Устройство для регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя Советский патент 1934 года по МПК H02P5/52 

Для преобразования переменного тока в постоянный находят применение моторгенераторные установки, в которых двигателемслужит синхронная машина. Нагрузка таких двигателей может колебаться в широких пределах, а в некоторых может быть резко ударной, если, например, преобразовательная установка питает двигатели прокатных станов. Если приводной двигатель реверсивный, то нагрузка синхронной машины может менять знак. Знак нагрузки у- синхронной машины может меняться и в том случае, если преобразовательная установка обслуживает регулируемые нереверсивные двигатели. Здесь при переходе от высоких скоростей к низшим освобождающаяся энергия инерционных масс привода может перевести генераторы постоянного тока в режим двигателя, а синхронную машину - в режим генератора. При переменной нагрузке и постоянном возбуждении косинус фи двигателя будет меняться, а вместе с тем и напряжение на вводных шинах. Применение быстродействуюших регуляторов, работающих в зависимости от параметров сети, мало надежно при нагрузке, меняющей знак и величину. Такие регуляторы требуют наличия квалифицированного персонала. Фирма Метрополитен-Виккерс снабжает полюса возбудителя синхронного двигателя сериесными обмотками. Эти обмотки

питаются током, ответвленным от главной цепи генераторов постоянного тока (приключаются, например, параллельно компенсационной обмотке), т. е. пропорциональным нагрузке. При перемене знака нагрузки синхронной машины сериесные обмотки ухудшают положение, так как, в связи с изменением направления тока, происходит недовозбуждение синхронной машины. Такой случай имеет место, например, у синхронного двигателя аггрегата Леонарда на Кузнецкстрое.

Предлагаемый ниже способ дает регулироку косинуса фи при любых изменениях нагрузки (фиг. 1) и заключается в следующем. В цепь возбуждения возбудителя включаются два генератора 5, 6 постоянного тока с обмотками 7, 8 независимого возбуждения, э.д.с. которых направлены навстречу приложенному напряжению. Они снабжены также сериесными обмотками Я 10, соединенными последовательно и намотанными так, что при данном направлении тока в них, одна из них является компаундной, а другая-противокомпаундной.

Сила тока возбуждения возбудителя равна

E-EI-E,

/.,.

R,. ак

При холостом ходе синхронной машины . При нагрузке размагничивание одной машины (например 5) будет больше, нежели подмагничивание второй (вследствие насыщения) 6. Поэтому будет иметь место увеличение /,, и следовательно увеличение тока ротора. При перемене знака нагрузки размагничивание вспомогательного генератора 6 будет больше, нежели подмагничивание генератора 5, и опять будет иметь место увеличения возбуждения синхронной машины.

На фиг. 3 показано графическое определение тока возбуждения возбудителя в зависимости от тока (тока генератора постоянного тока). Здесь кривая 7 изображает увеличенную в два раза характеристику холостого хода одного вспомогательного генератора. Если напряжение источника, питающего обмотки возбуждения, равно Е, то ординаты, отсчитываемые от О М до кривой, дают величину напряжения на зажимах обмотки возбуждения возбудителя при различных величинах независимого возбуждения вспомогательных генераторов (ток / 0). Пусть это возбуждение равно const O5. Допустим теперь, что величина ампервитков сериесных обмоток С5 -ВО. . Напряжение одного генератора будет

ЪСпЮ -y oij-o

--„-, а другого -, а их сумма Сл (фиг. 3).

Нгшряжение на зажимах обмотки возбуждения возбудителя, очевидно, будет изображаться ординатами кривой 2, отсчитываемыми .от оси О М. Кривая 2 в ином масштабе дает также и величину тока 1 Смещая точкухЛ, т. е. изменяя величину независимого возбуждения вспомогательных генераторов, можно влиять на форму кривой тока 1, а значит достигать желаемого изменения косинуса фи при нагрузке.

Зная закон /,, /(а) и характеристику холостого хэда возбудителя, можно построить кривую тока ротора синхронной машины. В целях более гибкого и совершенного влияния на величину и характер изменения тока ротора синхронной машины при нагрузке последней вспомогательные машины можно снабдить дополнительными шунтовыми обмотками 13, и (фиг. 2).t

Мощность вспомогательных генераторов равна, примерно, 30-40% мощности возбуждения возбудителя, т. е. незначительная (1-2 киловатт).

Предмет изобретения.

1. Устройство для регулирования коэфициента мощности синхронного двигателя, приводящего во вращение генератор постоянного тока, главная цепь которого воздействует на цепь возбуждения указанного двигателя, отличающееся применением в цепи возбуждения возбудителя сидящих на общем валу и возбуждаемых от главной цепи генератора двух вспомогательных генераторов постоянного тока 5, 6 независимого возбуждения, электродвижущие силы которых направлены навстречу введенному в цепь возбуждения возбудителя постороннему напряжению и которые снабжены сериесными обмотками 7, 5, соединенными последовательно и намотанными так, что при данном направлении тока одна является компаундной, а другая - противокомпаундной, с той целью, чтобы при работе на толчковую нагрузку временный переход главного генератора в режим двигателя не вызывал размагничива1;)ия синхронного двигателя.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся применением, с целью повышения точности регулирования, у вспомогательных генераторов J, 6 шунтовых обмоток возбуждения /5, 14.

, ФиГ.|.