子11相应地形成第二异步电机，该第二异步电机向旋转支架4的除冰装置供电。该异步电机的配置和功能与第一台电机的配置和功能基本相同，因此不再详细描述。
最后，发动机1包括电子指令单元12和带有永磁体的发电机13，该永磁体为电子指令单元12提供动力，从而允许自主运转。作为变型或另外，例如，电子命令单元12可以由飞机上的网络供电。作为第二变型，电子命令单元12可以由飞机的机载网络和设备17供电。能够从异步机中获取能量。如果应用允许，那么将有可能在不添加任何辅助生成器13的情况下确保功能的自治。设备17在下面更详细地描述。
图3示意性地示出了向旋转支撑件5的除冰装置的电阻器23供电的方式。
定子8包括具有绕组22和开关21的电路20。在所示示例中，电路20是三相电路。作为变体，它可以是单相或多相电路。同样作为变体，绕组22可以由条代替。
当开关21处于其闭合状态时，电路20是闭合电路，并且当开关21处于其断开状态时，电路20是断开电路。
电子指令单元12接收表示在电路20中循环的电流的测量信号。而且，电子命令单元12可以命令开关21的断开或闭合。
异步电机30的转子10包括连接到电阻23的绕组（未示出）。在所示的示例中，转子10的电路是三相电路。作为变体，它可以是单相多相电路。
图4给出了异步电机30的一相的等效电气图。在此图中：g代表滑移，R2代表定子电阻，jX2代表定子漏感，R1代表转子电阻，jX1代表转子漏感，jXm代表磁化电感，Rm代表磁损耗，Im代表磁化电流，RL代表负载，即电阻23，VL代表电阻两端的电压RL和C表示电容器24，g代表滑移，R2代表定子电阻，jX2代表定子漏感，R1代表转子电阻，jX1代表转子漏感，jXm代表磁化电感，Rm代表磁损耗，Im代表磁化电流，RL代表负载，即电阻23，VL代表电阻两端的电压RL和C表示电容器24。
滑移g等于：g=（Nr/（60*p）−Fst）/Nr/（60*p）
其中：Nr是旋转支架5的旋转速度，以每分钟转数为单位，p是极对数，并且Fst是所产生电流的频率。Nr是旋转支架5的旋转速度，以每分钟转数为单位，p是极对数，并且Fst是所产生电流的频率。
当开关21断开时，没有电流能够在定子8的电路20中循环。因此，绕组22不产生任何磁场。因此，在转子10的绕组中不产生电压，并且不向电阻23提供电力。
当开关21闭合时，电流能够在定子8的电路20中循环。因此，绕组22能够产生磁场。如果发动机1的旋转支撑件5的转速Nr相对于电容器24的值处于良好的条件下，则异步电机30能够借助于电容器24自激地起作用。异步发电机，因此可以在转子的绕组中产生电压参照图3，允许将电力提供给电阻23。
在闭合开关21时，通过异步电机30的剩余磁通量引发自吸现象。在一个实施例中，辅助灌注的装置25连接到电路20。在闭合开关21时，起动辅助装置25例如经由变压器将电流脉冲发送到电路20中，以便产生剩余磁场并允许起动。
换句话说，异步电机30被配置为用作自激式异步发电机，其中，与引言中引用的自激式异步发电机相比，定子和转子的作用相反。这使得可以向由发动机1的旋转支撑件5承载的电阻23供电。无需电刷装置或旋转变压器。另外，电阻23消耗的电力完全从旋转支撑件5的旋转中获取。不需要向定子8供电。异步电机30的输出功率，以产生朝向转子10的电力。
为了允许所述功能作为自激式异步发电机，必须特别地关于异步机30的特性，旋转支撑件5的旋转速度Nr和负载即负载，适当地选择电容器24的电容值。抵抗23。容量值的确定是本领域技术人员已知的，并且不需要给出其详细描述。
如前所述，发动机1是具有两个反向旋转的旋转支撑件的非导管风扇类型的发动机。在标称功率下，这种类型的发动机以基本恒定的转速运行。另外，电阻23形成基本恒定的电阻负载。电容器24因此可以是恒定容量的简单电容器。
然而，本发明不限于向这种类型的发动机中的除冰装置供电。本发明通常可以涉及任何类型的设备，该设备包括固定部分和承载有要供电的电气设备的旋转支架。因此，旋转速度和负载值不必恒定。
为了允许起自激式异步发电机的作用，当旋转速度和/或负载变化时，每个电容器24可以由包括多个电容器和开关的电容器组来代替，从而允许改变电容器组的容量。同样作为变体，自励无功电流可以由电气或电子设备提供。
如前所述，电子指令单元12接收表示在电路20中循环的电流的测量信号。电子命令单元12知道在电路20中循环的电流，可以估计在电阻23中循环的电流，从而有助于检测电源装置组件中的故障。电子指令单元12还能够接收其他信号，特别是代表转速Nr，温度的信号。使它能够验证机器30的功能是名义上的。
如果电子指令单元12根据定子电流估计电阻23中的电流过大，例如由于短路类型的故障，则它可以指令开关21的断开以防止其退化。叶片14。
还可以确定的是，在发动机1的旋转支架5上无需任何开关，传感器或其他电子元件就可以确保对异步电机30的命令和监视。这使得可以避免与可能在旋转支撑件5处普遍存在的高温（有时高于200℃）有关的约束以及与离心加速度有关的机械约束。
然而，即使电子指令单元12未检测到故障或未指令开关21的断开，也保护叶片14免于过电流。短路类型的故障导致电阻23的值变化。在这种情况下，电容器24不再适于用作自激式异步发电机，并且出现失活现象，导致停止发电。
另外，如前所述，根据一种变型，电子指令单元12可以由能够从异步电机30的定子8获取电力的装置17供电。设备17在图1中示出。3。为了分接该功率，设备17包括在电路20的每个相的线路中的电阻15，以及用于处理在电阻15上获取的电压的设备16。一旦启动异步电机30，在电路20的每个相中循环的电流就会在相应相的电阻15上引起电压降，并且处理设备16允许使用这些电压降为电子指令单元供电12。根据一种变型，电阻15可以可选地由变压器代替。
图5和图6与图3和图4相似。参照图3和图4，示出了实施例的变型。与图1至4中相同或相似的元件。与图3和图4中的附图标记相同的附图标记将不再详细描述。
可以看出，在该实施例的变型中，电容器24串联集成在定子8的电路20中。因此，电容器24可以定位成与发动机1的旋转支撑件5相距一定距离，这还允许避免与高温（有时高于200℃）有关的约束，该高温可能发生在旋转支撑件5上。以及与离心加速度有关的机械约束。
图2示出了发动机1中的定子8和9以及转子10和11的定位的示例。可以设想其他位置作为变体。另外，旋转支撑件4和5中仅一个可以配备有异步电机。同样，可以为旋转支撑件4和5之一提供几个异步电机。例如，如果除冰设备包括几组电阻，则每组将按照预定义的周期连续供电，则发动机图1中的每个组可以包括一个异步机。
最后，给出了当以标称速度驱动主轴1和发动机1的旋转支撑件4和5旋转时，在标称操作下提供给除冰装置的动力的描述。在实施例的一个变型中，还可以在变压器模式下使用异步电机30在旋转停止或旋转速度慢时给除冰装置供电。为此，发动机1包括交流电压源，该交流电压源可以连接至电路20。