Генератор переменного тока Советский патент 1941 года по МПК F03D9/00 H02K27/22 H02P11/00 

Использование энергии ветра для электрификации наталкивается на затруднения, связанные с колебанием скорости ветряка при изменении силы ветра.

Поэтому возникает задача создать такую систему, чтобы, несмотря на изменения силы ветра, все же электрическая сеть получала электрическую энергию с практически постоянным напряжением.

Предметом настоящего изобретения и является генератор переменного тока с практически стабильным напряжением вне зависимости от изменения силы ветра.

На чертеже фиг. 1, 2, 3 и 5 приведены схемы работы предлагаемого генератора; фиг. 4 и б изображают поясняющие их кривые. Здесь А - якорь синхронной машины; I - обмотка возбуждения; П - размагничивающая обмотка возбуждения; В - сухой выпрямитель (купроксный или селеновый); Т - тиритовое сопротивление; Ф, и Ф, - потоки, создаваемые обмотками I и II.

Как видно из фиг. 1, обмотка возбуждения I получает независимое питание от аккумуляторной батареи, а обмотка II - через купроке В, тиритовое же сопротивление Т включено

в цель обмотки II синхронного генератора.

Благодаря наличию в схеме вьтрямителя В, в катушке II течет выпрямленный ток (i,) а благодаря наличию тирито-вого сопротивления Т этот ток i, и вызываемый им поток Ф., резко возрастают при увеличении скорости, начиная с некоторого числа оборотов в минуту (фиг. 4).

Что касается потока Ф, создаваемого током (i,) обмотки I (фиг. 1), то

этот поток создается все время постоянным (фиг. 4).

Результирующий поток Ф, равный

разности Ф - Ф.,, уменьшается при возрастании, скорости и, благодаря этому, величина э/д.с., ин дуктированной в якоре А синхронной машины, будет оставаться приблизительно постоянной, несмотря на изменение числа оборотов в минуту машины.

Недостатком схемы фиг. 1 является наличность аккумуляторной батареи. От этого недостатка можно избавиться, применяя схему по фиг. 2, на которой изображена синхронная машина, питающая сеть через сухие вы-прямители В-В-В-В, соединенные по схеме Греца.

В отли-чие от схемы фиг. 1, здесь обмотка возбуждения I питается не от

аккумуляторной батареи, а от сети постоянного тока.

Для того чтобы поток Oj обмотки I оставался приблизительно постоянным, несмотря на колебания напряжения, магнитная система машины выполнена в форме расщенленных полюсов, как (показано на фиг. 3.

На этой фигуре изображена двухполюсная машина с расщепленными полюсами. Здесь обмотка I сидит па naipfe насыщенных полюсов, а размагничивающая обмотка II - на паре «е«асыщен-ных полюсов.

На фиг. 3 показаны пути потоков - главного потока Ф и размагничивающего потка Ф..

Для того чтобы НЮТОК Ф не йамЫкался через ненасыщенные полюса, В станияе предусмотрены два выреаа (), увеличивающие магнитиое сопротивление в станине между смеж)ными сердечниками насыщенных и ненасыщенных полюсов.

Дойуская несколько большие колебания Э.Д.С., можно конструкцию машины по фиг. 3 упростить, отказавшись от вырезов () и выполняя полюса I такого же сечения, как и полюса П. т. е. в.ынолняя магнитную систему совершенно симметричной.

Системы, изображенные на фиг. 1 и 2, могут работать только при достаточно большой скорости (п) ветряка W. При значительном уменьшении (г) генератор А не сможет давать в сеть ток с Напряжением достаточной величины.

Для преодоления этого затруднения предлагается схема, согласно фиг. 5. Здесь {gi) - предлагаемый генератор переменнОГо тока, приводимый во вря. щение от ветряка W; L - однофазная линяя передачи; Тр - ионизительный трансформатор; В-В-В-В - сухой выпpя 5итeль, соединенный по схеме Греца; (g) - генератор постоянного тока, приводимый во вращение от двигателя внутреннего горения М или от водяной турбины WT.

Так как генератор (g,) генерирует переменный ток, а генератор (go) постоянный, эти два генератора могут совместно работать только через посредство выпрямителя В-В-В- В.

В качестве такового в условиях мелких станций -целесообразно применять сухой выпрямитель (купроксного или селенового типа).

Когда число оборотов в .минуту (п) ветряка достаточно велико, генератор (gi) будет работать параллелБИО с генератором (g.); оба генератора при этом будут сообша питать сеть.

Обозначим через Е э.д.с. генератор (gi) и через Е,, - э.д.с. генератора (g.,). Так как скорость генератора (g,) приблизительно постоянна, то EJ S const.

При возрастании скорости (п) ветряка э.д.с. Е, генератора (g,) будет также возрастать. На фиг. 6 показана эта зависимость в форме наклонной пряМрй Ед, проходящей через начало коо дйнат.

Из фиг. 6 видно, что при некоторой скорости (ill) э.д.с. машины двух станций равны друг другу: Е, Е,.При скорости ветряка, большей чем (HI), EI Е;, и генератор (g), оказывается нагруженным больше, чем генератор (go).

Из фиг. 6 (средняя кривая) видно, что с возрастанием (п) генератор (gi) нагружается током 1, величина которого растет по мере увеличения (п).

Нижняя кривая на фиг. 6 показывает постепенное уменьшение тока L генератора (g.,) по мере увеличения скорости ветряка (п); другими словами; генератор (g.,) постепенно разгружается по мере увеличения скорости ветряка (п).

Средняя кривая на фиг. 6 показывает, что при скорости ветряка, меньшей (HI), ток Ij генератора (gj) оказывается равны.м нулю.

Если бы ие было выпрямителя В- В-В-В и если бы вместо генератора переменного тока (g,) мы имели Генератор постоянного тока, то при скоростях ветряка, меньших (nj, направление тока в генераторе (gJ изменилось бы на обратное и машина (g,) начала работать двигателем.

Однако наличие выпрямителя В-В- В-В в схеме {фиг. 5) предотвращает возможность изменения направления тока Ij, так как выпрямитель В-В- В-В не может пропустить через себя

-тока в случае изменения его направления на обратное.

Таким образом, при уменьшении скорости ветряка ниже (п,) происходит автоматическое отключение генерато. ра (gi), так как вьшрямитель запирает обратный путь для тока 1,.

В ЭТОМ заключается большое достоинство схемы с выпрямителями В-В-В-В, играющими в данном случае в некотором смысле роль автомата обратного тока.

Схема фиг. 5 обладает макоимально-й простотой и надежностью. Геператор (g) здесь досылает энергию в сеть только в те моменты, когда скорость ветряка падает. При возрастании скорости ветряка всю нагрузку берет на себя ветросиловой генератор (gi), генератор же (g,) при этом разгружается, так как в этот момент приток бензина или керосина к двигателю внутреннего горения М под влиянием регулятора автоматически уменьшается (в случае же работы от водяной Турбины WT происходит соответственное уменьшение притока воды под влиянием гидравлического регу.лятора).

На схемах фиг. 1, 2 и 5 показаны генераторы однофазного тока. Ясно, что в этих схемах могут работать также генераторы трехфазного тока.

На схеме фиг. 5 не дано указаний относительно типа возбуждения генератора (g,); система возбуждения может быть выбрана по схеме фиг. 1 или 2.

Предмет изобретения.

1.Генератор переменного тока, приводимый от двигателя переменной скорости и снабженный двумя действуюш,ими навстречу друг другу обмотками возбуждения, из которых, по крайней мере, одна питается через вьшрямитель от напряжения генератора, о tл и ч а ю щ и и с я тем, что для стабилизации напряжения в цепь размагничивающей обмотки, включенной через вьшрямитель на напряжение генератора, включено последовательно тиритовое сопротивление.

2.Форма выполнения генератора по п. 1, отличающаяся тем, что магнитная система генератора выполнена в виде расщепленных полюсов, причем основная намагничивающая обмотка возбуждения укреплена на сердечниках насыщенных -полюсов, а размагничивающая обмотка - на сердечниках ненасыщенных полюсов.

3.Применение генерат01ра переменного тока по п. 1 для параллельной работы через выпрямительную установку с генератором постоянного тока, приводимым во вращение другим первичным двигателем.

фиг.5

фиг.2

Фг

фиг. 6

,

U

, ,г

gfo

fe

1/7,

I „.

Bempo -гене. f °. егпКлючен i rfl lililllll

Tolt fMiffa ,

- ГЛНвИЛ rff

Jt

/Z

Моторная pa бета гиера - генератора.