СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ПРИКЛЮЧЕННОГО К СЕТИ С МЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТОЙ Советский патент 1933 года по МПК H02P7/42 

При работе синхронного двигателя от сети с переменной частотой, например, в качестве принимающего двигателя при синхронной передаче угла, напряжение в указанной сети может оставаться неизменным. Это, например, имеет место при синхронной передаче от ключа-коллектора. Как известно, при изменении частоты и неизменном напряжении и токе возбуждения двигателя, последний будет работать при весьма невыгодных условиях в отношении коэфициента мощности и устойчивости работы. Для получения наивыгоднейших условий работы необходимо соблюсти соотношение , где ƒ′ и ƒ′′ - два какие-либо частных значения переменной частоты, V′ и V′′ - значения приложенного к двигателю напряжения и М′ и М′′ - значения полезного момента на валу двигателя.

При М=const имеем:

При неизменном же напряжении единственным выходом будет соответственное изменение тока возбуждения двигателя - увеличение его при уменьшении частоты и наоборот. Настоящие способ и устройство и предлагаются в целях получения автоматического регулирования частоты тока возбуждения при изменении питающего двигатель тока и неизменности напряжения последнего. Кроме того, подобное устройство дано применительно к синхронным двигателям с возбуждением от сети переменного тока через выпрямители.

На прилагаемом чертеже фиг. 1-4 изображают различные, схемы выполнения предлагаемого устройства.

В наиболее элементарном виде устройство изображено на фиг. 1, где синхронный двигатель 1 связан проводами с ключом 3, например коллектором, с обмоткой, питаемой постоянным током, и вращающимися щетками. Вал двигателя 1 соединен конической передачей с центробежным регулятором 2, подвижная муфта которого служит для приведения во вращение контактного рычага 5 реостата 4 в цепи возбуждения двигателя. При увеличении частоты производится соответственное уменьшение тока возбуждения и наоборот. Подобное регулирование может иметь значение там, где по конструкции ключа напряжение последнего не может быть изменяемо пропорционально частоте, как это имеет место, например, в схеме Костенко. Кроме того, изменение напряжения пропорционально частоте (как это имеет место в той же схеме Костенко) не всегда выгодно, так как с уменьшением напряжения на зажимах двигателя при уменьшении частоты будет иметь место снижение максимального перегрузочного момента. Последнее должно учитываться при определении нормального вращающего момента. При неизменном же напряжении, приложенном к двигателю и соответственной подрегулировке возбуждения (увеличении его при уменьшении частоты) вопрос о перегрузочном моменте будет обстоять благополучно. Поэтому предлагаемой схеме регулировки, дающей отличный от первой технический эффект, в определенных случаях следует отдать предпочтение.

Подобное же устройство может быть применено и для синхронного двигателя, возбуждаемого от сети переменного тока через выпрямители 10 - фиг. 2 (через трансформатор 6 или без него). Для отсеивания высших гармоник одновременно с регулировочным реостатом 4 можно параллельно обмотке возбуждения двигателя приключать при помощи рычага 7, связанного с рычагом 5, различные конденсаторы, рассчитанные на различные гармоники, меняющиеся при изменении частоты сети. При питании цепи возбуждения двигателя от сети переменного тока с меняющейся частотой через выпрямитель можно также применить приведенную на фиг. 3 схему. Здесь включается какой-либо выпрямитель 10 обоих полупериодов однофазного тока, например, коллекторного типа. Последовательно с ним в цепь переменного тока включается реактивное сопротивление 11, являющееся регулятором величины переменного тока при переменной частоте (с изменением частоты соответственно меняется величина этого сопротивления). Могут быть применены и трехфазные выпрямители обоих полупериодов.

В случае необходимости одновременного автоматического регулирования тока возбуждения любого числа синхронных двигателей, работающих от общей сети, с центробежным регулятором может быть соединен передачей лишь вал одного из двигателей, как то изображено на фиг. 4. Как и в описанных выше устройствах здесь подвижная муфта 2 регулятора служит для управления контактным рычагом 5 реостата 4 в цепи 12 источника постоянного тока, подающего напряжение на шины питания обмоток возбуждения.

1. Способ регулирования работы синхронного двигателя, приключенного к сети с меняющейся частотой и неизменным напряжением, отличающийся тем, что возбуждение синхронного двигателя автоматически изменяют обратно пропорционально частоте или при помощи механических приспособлений, работа которых зависит от скорости вращения двигателей, например, центробежного регулятора, или электрических приспособлений, сопротивления которых зависят от частоты питающего двигатель тока.

2. При устройстве по п. 1 применение, с целью автоматического изменения тока возбуждения синхронного двигателя, центробежного регулятора, подвижная муфта 2 которого служит для управления контактным рычагом 5 реостата 4 в цепи возбуждения двигателя (фиг. 1).

3. Форма выполнения устройства по п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что для отсеивания высших гармоник применены конденсаторы, рассчитанные не различные гармоники, меняющиеся при изменении частоты сети, и приключаемые параллельно обмотке возбуждения двигателя при помощи контактного рычага, связанного с рычагом 5 регулятора.

4. В устройстве по п. 1 применение включенного последовательно с выпрямителем 10, например, выпрямителем коллекторного типа, реактивного сопротивления 11, являющегося регулятором величины переменного тока при переменной частоте.

5. Форма выполнения устройства по п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что с целью автоматического одновременного регулирования тока возбуждения любого числа синхронных двигателей, работающих от одной и той же сети, вал одного (любого) синхронного двигателя соединен передачей с центробежным регулятором, подвижная муфта 2 которого служит для приведения во вращение контактного рычага 5 реостата 4, включенного последовательно в цепь 1 источника тока, подающего напряжение на шины питания обмоток возбуждения (фиг. 4).