СПОСОБ КОМПЕНСИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ВРАЩАЮЩИМСЯ ПОЛЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ЩЕТКАМИ Советский патент 1926 года по МПК H02K23/62 

Предлагаемый способ имеет целью компенсировать реакцию якоря электродвигателей постоянного тока с вращающимся полем возбуждения и щетками.

Способ поясняется схемой чертежа.

Для борьбы с возвратным действием реакции якоря В главного (рабочего) электродвигателя постоянного тока I на его возбудитель (синхронная машина) 2, необходимо компенсировать реакцию якоря В. Предлагаемый способ компенсирования электродвигателей постоянного тока с вращающимся полем состоит в следующем:

Синхронная машина (возбудитель) 2 снабжается, помимо главной обмотки возбуждения Е, еще дополнительной F, смещенной в пространстве на 90 градусов по отношению к главной обмотке Е. Обмотка F включается последовательно с якорем В рабочего электродвигателя I, как это показано на чертеже. Если магнитная система возбудителя будет слабо насыщена, то, при таком включении дополнительной обмотки F, индуктируемая ею в якоре G возбудителя 2 электродвижущая сила будет пропорциональна величине силы тока в главной цепи рабочего электродвигателя I. Так как якорь возбудителя включен на обмотку возбуждения А, то, при работе возбудителя 2, в последнем будет циркулировать, наряду с основным возбуждающим током, еще добавочный поперечный ток, сдвинутый также на 90 градусов по отношению к главному возбуждающему току рабочего электродвигателя, при чем при соблюдении указанных выше условий, величина его будет прямо пропорциональна току в якоре В рабочего электродвигателя. Поэтому, если взять в дополнительной обмотке F такое число витков, чтобы число поперечных ампер-витков обмотки А при нормальной нагрузке рабочего электродвигателя было равно числу ампер-витков якоря В и включить обмотку F так, чтобы поперечный поток в обмотке А был направлен навстречу потоку якоря В, то реакция якоря электродвигателя I будет полностью компенсирована. При неизменной скорости рабочего электродвигателя I компенсирование будет иметь место и при любой другой нагрузке, так как при этом будет сохраняться как строго противоположное направление поля реакции якоря В и компенсирующего поперечного поля, так и равенство этих полей. При переменной же скорости рабочего электродвигателя I, а следовательно, при изменении частоты возбуждающего и поперечно-намагничивающего тока в обмотке А, величина компенсирующего поля хотя и будет оставаться равной величине поля якоря B, но угол между ними будет меняться, принимая значения большие или меньшие 180°, вследствие изменения сдвига между электродвижущей силой и током в якоре G возбудителя. Для сохранения строго противоположного направления между полем якоря В и поперечным компенсирующим полем обмотки А и для режимов переменной скорости необходимо изменять или относительное положение щеток С к якорю G возбудителя 2, или же относительное положение обмотки А к обмоткам Е и F. Первое может быть достигнуто, если щетки С рабочего электродвигателя I не связывать механически с валом возбудителя 2, а вращать при помощи отдельного небольшого мотора, питаемого от контактных колец H возбудителя 2. Второй метод может быть осуществлен, если возбудитель 2 снабдить поворотным статором, который может вращаться в станине на четверть оборота при помощи червячного механизма. Винт червячной передачи при этом лучше всего связать с регулятором двигателя 3 и таким образом, чтобы при каждом изменении скорости двигателя 3 происходил одновременно корректирующий поворот статора возбудителя 2, достаточный для приведения угла между потоком якоря В и поперечным компенсирующим потоком обмотки А снова к 180°.

Схема обмоток рабочего электродвигателя I и синхронного возбудителя 2 показана на чертеже для случая трех фаз и одной пары полюсов, но предлагаемый способ применим для любого числа фаз, большего единицы, и любого числа пар полюсов. Добавочною обмоткою F можно пользоваться так же, как и в обычных машинах постоянного тока, не только для целей компенсации реакции якоря, но и для улучшения условий коммутации у рабочего электродвигателя или для компаундирования последнего. В тех случаях, когда нежелательно циркулирование в якоре G возбудителя 2 и обмотке возбуждения А рабочего электродвигателя I обоих вышеуказанных переменных токов, можно применить два синхронно вращающихся возбудителя и две обмотки возбуждения у электродвигателя I. Первый возбудитель, в этом случае, будет возбуждаться обмоткой Е и питать, как и раньше, обмотку А, второй - возбуждаться обмоткой F и питать дополнительную компенсационную обмотку на статоре А рабочего электродвигателя I.

1. Способ компенсирования электродвигателей постоянного тока с вращающимся полем возбуждения и щетками, характеризующийся тем, что у синхронной машины 2, служащей возбудителем для главного двигателя постоянного, тока I, кроме основной обмотки возбуждения Е, применяется вторая обмотка возбуждения, включаемая последовательно с якорем двигателя I, для того, чтобы в обмотке статора А двигателя I циркулировали две системы многофазных токов, создающих два вращающихся поля, сдвинутые пространственно на половину полюсного шага, из которых одно намагничивающее, перпендикулярно вращающимся щеткам С, С, а другое, компенсирующее, совпадает с ними и прямо противоположно полю реакции якоря.

2. Видоизменение способа, охарактеризованного в п. 1, отличающееся тем, что в целях достижения строгой компенсации поля реакции якоря при переменной скорости вращения, индукторы синхронной машины 2 с возбудительными катушками Е и F устраиваются поворачивающимися автоматически при изменении скорости вращения, для чего поворотное приспособление индукторов синхронной машины 2 и регулятор скорости вспомогательного двигателя 3, вращающего синхронную машину 2 и щетки главного двигателя I, связываются в одну общую механическую систему.

3. Видоизменение способа, охарактеризованного в п.п. 1 и 2, отличающееся тем, что щетки главного двигателя вращаются отдельным синхронным двигателем, питаемым от якоря синхронной машины 2.

4. Видоизменение способа, охарактеризованного в п.п. 1, 2 и 3, отличающееся тем, что вместо одной синхронной машины 2 применяются два отдельных синхронно-вращающихся возбудителя и вместо одной обмотки возбуждения А у главного двигателя применяются две обмотки - одна основная и другая - компенсирующая, при чем первый возбудитель с обмоткою возбуждения Е служит для питания основной обмотки возбуждения главного двигателя, второй же возбудитель, с обмоткою возбуждения F - для питания компенсирующей обмотки главного двигателя.