СИ11ХРОН11АЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА Советский патент 1974 года по МПК H02P9/14 H02K19/36 

Известны синхронные электрические машины, в которых для возбуждения используют пространственные высшие гармоники магнитного поля, вращающиеся синхронно с ротором. Поэтоиу для использования энергии, получаемой с помощью этих гармоник, на статоре размещают дополнительную обмотку с большим числом полюсов, чем основная якорная обмотка. Дополнительную обмотку присоединяют черев выпрямитель и контактные кольца к обмотке возбуждения, размещенной на роторе. Цель изобретения - осуществле ние бесконтактного компаундирова.ния синхронной электрической машины. Это достигается тем, что на роторе синхронной электрической машины, кроме обмотки возбуждения, размещена дополнительная обмотка с числом пар полюсов, кратным номеру одной из высших пространствен ных гармоник намагничивающей силы I несинусоидально распределенной об|мотки якоря. Указанная обмотка выполняет роль выявителя энергии, полученной посредством высшей пространственной гармоники реакции якоря. На фиг. I изображена схема подключения одной дополнительной обмотки к основной обмотке возбуждения; на фиг. 2 - схема подключения двух дополнительных обмоток к ОСНОВНОЙ обмотке возбуждения; на фиг. 8 - схема подключения дополнительной обмотки к входной обмотке асинхронного подвозбудителя; на фиг. 4 - схема подключения дополнительной обмотки к якорной обмо тке с 1нх он ого во б удите фиг. 5 - схема подключения доТк) нительной обмотки через выпрямитель к обмотке возбуждения синхрон ного подвозбудителя; на фиг. 6 схема размещения на роторе обмотки постоянного тока, выполняющей роль обмотки подмагничивания шунта ива варианта); на фиг. 7 - схема подключения дополнительной обмотки

.через выпрямитель к обмотке подыагничивания спинки магнитопровода якоря возбудителя.

Неподвижная якорная обыотна I (см. фиг. I) выполнена с несинусоидальныы распределением проводников на расточке, что имеет место конечном числе зубцов статора. Указанная иесинусоидальность может быть сознательно увеличена путем изменения шага якорной обмотки. На роторе в общем случае может быть размещено несколько обмоток переменного тока и постоянного, выполняющих .различные функции. Одна из роторных обмоток постоянного тока может быть основной обмоткой возбуждения 2, подключенной через выпрямитель 3 к одной 4 или нескольким 5,6 (см. фиг. 2) дополнительным роторным обмоткам переменного тока, числа пар полюсов которых кратны двум последовательным нечетным или двутл последовательным четным номерам высших пространственных гармоник ньм агничивающеи силы якоря. Данная обмотка постоянного тока, подсоединенная по указанной схеме, может также выполнять фу1)кции всполюгателъной обмотки возбуждения, которая работает совместно с основной обмоткой возбуждения, получающей энергию от на)(ого-либо другого источника. Лоиолиительиая k или дополнительные 5,6 обмотки переменного тока, числа пар полюсов KUTOi)U)( кратны числу пар полюсов якорном обмотки I, могут быть подключены также к обмоткам пе римонного токи, размещепным на роторе, например, к входной обмотке 7 uoiinxpoiiHoro подвозбудигели 8 (см, фиг. 3), пигыющехо асинхронныИ возбудитель 9, или к вращающейон икорной обмотке 10 (см. фиг, 4) синхронного возбудителя II. В пос леднем случае числи пар полюсов с инхронного возбудителя II должно быть таким, чтобы э.д.с. в обмотках А и 10 имели одинаковую частоту. Па фиг. 5 показано подсоединение дополнительной обмотки неременного тока 4 через выпрямитель 3 к обмотке возбуждения 12 синхронного подвозбудителя, питающего асинхронный возбудитель 13.

Обметки постояfiHoro тока 2 или 12 выполнять функции обмоток подмагничивания шунта постоянного магнита (си. фиг, 6). На фиг. 7 показан вариант выполн(Ч1ия одной из роторных обмоток 14 в виде обмотки нодмагничивания спинки магнитопровода вращающегося якоря синхронного возбудителя.

Все указанные случаи представляют собой конкретные схемы использования энергии, получаемой с помощью высщих пространственных гармоник намагничивающей силы якоря либо непосредственно для возбуждения синхронной машины, либо для саморегулирования возбуждения. Во всех приведенных схемах якорная обмотка I и дополнительная обмотка 4 или дополнительные обмотки 5,6 показаны трехфазными. Однако они могут иметь любое число фаз.

При наличии у синхронной машины возбудителя и подвозбудителя некоторые магнитопроводы и обмотки могут быть совмещены, например роторная обмотка 2 постоянного тока и питающая ее через выпрямитель 3 дополнительная обмотка 4- переменного тока.

Магнитопровод подвозбудителя (см. фиг. 3,5) может быть совмещен с магнитопроводом основной машины. С магнитопроводом основной машины может быть совмещен также магнктопровод возбудителя (см. фиг.4,7), При этом должны быть выбраны соотБетствуюш,ие соотношения между числами пар полюсов каскадов и шагом обмоток.

Высшие гармоники намагничивающей силы якоря с помощью дополнительных обмоток 4 или Ь,б, расположенных на индукторе, могут быть использованы и в обращенных синхронных машинах с враш,аю1цимися якорем и неподвижным индуктором. Так, например, в обращенном исполнении синхронные машины по схемам, покаванным на фиг. 1 и 2, могут выполнять функции бесконтактных синхронных возбудителей для бесконтактного возбуждении более крупных машин

Рассмотренные на фигурах схемы не содержат регуляторов. При необходимости регулятор может быть введен в каждую из цепей.

При вращении ротора с синхрон ной скоростью в многополюсной роторной обмотке 4 наводится э.д.с. лишь при наличии нагрузки синхронной машины. При наличии тока основной гармоники и синхронном вращении ротора в дополнительных роторных обмотках 5,6 переменного тока с различной нолюсностью наводятся .э.д.с. одинаковой частоты. Папример, в трехфазной системе пятая пространственная гармоника намагничивающей силы вращается в сторону, противоположную вращению ротоpa, a седьмая, наоборот, в сторону TjnnmpUHo nntnnrvQ ПЛа ло,. „„-г,,,-,,;,™ вращения ротора. наводят в соответствующих дополнительных обмотках шестую гармонику э.д.с. Для данного случая, если число зубцов якоря равно или кратко шести, то указанная э.д.с. увеличивается за счет гармоник проводимости (зубчатости) якоря. Предмет изобретения I. Синхронная электрическая машина, на индукторе которой размещены основная обмотка постоянного тока и дополнительные обмотки переменного тока, соединенные с ос новной через выпрямители, а якорна обмотка с числом полюсау 2„ выполCv, Pj йена с несинусоидальным размещением проводников по расточке статора, отличающаяся тем, что, с целью осуществления бескон31 актного компаундирования, обиотка переменного Toifa, расположенная на ПРПйиРННПРП ТПКЯ. ПЯПППЛОЖРН НЯЯ Ни индукторе, выполнена с числом пар полюсов J pj, где - номер одной из высших пространственных гармоник намагничивающей силы якорной. Ьбмотки. I 2. Машина по п. I, о т л и чающаяся тем, что индуктор снабжен второй дополнительной обцоткой переменного тока с числом лар полюсов ( 9 2)pj, соединенной последовательно с первой дополнительной обмоткой. 3.Машина по пп. I и 2, о т лича ющаяся тем, что дополнительные обмотки соединены с входной обмоткой асинхронного подвозбудителя. 4.Машина по пп. I и 2, отличающаяся тем, что дополнительные обмотки соединены с якорной обмоткой синхронного возбудителя.

к

|.

7

9иг.З