Устройство для получения постоянного тока с постоянным напряжением при переменном числе оборотов генератора

 

!

Класс 21d

Мо 2307

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства для получения постоянного тока с постоянным напряжением при переменном числе оборотов генератора.

К патенту К. И. Шенфера, заявленному 23 августа 1923 г. (заяв. свид. Хо 77177).

О выдаче патента опубликовано 28 февраля l927 г. Действие патента распространяется па 15 лет от 15 сентября 1924 г.

Е= -ь

1 и. (4), где а =СС,; Ь =СС,.

Для получения постоянного тока с мало изменяющимся напряжением при переменном числе оборотов применяются обычно машины Розе нберга, которые имеют склонность искрообразования у поперечных щеток.

Предлагаемое устройство имеет целью получить то к с постоянным напряжением при переменном числе оборотов (без поперечных щеток) посредством возбуждения машины, которое отличается от обычного. На фиг. 1 — 3 изображены схемы, из которых получаются схемы предлагаемого устройства, на фиг. 4 изображена схема предлагаемого устройства, а на фиг. 5 и 6 — схемы видоизменения.

На фиг. 1 изображена схема со следующими обозначениями: А — якорь динамомашины постоянного тока;

F, — обмотка возбуждения, питаемая от батареи В; F, — обмотка возбуждения, находящаяся на тех же полюсах, что и обмотка т"„и включенная к якорю А как в шунтовой машине. Направление магнитного потока

Ф„создаваемого обмоткой К„противоположно потоку Ф„образованно|му обмоткой F,. Можно доказать, что машина с возбуждением, согласно фиг. 1, будет давать напряжение, которое при изменении числа оборотов будет меняться очень мало.

Е= С(Ф, — Ф,)n (1), при чем С представляет постоянную величину, а п — число оборотов машины в минуту.

Ф, Const.=С,... (2), Ф,=С,Е..... (3), при чем С, и С, — постоянные.

Решая эти три уравнения относительно Е, получается:

Последнее уравнение показывает, что при увеличении числа оборотов и

-э. д. сила E машины ассимптотически .приближается к величине — . ь.

Вместо двух обмоток возбуждения (фиг. 1) можно ограничиться одной обмоткой возбуждения F„êàê это показано на фиг. 2. Из этой фигуры видно, что батарея В соединена против якоря машины А таким образом, что ток в цепи возбуждения вызывается разностью двух э. д. сил: батареи Е, и машины Е,. С увеличением числа оборотов Е, будет возрастать, а разность

Е,— Е, будет уменьшаться, и в результате поток машины Ф, будет убывать. Можно доказать, что при увеличении числа оборотов э. д. сила Е, будет ассимптотически приближаться к э. д. силе батареи E,. .Недостатком маши!н, соединенных по схеме фиг. 1 или 2, . является то обстоятельство, что при изменении направления вращения машин полярность щеток якоря также меняется. От этого недостатка можно избавиться, устроив специальный возбудитель для машины. На фиг. 3 показан такой аггрегат, состоящий из главкой динамомашины .1 и возбудителя ll, сидящих на общем валу. Обмотка возбуждения главной машины F, питается от якоря возбудителя 11. На главных полюсах возбудителя I I сидят две, направленные друг против друга, обмотки F, и F.,; оомотка F, питается от батареи В, а обмотка F, питается от якоря главной машины I.

Для этого аггрегата получаются следующие уравнения:

Е1 = С1Ф172.... (5);

Ф,=С,Е,..... (6);

Е, =- С,, (Ф, — Ф,) и .. (7);

Ф, =Const. — С, (8);

Ф,=С Е, .... (9); где ффффф„— постоянные величины;

Е, — э. д. сила машины I;

Е, — э. д. сила возбудителя II;

Ф, — магнитный поток машины 1, и Ф, и Ф,— направленные друг против друга потоки, создаваемые обмотками

У,, и К,.

При решении этих уравнений относительно Е, получается: а

Е,= —,<-ь где а= С,C.,C,Ñ, и b=C„C„C„C,.

Из этого уравнения видно, что Е, ассимптот и чески приближается, при увеличении числа оборотов, к велиа чине — . ь

Из сравнения этого уравнения с (1) видно, что число оборотов и в первом входит в знаменатели в квадрате, а в вцражении (4) и входит в первой степени, т.-е. функция Е„ в. случае двух машин, скорее приближается к своему максимальному значению, чем в случае одной машины (фиг. 1). Таким образом при схеме по фиг. 3 машина! будет давать напряжение большего постоянства при изменяющемся числе оборото в, чем" машина по схеме фиг. 1. Вторым достоинством схемы фиг. 3 является то обстоятельство, что машина 1 не изменяет своей поля р ности при изменении направления вращения; изменение направления вращения вызовет соответственное изменение полярности возбудителя 11, а в соответствии с этикам — изменение направления тока в обмотке F,. Так как с изменением направления вращения машины 1 всякий раз происходит соо TBå Tcòâåííîå изменение направления тока, текущего в обмотке возбуждения, то полярность машины! при этих услсвиях остается неизмененной.

Схему фиг. 3 можно несколько упростить, присоединив обмотку возбуждения F, машины ll к якорю 1 и батарее В, соединенными друг против друга; в этом случае сила тока в обмотке Р„ будет пропорциональна разности электродвижущих сиЛ якоря 1 и батареи В, вследствие чего при возрастании числа оборотов ток в обмотке F, будет уменьшаться.

На фиг. 4 изображена схема предлагаемого устройства, при котором обмотка возбуждения F, возбудителя !

1 присоединяется к генератору 1 последовательно с аккумуляторной ба— 3 (и), Е з+ где а и 6 — постоянные величины.

Полученное уравнение показывает, что э. д. сила машины 1, при уаеличении числа оборотов п, ассимптотически а приближается к величине †. При сравнении уравнения (11) с уравнением (10), ви дно, что в выражении (1 7)

1 в знаменатель входит —, в то время, как в выражении (10) имеется в зна1 менателе р ; это показывает, что функция (11) быстрее приближается к своей ассимптоте с возрастанием числа п, чем функция (10). Следовательно, в случае схемы фиг. 5 получится большее постоянство напряжетареей В,,которая действует противоположно генератору 1.

Для получения большей независимости напряжения машины от числа оборотов можно применить каскадное соединение нескольких возбудителей (фиг. 5). На одном валу с генератором

1 установлены два возбудителя 11 и III.

Возбудитель II питает обмотку возбуждения F, генератора 1. Возбудитель III питает обмотку возбуждения возбудителя II и снабжен двумя действующими друг против друга обмотками возбуждения F, и г „из которых одна питается аккумуляторной батареей В, а другая — генератором 1.

В дальнейшем введены следующие обозначения: Е,— э. д. сила машины

1; Е, — э. д. сила возбудителя II; E,,— э. д. сила возбудителя 771; Ф, †магнитный поток, создаваемый обмоткой F„.

Ф, — магнитный поток, создаваемый обмоткой F,; Ф,. — магнитный поток, создаваемый обмоткой F,,; Ф, — магнитный поток, создаваемый обмоткой

Г,; ффффффС, — постоянные.

На основании таких же соображений, как и раньше, получается:

Е,=С,Ф,п; Ф,=С,Е,; E,=Ñ,Ô,ï;

= Const. = С,; Ф = — С,Е,.

При решении этих уравнений относительно Е, получается: ния при изменении числа оборотов, чем в случае схемы фиг. 3.

При наличности трех возбудителей э. д,. сила машины будет выражаться функцией: а

E == —,-+- ь

1 где в знаменатель входит —,. (x2), На фиг. 6 показана схема соединения главной машины 1 с тремя возбудителями 7!, Ill, 7К, которые соединены каскадно и сидят на одном валу с машиною 1.

На одном валу генератора 1 (фиг.б) установлены три или несколько возбудителей 17, III, IV: один возбудитель

77 питает обмотку возбуждения F, генератора 1; другой возбудитель И питает обмотку возбуждения F, возбудителя II и т. д.; последний возбудитель IV имеет две действующие друг против друга обмотки возбуждения

Е„Е„из которых одна питается батареей аккумуляторов В, другая— генератором 1, ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

1. Устройство для получения постоянного тока с постоянным напряжением при переменном числе оборотов генератора, характеризующееся тем, что на одном валу с генератором 1 установлен возбудитель II, при чем обмотка возбуждения этого возбудителя F, присоединена к генератору 1 последовательно с аккумуляторной батареей В, действующей противо положно генерато|ру (фиг. 4).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся тем, что на одном валу с генератором

1 установлено два возбудителя II и III, из которых возбудитель II питает обмотку возбуждения F, генератора 1, а возбудитель III, питающий обмотку возбуждения F, возбудителя П, снабжен двумя действующими друг против друга обмотками возбуждения F, и F„ питаемыми одна аккумуляторной батареей В, а другая — генератором 1 (фиг. 5).

3. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся тем, что на одном валу генератора 1 установлено три или несколько возбудителей 11, 111, IV, из которых один возбудитель II питает обмотку возбуждения F, генератора 1, другой возбудитель lll питает обмотку возбуждения F возбудителя /1 и т. д., и, наконец, последний возбудитель IV имеет две действующие дру" против друга обмотки возбуждения

Е„ Е„ питаемые одна батареей аккумуляторов В, а другая — генератором 1 (фиг. 6).

Tmao-Литографии «Красный Печатник», Ленинград, Меисдународный, 75. и патенту П.И.ШЕНФЕРА 3230? иг. 5.

Типо-Литография .Красный Печатник". Ленинград. Международный пр., 75. иг. 5. фиг. 2. ф .4. фиг. 6.