АСИНХРОННЫЙ ОДНОФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1971 года по МПК H02K17/42 H02P9/42 

Изобретение относится к электромашинным источникам однофазного переменного тока автономных систем электроснабжения.

Известны однофазные асинхронные генераторы стабильной частоты, работающие на постоянную или переменную нагрузки при наличии регулируемых балластных сопротивлений. В том и другом случае активная мопдность асинхронного генератора при условиях постоянства напряжения возбуждения и скорости вращения остается постоянной, независимой от нагрузки.

Описываемое изобретение позволяет повысить активную мощность генератора при тех же условиях с увеличением нагрузки. Это достигается тем, что в нем выполнены две статорные обмотки (обмотка возбуждения и рабочая обмотка), расположенные со сдвигом в пространстве на угол 90 эл. град, и соединенные между собой, причем обмотка возбуждения находится -под напрял ением задающего генератора стабильной частоты, а в цепь рабочей обмотки на выходное напряжение асинхронного генератора включен конденсатор.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема асинхронного генератора стабильной частоты; на фиг. 2 - схема с включением нагрузки на входное напряжение.

ного генератора. Ротор 5 генератора имеет короткозамкнутую обмотку. Обмотка возбуждения 2 и рабочая обмотка 4 генератора соединены согласно, поэтому напряжение на выходе генератора при круговом вращающемся поле численно равно

. (1)

где Lpo - напряжение рабочей обмотки.

В цепь рабочей обмотки 4 включаются конденсатор 5 и сопротивление нагрузки 5, соединенные параллельно и находящиеся под

действием выходного напряжения U.

Сопротивление нагрузки 6 может быть включено на входное напряжение t/i (см. фиг. 2). Возможно также присоединение нагрузки на входное напряжение t/i и выходное

напряжение Uz. Однако основной схемой включения генератора является схема, изображенная на фиг. 1.

В качестве задающего генератора в автономной системе генерирования неременного

тока стабильной частоты используется синхронный возбудитель, имеющий постоянную скорость вращения, соответствующую желаемой частоте. Скорость вращения асинхронного генератора также поддерживается постожению. Поэтому для асинхронного генератора характерна работа с постоянным (номинальным) скольжением, независимым от нагрузки. Наличие в схеме синхронного возбудителя исключает необходимость применения балластных сопротивлений.

Введем понятие коэффициента нагрузки Кп, определяемого отношением мощности нагрузки Р к мощности, развиваемой асинхронным генератором , тогда

К -АН -. ГГ

При условии Кн I синхронный возбудитель воспринимает избыточную мощность асинхронного генератора, и за вычетом потерь передает ее на вал приводного двигателя, т. е. работает в режиме синхронного двигателя. Если /Сн 1, то синхронный возбудитель находится в режиме синхронного компенсатора. При /Сн 1 недостающая активная мощность асинхронного генератора компенсируется синхронным возбудителем, переходящим в генераторный режим работы. Таким образом, трудности реализации активной мощности при переменной нагрузке, в случае использования в качестве задающего геператора синхронного возбудителя, отсутствуют.

Характерным свойством асинхронного генератора, дающим положительный технический эффект, является возрастание его активной мощности с увеличением нагрузки при постоянных значениях скольжения и напряжения возбуждения. Физически объясняется это тем, что эллиптическое вращающееся магнитное поле, образованное в воздушном зазоре машины токами статорных обмоток, по мере увеличения нагрузки от нуля все более приближается к круговому. Развиваемая асинхронным генератором активная мощность увеличивается и при круговом поле достигает своего наибольшего значения.

Напряжения статорных обмоток при круговом поле оказываются сдвинутыми на угол

-- эл. град, и напряжение на выходе генеd&

ратора определяется по соотношению (1). Таким образом, увеличение активной мощности 5 асинхронного генератора с увеличением нагрузки основывается на принципе улучщения формы вращающегося магнитного поля, т. е. на переходе от эллиптического поля к круговому.

0 Второй характерной особенностью асинхронного генератора является изменение величины и направления активной мощности рабочей обмотки с изменением нагрузки. Без нагрузки угол между током и напряжением рабочей обмотки фро 90°, и она находится в режиме потребления активной мощности.

С включением нагрузки угол фро уменьшается, проходит через значение фро 90°,

0 при котором активная мощность рабочей обмотки Рро 0. Затем угол фро принимает значение фро 90°, и рабочая обмотка становится источником активной мощности. Изменение выходного напряжения в

5 пределах нормальных нагрузок асинхронного генератора является незначительным. Напряжение t/2 при изменении величины и характе-ра нагрузки легко может быть стабилизировано, например, с помощью известного уст0 ройства с фазочувствительным органом.

Предмет изобретения

Асинхронный однофазный генератор с е.мкостным усилением, возбуждаемый от задающего генератора стабильной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и улучщения динамических характеристик, на статоре расположены две соединенные последовательно и сдвинутые в пространстве на 90 эл. град, обмотки, связанные между собой автотрансформаторной связью, одна из которых подключена к задающему генератору, причем обе обмотки шунтированы общим конденсатором.