Устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя

 

Класс 21 сР, ®

N 8045

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя.

К патенту К. И. Шенфера, заявленному 22 февраля 1927 года (ваяв. свнд. М 14893).

О выдаче патента опубликовано 28 февраля 1929 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 28 февраля 1929 года. Как известно, в обычном синхронном двигателе коэффициент мощности (cos

Можно получить полную автоматичность регулировки тока возбуждения 7,„, если применить в качестве возбудителя, вместо обычно применяемой дина мома шины постоянного тока, одноякорнь|й преобразователь с неявно выраженными полюсами (с одинаковым воздушным промежутком по всей окружности наподобие асинхронного двигателя).

На чертеже фиг. 1 изображает схему устройства для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя; фиг. 2 — изменение угла наклона оси потока возбудителяпреобразователя относительно оси щеток при изменении нагрузки главного двигателя; фиг. 3 — видо- изменение схемы устройства, показанного на фиг. 1, отличающееся тем, что контактные кольца возбудителя-преобразователя питаются не прямо от трехфазной сети, . а через обмотку статора главного двигателя; фиг. 4 †видоизменен устройства фиг. 1, отличающееся тем, что обмотка якоря возбудителя-преобразователя включена на сеть через вольтодобавочный трансформатор.

К трехфазной лини LL (фиг. 1) приключается обмотка статора S главного двигателя, ротор Л которого снабжен контактными кольцами E — E — E, и обмотка ротора В, возбудителя, сходная с обмоткой ротора обычного асинхронного двигателя, снабженная контактными кольцами Е, и имеюшая то же число полюсов, что и главный дви-. гатель. Кроме обмотки В» на роторе возбудителя расположена об, мотка постоянного тока В с «коллектором и щеткам  — В. Провода обмотки В могут быть расположены в тех же пазах, что и -провода обмотки В», либо в отдельных; обмотки В» и В могут также быть соединены в одну общую. Ротор

В,— В, сидит на одном валу с ротором главного двигателя В. Обмотка статора 8» возбудителя, равномерно распределенная в пазах наподобие статора асинхронного двигателя, должна иметь число полюсов, равно как обмотки В» и В, одинаковое с числом полюсов главного двигателя.

При синхронной скорости вращения возбудитель работает, как одноякорный преобразователь последовательного возбуждения, получая трехфазный ток из сети L через посредство контактных колецХ». Вэтом случае на коллекторе возбудителя появляется напряжение постоянного тока. Как видно из фиг, 1, постоянный ток возбудителя IÄ, выходящий из положительной щетки+В, обтекает роторную обмотку В главного двигателя, течет по обмотке статора 8, возбудителя и попадает в отрицательную щетку — Л, на коллекторе возбудителя. Ток возбуждения I, при изменении нагрузки на валу главного двигателя, будет также изменять свою величину, при чем характер изменения тока I„ áóäåò зависеть от величины угла смещения щеток  — В на коллекторе возбудителя. Главный синхронный двигатель 8 — В будет работать с высоким коэффициентом мощности, близким к единице, несмотря на изменение нагрузки на валу этого двигателя; причина этого заключается в том, что ток возбудителя I, питающий обмотку ротора главного двигателя, будет автоматически возрастать с увеличением нагрузки.

Действие устройства заключается дующем. При синхронном враI щении аггрегата вращающееся магнитноеполе Ф, создаваемое сообща роторной обмоткой В» и статорной обмоткой 8» преобразователя, располагается в пространстве относительно статора 8, неподвижно.

Обмотка. постоянного тока В, возбудителя вращается в этом магнитном поле Ф, вследствие чего на коллекторе между щетками  — В появляется напряжение постоянного тока E (фиг. 2), величина которого зависит от положения оси потока Ф относительно оси щеток. С изменением нагрузки главного двигателя угловое смещение ротора В главного двигателя относительно оси вращающихся ампервитков статора S изменяется. В соответствии с этим меняется также угол наклона а оси потока Ф относительно оси щеток+Л вЂ” В (фиг. 2), т.-е. при изменении нагрузки главного двигателя à также меняется.

Можно найти такое положение щеток на коллекторе якоря возбудителя 24, при котором с увеличением нагрузки двигателя будет происходить увеличение угла а; таким образом на фиг. 2 угол Ы будет соответствовать малым нагрузкам, а угол а — 90 большим нагрузкам.

Итак, с возрастанием нагрузки напряжение возбудителя E будет возрастать, а в связи с этим будет также увеличиваться и постоянный ток возбуждения г, текущий в роторе В главного двигателя.

Схему фиг. 1 можно видоизменить так, как это показано на фиг. 3.

Последняя схема отличается тем, что контактные кольца К» возбудителя-преобразователя питаются не прямо от трехфазной сети Ь, а через обмотку статора 8 главного двигателя. Для этой цели все три конца этой статорной обмотки 8не соединены в нулевую точку, как обычно, но присоединены к контактным кольцам Х» возбудителя.

Благодаря такому соединению, ток I, прежде чем попасть в якорь В» возбудителя проходит предварительно обмотку статора S, где теряется почти все напряжение сети; поэтому на кольцах Е> мы будем .иметь сравнительно небольшое напряжение Е, равное напряжению сети Р за вычетом напряжения Е, потерянного в статорной обмотке S

E> — — Р— Е.

При такой схеме отпадает необходимость в трансформаторе, понижающем напряжение на контактных кольцах Е,. Вторым достоинством схемы фиг. 3 является следующее.

При возрастании нагрузки происходит соответственное уменьшение э. д. силы Е, индуктированной в статорной обмотке S, вследствие чего напряжение E = Р— E на кольцах Е> возбудителя возрастает, что, в свою очередь, влечет за со- бой увеличение постоянного тока возбуждения Х, питающего ротор Л главного двигателя.

Изменение тока возбуждения I при изменении нагрузки можно усилить в еще большей степени, если питать контактные кольца Е, возбудителя от сети L, включив вольтодобавочный трансформатор Т (фиг. 4). Такая схема может найти применение в случае синхронного конденсатора, имеющего целью улучшение cos q линии передачи.

На фиг. 4 изображен такой синхронный конденсатор — 8 — Л, ротор которого питается постоянным током 1 от возбудителя Л,. На фиг. 4 означают: G — генераторная станция;

Х вЂ”; Л вЂ” приемная станция.

Вторичная обмотка трансформатора T должна быть включена таким образом, чтобы при. возрастании тока I, в линии L происходило увеличение напряжения Е на кольцах Е> преобразователя.

На фиг. 1 и 3 реостат т служит для ограничения величины тока в цепи возбудителя в первый момент после включения обмотки ротора В главного двигателя на коллектор возбудителя. Реостат r можно использовать также для пуска в ход главного двигателя, включив его так, как показано на фиг. 3. Как видно из этой фигуры, в цепь обмотки ротора В главного двигателя при пуске в ход включается пусковой реостат r, соединенный последовательно с тремя фазами статорной обмотки S Я,— S> возбудителя. Благодаря этому при пуске в ход сила тока в роторе Л главного двигателя ограничивается и пусковой толчок тока, таким образом, смягчается. После окончания пуска в ход сопротивление r может быть выведено.

Все описанные на фиг. 1 — 4 схемы обладают той особенностью, что при этих схемах главный двигатель автоматически входит в синхронизм.

Предмет патента.

1. Устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя, характеризующееся тем, что оно состоит из насаженного на вал синхронного двигателя S — Л возбудителя, имеющего на статоре трехфазную обмотку S, а на якоредве обмотки,— снабженную кольцами Е обычную трехфазную обмотку Л и снабженную коллектором обычную коллекторную обмотку R, при чем первая обмотка Л, соединяется с сетью, питающей синхронный двигатель, а вторая обмотка Л через щетки  — В включена в общую замкнутую цепь с обмоткою ротора В синхронного двигателя и с обмоткой статора возбудителя Si (фиг. 1).

2. Видоизменение охарактеризованного в п.1 устройства, отличающееся тем, что обмотка В> якоря возбудителя включена последовательно с обмоткой S статора синхронного двигателя (фиг. 3).

3. Видоизменение охарактеризованного в и. 1 устройства, отличающееся -тем, что обмотка R якоря преобразователя включена на сеть через вольтодобавочный трансформатор Т, (фиг. 4).

) r. 4

Типо-иитографии еКраоиый Печа/гиии», Леиииград, Междуиародиый, 7е.

4. Видоизменение охарактеризованного в и. 1 устройства, отличающееся тем, что последовательно с обмоткою 81 статора возбудителя включен реостат r, служащий для пуска синхронного двигателя (фиг. 3). ф г.. 3 г