Самовозбуждающаяся синхронная машина

 

pg, gy>rgy

Класс 21сР, 5

A8T0 ÐÑÍOE СВИДЕТЕЛБСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ:ОПИСЙН ИЕ самовозбуждающейся синхронной машины

К зависимому авторскому свидетельству А. E. Каплякокого, заявленному

22 апреля 1927 года (заяв. свид. Ж 16567).

Основной патент на имя М. П. Костенко и Р. A. Лютера от 30 сентября! 1925 года М 1648.

О выдаче зависимого авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1933 года.. (244) В основном патенте № 1648 описано устройство коллектора и щеток для коллекторных машин переменного тока, в котором щетки выполнены конструктивно в виде коллектора, соединенного с фазовой вторичной обмоткой, а коллектор в виде щеток, соединенных. с замкнутой регулирующей обмо1кой; таким образом, несмотря на то, что в электрическом отношении получаются вращающиеся щетки и неподвижный коллектор, в-- конструктивном выполненииполучается вращающийся коллектор и неподвижные щетки. В указанном устройстве вращающийся коллектор имеет равномерно распределенные по окружности рабочие пластины, соедйненные с отдельными фазами многофазной обмотки ротора, и нерабочие пластины, вставленные в равном числе между рабочими пластинами и не соединеннь1е с обмоткой; неподвижные же щетки равномерно распределены по окружности коллектора и соединены с отдельными секциями многофазной замкнутой обмотки статора.

Подобная .система из щеток и коллектора предлагается, согласно настоящему.: изобретению, в применении к самовозбуждающейся синхронной машине.

Как известно, генераторы постоянного тока и синхронные машины переменного тока должны возбуждаться постоянным током. Но в то время как в генераторах постоянного тока применяется самовозбуждение, синхронные машины переменного тока возбуждаются от постороннего источника постоянного тока. Таким ис очником является специальный ген ратор постоянного тока — возбудитель, обычно сидящий на одном валу с ротором .возбуждаемой им синхронной машины. Та-ким образом, синхронная машина представляет собой в большинстве случаев комбинацию двух машин: собс венно синхронной машины и возбудителя. недостатки, связанные с этим, следующие.

Несмотря на малую сравнительно мощность возбудителя, стоимость его до-вольно значительна; возбудитель занимает сравнительно много места по длинемашины; возбудитель, как самостоятельная машина, может являться источником различного рода аварий. Для устранения . этих недостатков, согласно изобрете ию, синхронная машина снабжается добавочной обмоткой, в которой индуктируется переменный ток, причем эта обмотка электрически соединена с обмоткой возбуждения вышеуказанной системой иэ: коллектора и щеток..

На чертеже фиг. 1 изображает схему" самовозбуждающейся синхронной ма.— шины трехфазного тока и фиг.2 — схему части добавочной обмотки и коллектора.

Добавочная обмотка 2 (фиг. 1) уложена в тех же пазах статора S — S, в которых лежит основная обмотка 1 якоря синхронной машины. Отдельные витки эгой обмотки присоединены к неподвижной щегочной системе 4, играющей роль коллектора. На вал ротора R — R машины насажен коллектор, состоящий из рабочих пластин б и 7 и нерабочих промежуточных пластин 5. Рабочие пластины

6 и 7, соединены между собой через одну и играют роль щеток. Обмотка возбуждения 3 намагничивает полюса магнитной системы (индукторов), являющейся общей как для основной обмотки 1 синхронной машины, так и для добавоч,ной обмотки 2, и соединяется с пластинами 4. Таким образом, добавочная обмотка 2, система из щеток 4 и коллекторных пластин б, 7 и 5 совместно с обмоткой возбуждения 3, представляют собой встроенный генератор постоянного тока, служащий источником постоянного тока для возбуждения синхронной машины. По сравнению с нормальным возбудителем встроенный генератор будет гораздо экономичнее: он не будет иметь своих полюсов (из железа и мрди) и своего железа для проведения магнитного потока, так как эта часть. машины у него будет общая с альтернатором; что же касается обмотки якоря 2, то так как она будет пересекаться потоком со значительно большей скоростью (при той же окружной скорости линейная скорость иа окружности статора альтернатора изза его большего диаметра будет- значительно больше, чем у нормального возбудителя) — расход меди на эту добавочную обмотку будет меньше, чем на обмотку нормального якоря. Для того, чтобы коллектор имел достаточное число активных пластин (электрических щеток) машина должна иметь большое число полюсов. Поэтому самовозбуждающаяся синхронная машина может иметь главное применение для средних и тихоходных машин, которые обычно выполняются с явно выраженными полюсами. Для уменьшения числа щеток (пластин) целесообразно применять специальную обмотку (фиг. 2), которая должна быть устроена таким образом, чтобы в каждый данный

1 момент щеток, соединенных с этой обмоткой, касалась бы только одна пластина одной полярности (не считая явлений коммутации). Для этого число щеток п должно быть взаимно простым с числом пар полюсов р. Напр., для р=1б, число щеток может быть и= 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 и т. д. Ясно, что чем больше и, тем меньше пульсация э. д. с. Но так как большая самоиндукция обмотки воз- буждения сглаживает пульсации тока, число щеток и может быть взято достаточно малым, обычно лишь незначительно большим числа щеток нормального возбудителя. Добавочная обмотка с числом секций, пропорциональным и, не может быть совершенно симметрично уложена во все и азы статс ра. Но эта несимметричность может быть соответствующим выбором обмотки доведена до минимума. Кроме того, следует отметить, что несимметричность гораздо более опасна для двигателя, чем для генератора, да еще с постоянным полем.

Для регулировки тока возбуждения один из проводов, соединяющих обмотки возбуждения 3 с пластинами б и 7, должен быть разрезан и оба конца его присоединены к кольцам 8, 9; на эти кольца наложены неподвижные щетки, а к ним приключен регулируемый реостат 10. Для возможности независимого возбуждения должно быть установлено еще одно кольцо 11.

При пуске в ход генератор самовозбуждается, как и .машина постоянного тока: поле остаточного магнетизма полюсов индуктирует э. д. с. в добавочной обмотке; эта э.д.с. посылает ток в об-! мотку возбуждения генератора, поле усиливается и т. д.

Коммутация добавочной обмотки, по данным автора, происходит без искрения.

В короткозамыкаемой секции буцут индуктироваться электродвижущие силы реактивная (само- и взаимоиндукции) и трансформаторная — от внешних попей, пересекаемых секцией. Реактивная электродвижущая сила будет весьма мала, так как добавочная обмотка 2, распредленная по всей окружности статора, буде иметь малую линейную нагрузку, Т ансформаторная электродвижущая сила оудет при неизменной нагрузке постоянной, так как коллектор, вращаясь синхронно

e п о0л еeм, будет замыкать накоротко секции в тот момент, когда эти секции находятся в том же поле (как и в машине постоянного тока); таким образом, эта .электродвижущая сила будет зависеть от сдвига щеток. Индуктировать трансформаторную э.д. с. будут следующие поля:

1) поле добавочной обмотки, но этим полем, в виду ничтожного AS обмотки, можно пренебречь, хотя некоторую опасность могут представить небольшие, но быстрые пульсации этого поля, но практика машин постоянного тока с небольшим числом коллекторных пластин показала, что и здесь коммутация проходит удовлетворительно; 2) поперечное поле .реакции якоря альтернатора, сила какового поля будет зависеть от величины и характера (cos ) нагрузки, но в виду того, что поперечное поле образовано между ясно выраженными полюсами, т.-е. в месте очень большого зазора, оно будет сравнительно невелико, а кроме того э.д.с- от этого поля может быть уменьшена и даже уничтожена надлежащим сдвигом щеток (в данном случае против вращения ротора); 3) поле же полюсов будет индуктировать компенсирующую злектродвижущую силу.

Л редмет изо6 ре т ения.

1. Самовозбуждающаяся синхронная машина свращающимися полюсами,,отличающаяся тем, что обмотка 3 полюсов машины электрически соединена с добавочной обмоткой 2, уложенной в пазы статора ма шины, при посредстве системы из коллектора и щеток, охарактеризованной в патенте № 1648, причем рабочие пластины б коллектора соединены с обмоткой полюсов машины.

2. В охарактеризованной в и. 1 синхронной машине применение контактных колец 8,9, служащих для включения последовательно с обмоткой полюсов машины реостата 10 с целью регулирования тока возбуждения. . В.

Ленпромпечатьсоюа. Тип. „Печ. Труд . 3ак. 5С08 — 10CO