Самовозбуждающийся синхронный генератор Советский патент 1942 года по МПК H02K19/28 H02K19/24 

Предметом настоящего изобрете ия является самовозбужда101Ц11 1ся синхронный генератор, имеющий неполяризовапный ротор с явно выраженными полюсамн без обмотки возбуждения, действие которого основано на использовании явления реактивного самовозбужден я синхронного генератора при работе его на емкость.

Предлагаемый еамовозбуждаюшийся синхромпьи генератор отл1 чается тем, что, с целью повыщения степени стабилизащп; iK- иряжения генератора при изме«яющейся нагрузке, выполненный из стали ротор снабжен поперечны. прорезями. Для дополинтсльно стаб)Л11зации применены включенные последовательно с iarpy3Koii конденсаторы или сериесный трансформатор, -к вторичной обмотке которого приключены конденсаторы. Дополнительно для CTa6iLTii3aiuiH примсно; также автотрансформатор, который включен последовательно с нагрузкоГ, а к средней точке его обмотки подключен один )3 зажшюв трансформатора, соединенного с конденсаторами.

Па фиг. 1, 2, 4, 6 и 7 изображена нринцппнальная схема устро1 1ства и Несколько вариантов выполнения предлагаемого генератора; на фиг. 3 и 5 - диаграммы, поясняющие принцип работы генератора.

Генератор (фиг. 1) представляет собою обычную синхронную электрическую мащину с явно выраженными полюсами, но без обмотки возбуждения и с наличием в полюсах прорезей для обеспечения в машине насыщения магнитной цепи при сравнительно малой напряженности магнитного поля.

Возбуждение генератора производится при помощи возбудителя, состоящего из специального трансформатора, ко вторичной обмотке которого присоединяются конденсаторы. Включение может быть осуществлено различными способами.

К зажимам быстронасыщающегося синхронного генератора (фиг. 2) присоединен повысительный трансформатор с низким насыщением сердечника. Ко вторичной обмотке трансформатора присоединена батарея конденсаторов. Повыщением напряжения на зажимах батареи конденсаторов при помощи трансфор.матора достигается многократное уменьщение емкости конденсаторов.

ль 60946

Кривая / диаграммы (фиг. 3) представляет собою зависимость напряжения и на зажимах генератора от .намагничивающего (емкостного) тока / в статоре, а прямая линия 2 является зависимостью напряжения и на зажимах трансформатора-возбудителя, ко вторичной обмотке которого присоедияена батарея конденсаторов, от величины тока / в первичной обмотке.

При наличии остаточного магнетизма машина может возбуждаться до тех пор, пока напряжение U„ на ней не будет равно величине, соответствующей пересечению характеристик / и 2 (точка а).

При наличии нагрузки с индуктивным коэффициентом мощности пндуктиВНая составляющая тока будет влиять на мащину размагничивающе, что приведет к уменьщению напряжения Ug на зажимах ма-. шины.

В этом Случае рабочие точки б. и бо на обеих кривых будут соответствовать токам /1 и /2Однако мож:но подобрать рабочую зону кривой напряжения так, что весь диапазон нагрузки целиком соответствовать насыщенной части нагрузочной характеристики. Тогда можно добиться того, что при изменении нагрузки колебание напряжения не выйдет за нужные пределы.

Па фиг. 4 приведен вариаНт выполнения генератора, по которому трансформатор заменен высоковольтной обмоткой, заложенно в пазы статора синхронной мащи«ы.

Повысительный трансформатор может быть выполнен также с высоконасыщенным сердечником.

Кривые зависимости напряжения V на зажимах генератора и трансформатора от тока 1 статора для этого случая приведены на фиг. о. Здесь кривая / - зависимость напряжения иа зажимах генератора и кривая 2 - зависимость напряжения трансформатора от тока статора.

Участок кривой Ов, соответствующий тому напряжению на зажимах трансформатора, при котором насыщение сердечника еще не наступило, будет прямолинейным. Далее по мере насыщения сердечника трансформатора индуктивная составляющая тока в возбудителе начнет быстро возрастать, и, следовательно, преобладание емкостного тока начнет убывать. Это явление вызовет загиб кривой 2, где участок вг соответствует напряжению, при котором сердечник трансформатора уже .насытился.

Как и в первом случае, на холостом ходу генератор самовозбудится до величины U „. соответствующей пересечению кривых 1 к 2 (точка а). При наличии нагрузки с индуктивны.м коэффициентом мощности напряжение на зажимах машины будет несколько уменьщаться, но вследствие уменьшения напряжения на зажимах трансформатора, насыщение его сердечника также будет у.меньшаться, что приведет к увеличению преобладания емкостного тока возбудителя и, следовательно, к компенсации индуктивной составляющей тока нагрузки. В этом случае рабочие точки на кривых будут соответствовать точкам 6i и б.

Вследствие насыщения трансформатора-возбудителя можно подобрать такую рабочую зону кривых напряжения, что при щироко.м диапазоне изменения нагрузки колебание напряжения будет весьма незначительным.

В случае потребности большей степени точности стабилизации напряжения применяются два дополнительных средства,

Во-первых стабилизация при помощи емкости, включенной последовательно с генератором. В этом случае для у.меньщения емкости последовательно включенной батареи конденсаторов применяется сериесный повысительный трансформатор Т (фнг. 6), ко вторичной обмотке которого присоединены конденсаторы. При протекании рабочего тока через сериесный трансформатор будет происходить компенсация индуктивной составляющей рабочего напряжения и тем самым эффект раз.гагничивания генератора будет сведен к минимуму. Трансформатор 7 может быть также включен между генератором и возбудителем.

Во-вторых, стабилизация при помощи автотрансформатора, называемого компаундным трансформатором и включенного последовательно с нагрузкой (фиг. 7). К средней точке обмотки этого трансформатора присоединен один из зажимов трансформатора, к которому приключе 1Ы конденсаторы. При изменении рабочего тока в генераторе и уменьшении напряжения на зажимах генератора схема с компаундным трансформатором компенсирует это уменьшение напряжения соответственным перераспределением напряжений Hi и бз па половинах своей обмотки i тем поддерживает неизменным напряжением,L/o на зажимах нагрузки.

Предлгет изобретения

1.Самовозбуждающийся синхронный генератор, имеющий неполяризованный ротор с явно выраженными полюсами и без обмотки возбуждения, и возбуждаемый при помощи приключенных (например, через трансформатор) к его зажимам конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения степепп стабплизацип напряжения генератора при меняющейся нагрузке, выполненный из обычной стали ротор снабжен поперечными прорезями.

2.При генераторе по п. 1 прилгенение для дополнительной стабилизации включенных последовательно с нагрузкой конденсаторов или сериесного трансформатора, к вторичной обмотке которого приключены конденсаторы.

3.При генераторе по п. 1 применение для дополнительной стабилизации автотрансформатора, который включен последовательно с нагрузкой, а к средней точке его обмотки подключен один из зажимов трансформатора, соединенного с конденсаторами.

- 3 -№ 60946

фиг.

-фиг. Б

фиг.2

фигЗ

.faVf

фиг 4

фиг.7

фиг.5