Устройство для поддержания постоянства скорости двигателей постоянного тока Советский патент 1939 года по МПК H02P5/52 

Предметом настоящего авторского свидетельстЁа является устройство для поддержания постоянства скорости двигателей постоянного тока при помощи ведущей частоты, подаваемой от вспомогательного синхронного генератора, сидящего на оси ведущего двигателя. Подобные устройства применяются в текстильной и бумажной промышленности, в технику проката металлов и пр.

Б подобном устройстве, согласно изобретению, для регулирования возбуждения синхронизируемого двигателя применен элемент ваттметрового типа, щунтовая обмотка которого включена на указанный синхронный генератор, а сериесная - в цепь статора вспомогательной асинхронной короткозамкнутой мащины, насаженной на вал синхронизируемого двигателя и питаемой от того же синхронного генератора. Такая система синхронизации, как основанная на асинхронном принципе действия, работает надежно даже при возникновении длительной разницы в скоростях синхронизируемых мащин и не подвержена опасности выпадения из синхронизма.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 и 2 которого изображены электрические схемы двух вариантов предлагаемого устройства.

На чертеже имеются следующие обозначения: / - генераторные силовые шины, 2 - шины возбуждения, 3 - генератор системы Леонарда, 4 - возбудитель, 5 - приводной двигатель генератора ведущей частоты, 6 - синхронный генератор ведущей частоты, 6а - шины ведущей частоты, 7-секционный (рабочий) двигатель привода, 8 - асинхронный генератор, 9 - шунтовой регулятор с моторным приводом, 10- сервомотор шунтового регулятора, // - регулировочное сопротивление сервомотора,12 - направленное реле активной мошности, 12а - направленное реле активной мощности с дополнительной катушкой, питаемой от сети переменного тока, 13 - регулировочный реостат в цепи дополнительной катушки реле 72а, 14 - сеть переменного тока ПО вольт, 15 - коническая ременная передача от секционного двигателя 7 к генератору 8.

Секционные двигатели 7 постоянного тока, питаемые от генератора 3 системы Леонарда и возбудителя 4, должны вращаться синхронно или иметь постоянную относительную скорость.

Контроль и автоматическое поддержание скорости секционных двигателей осуществляется следующим образом. Двигатель 5 вращает синхронный генератор 6 ведущей частоты. Последний питает шины ба ведущей частоты. Мощность двигателя 5 и генератора б выбирается в несколько раз больше их максимальной нагрузки, так что число оборотов двигателя 5 строго пропорционально напряжению генератора 3 системы Леонарда.

С валом каждого секционного двигателя 7 посредством, например, конической ременной передачи /5 соединен короткозамкнутый ротор асинхронной машины 5. Статор последней присоединяется к шинам ведущей частоты через направленное реле активной мощности /2. Контакты этого реле управляют цепью сервомотора W шунтового реостата 9 секционного двигателя, включая сервомотор JO на прямой или обратный ход. Асинхронная мащина S секционного двигателя, в зависимости от того, вращается ли она быстрее или медленнее синхронной скорости, будет работать то на асинхронного генератора, отдавая мощность в сеть, то на режиме мотора, забирая мощность из сети. Ваттная мощность, протекая через реле активной мощности /2, реагирующее на направление мощности, заставляет сработать это реле /2 и включать сервомотор W в ту или другую сторону. Тем самым будет регулироваться скорость секционного двигателя.

Если асинхронная машина 8 вращается синхронно с частотой сети, то энергия по системе не циркулирует и реле /2 находится в среднем положении, размыкая цепь сервомотора. Вся система работает устойчиво.

Из характеристики асинхронной машины, изображающей зависимость момента на ее валу или, что то же самое, ее активной мощности, от скорости или скольжения, следует, что в рабочей части характеристики (на малых значениях скольжения) незначительное изменение скольжения машины приводит к весьма большому колебанию мощности. Этим определяется высокая чувствительность системы.

В качестве асинхронной машины 8 может быть выбрана трехфазная асинхронная короткозамкнутая машина. Для реверсирующих систем может быть также применена однофазная асинхронная машина, имеющая симметричную характеристику при работе в прямом и обратном направлении.

Для изменения относительной скорости машин служит коническая ременная передача /5. Изменяя последней относительную скорость асинхронной машины по сравнению с секционным двигателем, можно тем самым изменять скорость последнего.

В тех случаях, когда регулировка относительной скорости требуется сравнительно редко и в небольших пределах до + , она может быть достигнута приложением к якорю ваттметрового реле регулируемого момента.

На фиг. 1 такое реле имеет обозначение /2а. Величина момента срабатывания реле J2a регулируется реостатом /5. При срабатывании реле 2а сервомотор W включается на прямой или обратный ход. При этом секционный двигатель 7 изменит свою скорость, что приведет к циркуляции мощности между асинхронной машиной 8 и игинами ведущей частоты. Устойчивая работа наступит тогда, когда момент, развиваемый этой ваттной мощностью, скомпенсирует дополнительный момент и реле J2a вернется в среднее положение, разомкнув цепь серво.мотора при измененной в нужных пределах скорости данного секционного двигателя.

В варианте по фиг. 2 вместо ваттметрового реле применяется асинхронная машина двойного питания (силовой фазометр) J26. Одна система обмоток фазометра J26 включена последовательно в цепь асинхронной машины 8, а другая система - через контактные кольца /6 и установочные сопротивления 17 приключается к шинам 6а ведущей частоты. Фазометр 126 через посредство кулачка 18 и рычага 19 действует на угольное сопротивление 20, включенное в цепь возбуждения секционного двигателя 7.

При синхронной скорости секционного двигателя в обмотку статора асинхронной машины 8 течет безваттный ток только для возбуждения в ней вращающегося магнитного потока. При изменении скорости секционного двигателя 7 в сторону замедления асинхронная машина 8 начинает работать мотором, потребляя ваттный ток из сети, при изменении же скорости секционного двигателя в сторону повышения асинхронная машина 8 начнет работать асинхронным генератором, посылая ваттный ток в сеть. Частота асинхронной машины определяется частотой сети и не зависит от скорости вращения машины 8. При этом вектор тока асинхронной машины будет смещаться относительно вектора напряжения.

При изменении скольжения от -f- до - Р/о вектор тока смещается приблизительно на угол около 120. Ток асинхронной мащины 8 проходит через статор силового фазометра 126. Последний, как указывалось выше, представляет собой асинхронную машину двойного питания. Обмотка его ротора также присоединяется к шинам ведущей частоты, но таким образом, чтобы поля, образуемые обмотками статора и ротора, вращались в одном направлении, ротор машины 126 был бы нормально неподвижен и отклонялся на некоторый угол лишь при изменении сдвига фаз статора и ротора. Сдвиг фаз между токами статора и токами ротора подбирается таким образом, что бы при синхронной работе ротор занимал среднее положение; тогда при изменении числа оборотов секционного двигателя 7 ротор силового фазом-етра будет отклоняться в ту или другую сторону, воздействуя посредством кулачка 18, рычага 19 п угольного сопротивления 20 на возбуждение секционного двигателя, выравнивая его скорость. Регулировка относительной скорости производится посредством конических шкивов. При малых пределах регулировки относительной скорости последняя может быть произведена посредством наложения дополнительного момента на вал -фазного регулятора 726 или изменением сдвига фаз между токами обмотки статора и ротора (например, посредством установочных сопротивлений).

Предмет изобретения.

Устройство для поддержания постоянства скорости двигателя постоянного тока по асинхронному принципу с применением ведущей частоты, подаваемой от вспомогательного синхронного генератора, сидящего на оси ведущего двигателя, отличающееся тем, что в качестве управляющего непосредственно или помощью серводвигателя цепью возбуждения двигателей органа применен элемент ваттметрового типа, щунтовая обмотка которого включена на указанный синхронный генератор, а сериесная - в цепь статора питаемой от этого же генератора вспомогательной асинхронной короткозамкнутой машины, насан енной на вал регулируемого двигателя привода.

Члг

12

- -ttnir

ME-J