Способ регулирования напряжения сети помощью асинхронной машины Советский патент 1927 года по МПК H02P9/14 

Известно, что, влияя соответствующим образом на возбуждение мащин переменного или трехфазного тока, синхронного или асинхронного типа, можно заставить их также отдавать или потреблять безваттную энергию. Генерирование, а также и потребление безваттной энергии оказываются в одинаковой степени необходимыми для регулирования напряжения в сетях переменного тока. Уже при генерировании безваттной энергии асинхронные машины представляют преимущества в сравнении с синхронными. Эти преимущества заключаются, например, в меньщих потерях и в большей легкости пуска в ход асинхронной машины. Далее, асинхронная машина дает значительно меньший мгновенный ток

короткого замыкания, чем синхронная, и вообще не вызывает длительного тока короткого замыкания. Также и в качестве потребителей безваттной энергии асинхронные машины превосходят синхронные, поскольку первые можно оставлять в движении без всякого возбуждения, тогда как синхронная машина должна быть всегда хоть немного возбуждена для того, чтобы не выпасть из такта. Вследствие этого асинхронная машина нагружает сеть большим количеством KVA, чем синхронная машина той же мощности. Отсюда следует, что при применении асинхронной машины можно выравнивать большое падение напряжения в сети.

Согласно предлагаемому изобретению, присущие асинхронной машине преимущества выявляются в еще большей степени, если, с целью повышения ее потребления безваттной энергии, допустить возможность реверсировать (т.-е. изменять на обратное направление) возбуждающее ее напряжение. Такое реверсирование возбуждения невозможно при синхронной машине, так как она тотчас же перескакивает обратно в равнофазное положение и вследствие этого потребление ею безваттной энергии снова значительно понижается. Наоборот, при асинхронной машине реверсирование напряжения возбуждения удается без всякого труда, ибо в этом случае положение вектора поля по отношению к первичному вектору напряжения в принципе постоянно. В противном случае вторично приложенное напряжение служило бы не для намагничивания, но для изменения числа оборотов машины.

На фиг. 1 изображена векторная диаграмма и на фиг. 2-схема асинхронной машины.

Векторная диаграмма (фиг. 1) поясняет реверсирование напряжения возбуждения для работающей, предположительно, без потерь асинхронной машины при синхронизме. На этой диаграмме цыфрой 1 обозначен вектор первичного напряжения сети. В смещенном на 90° относительно него положении находится вектор вторично приложенного напряжения 2. Реверсированием направления этого вектора в положении 5 асинхронная машина побуждается, при постоянном напряжении сети, к поглощению повышенного тока намагничивания, т.-е. к расходованию большего количества безваттной энерГИИ.

Достигаемый предлагаемым изобретением эффект поясняется на примере сравнения между синхронной и асинхронной машинами, рассчитанными каждая на 5GQKVA. /Асинхронная машина в качестве генератора была бы в состоянии давать 1500 безваттных KVA. В качестве потребителя она без собственного возбуждения нагружала бы сеть около 50 %-ами своей мощности. Таким образом, сама по себе, т.-е. без особого возбуждения, она была бы уже в состоянии выравнивать падение напряжения, соответствующее 2250 KVA. Когда, согласно изобретению, возбуждение реверсируется, асинхронная машина в качестве безваттного потребителя может нагружать сеть 1500-ами КУЛ, так что в отношении регулирования напряжения общая область ее действия повышается до 3000 К.УА. Безваттная же машина синхронного типа на 1500 KVA могла бы в качестве потребителя нагружать сеть около 30%-ами своей полной мощности, так что общая область действия синхронной машины в качестве холостого потребителя и генератора безваттной энергии в максимальном случае не превышала бы 2000 KVA.

На фиг. 2 изображена схема асинхронной машины; цыфрой 1 обозначен двигатель, 2-трехфазная возбудительная машина, которая в этом случае получает постороннее возбуждение, будучи намагничиваема через трансформатор 5. Изменение направления возбуждения можно осуществлять весьма разнообразными способами, проще всего при помощи ступенчатого трансформатора в цепи возбуждения возбудительной машины, вторичная обмотка которого имеет центр звезды в середине обмотки, так что, смотря по тому, отбирается ли напряжение возбуждения справа или слева от этой точки, последнее поворачивается на 180°. При практическом осуществлении можно перемещать либо центр звезды, либо точку присоединения отбирающего ток провода. Для поворачивания вектора возбуждения можно пользоваться также всеми другими известными средствами, вызывающими перекладывание вектора возбуждения. Например, для этой цели можно применить циклические взаимозамеще ния между передней и возбудительной машинами. Можно прибегнуть также к пространственным поворотам машинных частей, например, можно поворачивать статор главного двигателя или статор возбудительной машины, или же, при применении синхронно-синхронного умформера вместо возбудительного трансформатора,-статор одной из обеих умформерных машин. Такое механическое решение задачи может быть достигаемо также применением передвижной сцепной муфты или угловой перестановкой передачи между главным двигателем и возбудительной машиной или между обеими указанными умформерными машинами. Если применение одного из этих средств недостаточно для достижения искомого поворота на 180 можно либо прибегнуть к одновременному изменению числа оборотов машины с холостой мош,ностью, либо подобрать комбинацию двух подходящих средств; например, при помош,и циклического взаимозамеш,ения и зигзагообразного трансформатора можно получать поворот на 120°- -60°.

Изобретение приложимо принципиально ко всякого рода асинхронным машинам для потребления или отдачи безваттной энергии.

Предмет патента.

1.Способ регулирования напряжения сети помош,ью асинхронной машины, соединенной с особой машиной, могуш,ей посылать ток возбуждения в обмотку ее вторичного органа (ротора), характеризуюш,ийся тем, что, с целью изменения безваттного тока асинхронной машины, изменяется не только по величине, но и по направлению с поворотом вектора на 180° сила тока, посылаемого во вторичный орган асинхронной машины.

2.Применение в охарактеризованном в п. 1 способе, для изменения фазы напряжения ступенчатого трансформатора 5 с нейтралью в середине вторичной обмотки.

фиг. i.

Фиг.2.