СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ Советский патент 1971 года по МПК H02K19/36 H02P9/14 

Известна система возбуждения синхронной машины с совместно расположенными основной якорной обмоткой и многофазной дополнительной обмоткой, выполненной на утроенное число пар полюсов и питающей обмотку возбуждения через выпрямители.

С целью упрощения конструкции и повышения энергетических показателей машины Предлагается выполнить часть катушек дополнительной обмотки с сокращенным числом витков, уложить на якоре вторую дополнительную обмотку, составленную из катушек, дополняющих фазные зоны первой дополнительной обмотки, и подключить обе обмотки к выпрямителям, соединенным на стороне постоянного тока. Вторая дополнительная обмотка может быть подключена встречно к первой дополнительной обьотке. Дополнительная обмотка может быть соединена в открытый треугольник.

На фиг. 1 показана схема системы возбуждения с использованием энергии третьей и основной гармоник поля путем применения дополнительной обмотки с сокращенным числом катушек или витков в части катушек; на фиг. 2 - схема одной фазы дополнительной обмотки, образованной соединением в открытый треугольник одинаковых частей, сдвинутых на 120 эл. град, (при этом в одной из частей число катушек или витков в одной из катушек

меньше, чем в остальных двух частях фазЬ); на фиг. 3 - схема фазы дополнительной обмотки с сокращенным числом катушек или витНов, намотанной из одинаковых катушек на утрОенное число полюсов по отношению к числу полюсов основной якорной обмотки; на фиг. |4 и 5 - векторные диаграммы фазы фиг. 2 соответственно для э. д. с. от основной и третьей гармоник поля при полной дополнительной;обмотке и с сокращенным числом катушек или витков; на фиг. 6 и 7 - векторные диаграммы фазы фиг. 3 соответственно для э. д. GI от основной и третьей гармоник поля при поляной дополнительной обмотке и с сокращенным Числом катушек или витков; на фиг. 8 - cxfeMa системы возбуждения со второй дополнительной обмоткой, соедииенной на стороне постоянного тока параллельно с первой дополнительной обмоткой; на фиг. 9 - то же, что и на фиг. 8, но с пocv eдoвaтeльным соединением обмоток; на фиг. 10 - схема системы воз0уждения со второй дополнительной обмоткой, составленной из катушек, дополняющих фазные зоны первой дополнительной обмотки, подключенной встречно к последней; на фиг. 11 - один из конструкторских вариантов icxeмы фиг. 10 с соединением второй дополнительной обмотки в открытый треугольник.

женных основной якорной обмотки / (фиг 1) I многофазной дополнительной юбмотки 2, питающей через выпрямитель 3 обмотку возбуждения 4.

В каждой фазе дополнительной обмотки 2, выполненной на утроенное число пар полюсов, индуцируется э. д. с. тройной и более высоких частот. Кроме того, для пополнения недостачи энергии возбуждения (при холостом ходе машины и малых токах нагрузки) в поле лЧополиительной обмотки вводится энергия поля основной частоты за счет выключения из схемы фазы обмотк части ее витков или катушек (на фиг. 1 эта часть 5 обмотки обозначена пунктиром).

Каждая фаза дополнительной обмотки можетбыть выполнена либо соед1И1еиием в открытый треугольник трех одинаковых частей, смещенных на 120 эл. град, в основном поле, намотанных по схеме, подобной основной обмотке Ij но с шагом, близким к диаметральному (фиг. 2); либо путем соединения катушек с шагом, близким к 1/3 диаметрального, собранных по схеме утроенного числа полюсов по отношению к основному полю (фиг. 3). Части фазы обмотки соединяют так что часть обмотки С, показанная пунктиром (фиг. 2), из электрической схемы изъята. В общем объеме дополнительной обмотки число исключаем1)1х элементов составляет лишь иесколько процентов, так как относительное содержание основной гармоники в результирующем поле зиачителыю выше содержания высших гармонических составляющих.

В обычных обмотках геометрическая сумма э.д. с. от основного поля равна нулю, поэтому устранение из схемыхотя бы небольшого числа элементов приводит к появлению заметной составляющей э. д. с. от основной частоты (фиг. 4-7), которая при соответствующем выббре числа устраняемых из схемы элементов Позволяет добиться желаемого воздействия на величину мощности возбуждения, особенно При малых нагрузках машины.

Величина индзцированной э. д. с. основной

частоты при этом соответствует вектору, соеинйющему точки HI и /Ci диаграммы. В то

же время и э. д. с. от третьей гармоники поля

йретерпевает уменьшение, хотя и небольшое

(. 4-7). Величина э. д. с. от третьей гармоники поля приэтом соответствует векторам,

соединяющим точки диаграмм Яз и K-i..

В каждой фазе дополнительной обмотки действует э. д. с. основной частоты ei (фиг. Г) и тройной ез. В устраняемой из:электрической с.кемы части фазы 5, сохраняемой в пазахмашины, наводятся э. д. с. - ej, равная и противоположно направленная э. д. с. е, вводимой в остальнуто часть обмотки, обеспечивающую основную долю тока возбуждения, и э. д. с. Тройной частоты еЬ, совпадающая с ез ио направлению. Передвижением нулевой точки можно установить требуемое соотношение между э. д. с. BI и ез.

Для л чшего использования дополнительной обмотки и места на якоре, предиазначенного для ее размещения, ранее исключаемую из электрической схемы часть дополнительной обмотки (фиг. 1) МОЖНО не устранять из процесса обеспечения возбуждения, а использовать для этой цели. Для этого отключаемую часть фазы 5 можно соединить с обмоткой возбуждения 4 через выпрямитель 6 параллельно другой, ранее используемой, части 2 (фиг. 8) или последовательно с ней (фиг. 9). При этом мощность, поступающая в обмотку возбуждения 4, возрастает. В этом добавлении сильнее выражается составляющая от поля основной

частоты. Обмотки 2 и 5 (фиг. 8, 9), устаноплеииые вместе с основной обмоткой 7 в паз-ах якоря, на якоре непосредственных электрических соединений между собой не и.меют. Однако части обмоток 2 и 5 можно соединить одним из

нескольких возможиых способов (фиг. 10, 11), чтобы получить требуемое значение энергии от основной гармоники поля.

Ыа фиг. 10 часть фазы 5 соединена встречно с большей частью фазы 2, что приводит к сложеи1ио э. д. с. от осмовиой гармоники поля в обеи.ч частях: 2e и к вычитанию э. д. с. от третьей гармоники поля: ез-е-,.

На фиг. 11 показана схема соединения частс;й обмотки 2 и 5, где мощность от основной

гармоники поля при. том же количестве витков в частях обмотки .2 и 5, что и в схеме на фиг. 10, отлична от мощности, получаемой в этой схеме, а э. д. с. От третьей гар.моники в части 5 обмотки, соединенной в открытый треугольник,

скомиеисирована и не вычитается из э. д. с. основной части обмотки.

Таким образом, использование второй дополнительной обмотки, составленной из .катушек, дополняющих фазные зоиы первой допол1И- тельной обмотки, позволяет обеспечить необходимое соотношение разночастотных э. д. с., обусловливающих характер саморегулирования возбуждения, и повысить энергетические показатели системы возбуждеиия,

встроенной в данном -слзчае в машину.

Предмет и з о б р е t е и и я

1. Система возбуждения сиихрО и-1Ой маши1 ы с совместно расположенными OCHOBHOII якорной обмоткой и многофазной дополнительной обмоткой, выполненной на утроенное число нар полюсов и питающей обмотку возбуждеиия через выпрямители, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и.повыщеи1гя энергетических показателей, часть катуиюк дополнительной обмотки выполнены с сокращенным числом витков.

2. Система возбуждения по и. 1, отличающаяся тем, что на якоре уложена вторая дополнительная обмотка, составленная из катушек, дополняюи их фазные зоны первой дополиительной обмотки, и обе обмотки подключены к выпрямителям, соедииеиным на стороне пос3тоянного тока. 3. Система возбуждения по п. 1, отличающаяся тем, что на якоре уложена втррая дополнительная обмотка, составленная из катушек, дополняющих фазные зоны первой до- 5 4 полиительной обмотки, и подключена встречно к последней. 4. Система возбуждения по п. 1, отлич ющаяся тем, что дополнительная обмотка doeдинена в.открытый треугольник. Приоритет по п. 3- от 23.IX.1968 г.

гЛ/VW-AAA/V-,

- WW-o.

ii(SA/vvv-r vo

VVNAAr« -V

AA/vAr V -« г

Физ. J