Синхронная электрическая машина Советский патент 1993 года по МПК H02K19/38 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в самовозбуждаемых синхронных машинах.

Целью изобретения является улучшение регулирования синхронной машины.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема синхронной машины с синхронным возбудителем; на фиг. 2 - упрощенные векторные диаграммы ЭДС между концами фаз основной и дополнительной обмоток при работе машины в режиме генератора: а) в режиме холостого хода генератора; б) при активной нагрузке (cos p 1); в) при активной-индуктивной нагрузке: г) при индуктивной нагрузке (cos / 0).

Синхронная машина содержит на статоре многофазную основную обмотку 1, соединенную в звезду, и многофазную . дополнительную обмотку 2, начала которой соединены с началами основной обмотки 1, а концы подключены к входу статического выпрямителя 3, выход постоянного тока которого подключен к обмотке возбуждения 4 синхронного возбудителя, а обмотка якоря

5 возбудителя через вращающийся выпрямитель 6 подключена к обмотке возбуждения 7 синхронной машины.

В общем случае число витков в основной и дополнительной обмотках может быть различным (Wi У W2).

Работа синхронной машины рассмотрена для генераторного режима. Характер изменения ЭДС между концами фаз основной и дополнительной обмоток, обуславливающей соответствующие изменения тока возбуждения машины, с целью упрощения рассмотрен при отключенных концах фаз дополнительной обмотки 2 от статического выпрямителя 3. Эта ЭДС при холостом ходе генератора зависит только от угла сдвига между основной и дополнительной обмотками для , случая, когда их ЭДС равны (Wi Wa), а также от разности э.д.с. основной и дополнительной обмоток при Wi Л/2. . При нагрузке .генератора э.д.с. между концами фаз основной и дополнительной обмоток равна геометрической сумме э.д.с. холостого хода обусловленной сдвигом

ел

00

ю

о.

ежду обмотками 1 и 2 и разностью их витов (при Wi Л/2), и э.д.с,, равной падению апряжения от тока нагрузки на активном опротивлении основной обмотки 1, велиина которой прямо пропорциональна тоу нагрузки, а фаза ее изменяется оответственно с фазой тока нагрузки. Таким образом, э.д.с. между концами фаз основной и дополнительной обмоток изменяется как от величины тока нагрузки, так и от ее характера (cos #), и при подключении концов дополнительной обмотки 2 к статическому выпрямителю 3, соответствующим образом будет меняться и ток возбуждения машины.

Требуемый для конкретного режима работы синхронной машины характер изменения тока возбуждения обеспечивается выбором угла сдвига между фазами основной и дополнительной обмоток и числа витков этих обмоток.

Нэ фиг. 2 векторные диаграммы э.д.с. приведены для случая, когда Wi Wz.

Здесь Ei и Е2 - соответственно э.д.с. основной и дополнительной обмоток;

j - ток нагрузки генератора; .- ( г- падение напряжения на активном сопротивлении основной обмотки 1 оттока нагрузки;

Ев э.д.с. между концами фаз основной и дополнительной обмоток.

Э.д.с. Ев определяет ток возбуждения синхронной машины и, как видно из приведенных векторных диаграмм, величина ее зависит не только от величины тока нагрузки, но и от его фазы. В рассмотренном случае (при Wt W2), со снижением cos p нагрузки (при ее индуктивном характере) э.д.с. Ев увеличивается, и соответствующим образом будет меняться и ток возбуждения генератора. Такой характер изменений гока возбуждения в синхронном генераторе при изменении величины и характера нагрузки позволяет улучшить регулирование и,обеспечить автоматическое поддержание напряжения генератора. При этом может быть Обеспечена точность поддержания напряжения генератора при изменении величины нагрузки (от холостого хода до номинальной нагрузки) и ее коэффициента мощности (от cos до cos р 0 (инд.)), в пределах

5-10% от номинального напряжения. Повышение точности может быть обеспечено известными схемами коррекции напряжения. Выбором соотношения числа витков основной и дополнительной обмоток и угла сдвига между ними можно обеспечить фактически любой требуемый характер изменения тока возбуждения синхронной машины как в генераторном, так и в двигательном

режимах работы.

В качестве устройства преобразования и передачи мощности на ротор, кроме устройства, приведенного в рассмотренном примере, содержащего синхронный возбудитель, статический выпрямитель и вращающийся выпрямитель, могут быть, например, использованы:

статический выпрямитель, к входу которого подключаются концы фаз дополнител ьной обмотки, а выход через контактно-щеточный узел подключается к обмотке возбуждения синхронной машины; асинхронный возбудитель или вращающийся трансформатор, к статорным обмот«эй которого подключаются концы фаз дополнительной обмотки, а роторные обмотки через вращающийся выпрямитель подключаются к обмотке возбуждения синхронной машины.

В предлагаемой синхронной машине в отличие от применяемых в основном в настоящее время синхронных машин с фазовым компаундированным, отсутствуют трансформаторы тока и дроссели, что позво

ляет значительно упростить аппаратуру регулирования уменьшить ее мзссогабариты и трудоемкость изготовления,

Формула изобретения . Синхронная электрическая машмна,

содержащая статор с оеновной и дополнительной многофазными обмотками, соединенными одна с другими своими началами, ротор с обмоткой возбуждения и устройство преобразования и передачи мощности на

ротор, к входу которого подключены концы дополнительной обмотки, а выход подключен к обмотке возбуждения, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью улучшения.-.рету- лирования, основная и дополнительная об

мотки пространственно смещены одна относительной другой.

Использование: системы возбуждения синхронных бесконтактных машин. Сущность изобретения: статор машины содержит основную и дополнительную многофазные обмотки, пространственно смещенные относительно друг друга. Начала фаз дополнительной обмотки соединены с началами фаз основной обмотки, концы фаз дополнительной обмотки подключены к цепи возбуждения возбудителя. 2 ил.