Электрическая установка для генерирования электрической энергии Советский патент 1942 года по МПК H02K7/20 H02J3/38 

Предметом изобретения является электрическая установка для генерирования электрической энергии с использованием - в качестве одного из источников тока - генератора переменного тока, описанного в основном авт. св. за № 59437.

Генератор работает от двигателя переменной скорости и спаОжен двумя действующими навстречу друг другу обмотками возбуждения; из этих обмоток по крайней мере одна-размагничивающая-питается через выпрямитель от напряжения генератора; для стабилизации же напряжения генератора в цепь размагничивающей обмотки включено посл(довательно тиритовое сопротивление.

В описываемой установке генератор, согласно изобретению, электрически связан с общей трехфазной сетью посредством мотор-генератора, у которого двигатель постоянного тока питается от упомянутого генератора через выпрямитель и снабжен двумя действующими друг против друга обмотками, из которых обмотка с меньщим числом витков щунтирована тиритовым сопротивлением, и дополнительной обмоткой возбуждения, обтекаемой главным выпрямленным током. Естественно, что в такой обстановке вместо мотор-генератора можно применить одноякорный преобразователь с аналогичной системой возбуждения.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема установки (вариант с мотор-генератором); на фиг. 2 - схема одноякорного преобразователя, выполненного согласно изобретению; на фиг. 3 - общая схема установки с несколькими генераторами, выполненными согласно основному авторскому свидетельству.

В установке предполагается, что генератор по авт. св. № 59437 приводится во.. вращение .от ветряного двигателя,-т, е. представляет собой ветро-элёктрИческукз станцию, и такая станция или ряд их работают совместно с обшей электрической сетью.

№ 62075 2 -, .V ;

Как известно, при колебании скорости ветра в широких пределах скорость ветряка также изменяется. Колебания скорости ветряка могут быть до .нё.которой степени уменьшены, если имеется специальное регулирующее устройство для поворота лопаток ветрового колеса.

Однако это регулирующее устройство является эффективным только в том случае, если колебания скорости ветра не выходят за некоторые пределы.

Эти затруднения преодолеваются настоящим изобретением. Выполненная согласно изобретению схема электрической установки дает возможность осуществить совместную (параллельную) работу общей сети переменного тока постоянной частоты с ветросиловым генератором, скорось которого может меняться в широких пределах вплоть до остановки.

Пусть (фиг. 1) ветряк приводит во вращение генератор трехфазного тока с переменной скоростью.

Сидящие на общих полюсах обмотки возбуждения Sj и BZ генератора gi получают питание от трехфазного кабеля L посредством выпрямителя /Ci (например, купроксного или селенового). Потоки Ф и 02 обмоток BI и 82 направлены друг против друга, так что результирующий поток каждого полюса равен:

Обмотка 5j зашунтирована тиритовым реостатом TI, который обладает, как известно, свойством резко понижать свое сопротивление при возрастании напряжения на его зажимах.

При увеличении скорости ветряка W и некотором повышении напряжения линии L напряжение на концах тиритового сопротивления TI также возрастает, что вызывает резкое понижение сопротивления тирита, резкое возрастание силы тока /з в тирите, и, следовательно, уменьшение тока / в обмотке В.

В то же время ток 4 в размагничивающей обмотке В должен возрасти в связи с тем, что сопротивление тирита TI, последовательно включенного с обмоткой 2, падает.

Отсюда видно, что при увеличении скорости ветряка W и генератора gj будет происходить увеличение тока /2 в размагничиваюшей обмотке 2 и уменьшение тока ii в намагничивающей обмотке В, возбуждения. Вследствие этого результирующий поток Ф Ф1-Фа будет с возрастанием скорости ветряка убывать, что дает возможность получить на KOHTSKtHbix кольцах генератора g переменного тока напряжение, лишь незначительно возрастающее с увеличением скорости генератора.

От генератора g через линию передачи L, понизительный трансформатор Т и выпрямитель К питается двигатель постоянного тока Л/ мотор-генератора М-gz. Трехфазный генератор gy посредством проводов Л питает шины 5 подстанции, которые при помощи трехфазного кабеля Д соединяются с общей сетью.

От шип 5 подстанции могут также получать питание местные потребители (при посредстве кабеля С).

Как видно из фиг. 1, на каждом полюсе двигателя М сидят по три обмотки возбуждения ..

Обмотка В создает поток Ф, направленный против потока Фз обмотки Вз. Размагничивающая обмотка 64 зашунтирована тиритовым сопротивлением Т.

При возрастании напряжения, подводимого к коллектору двигателя М, сопротивление тирита Г4 будет .резко лрлиж.аться;. в..связи-с

Ф .

этим поток Ф размагничивающей катушки будет уменьшаться, поток же Фз, создаваемый обмоткой Вз, будет возрастать и результируюшин поток Ф.« будет, таким образом, возрастать.

Если бы насыш,еиие магнитной цепи возбуждения двигателя М было небольшим, то поток возбуждения Ф этой машины изменялся пропорционально изменению напряжения U на коллекторе и скорость

/ f ч двигателя ( - ) оставалась неизменной.

Однако в современных машинах мы имеем дело с относительно большими магнитными насыш,ениями, вследствие чего при колебании напряжения сети скорость таких двигателей будет также изменяться.

Поэтому для компенсации явления магнитного насыщения в двигателе М по схеме фиг. 1 предусматривается вышеуказанная размагничивающая обмотка В, зашунтированная тиритовым сопротивлением 74Вследствие наличия размагничивающей обмотки В, защунтированной тиритом Т, результирующие ампервитки, вызываемые катушками Вз-В, при возрастании напряжения на коллекторе двигателя М растут в большей мере, чем растет само напряжение V; благодаря этому компенсируется влияние магнит 1ого насыще ния и результирующий поток Ф Фз-Ф двигателя возрастает приблизительно пропорционально возрастанию напряжения.

Обмотка Sg 1C небольщим числом витков, обтекаемая главным током, дает небольшую компаундировку и служит для повышения устойчивости работы двигателя М.

Объединяя обе машины М и §2 в одну, мы получим одноякорный преобразователь V, изображенный на фиг. 2.

Обмотка В, как и на фиг. 1, здесь служит для повышения устойчивости, защищая одноякорный преобразователь V от разноса при случайном коротком замыкании в сети, связанной с шинами 5.

На фиг. 3 дана общая схема при одновременной работе нескольких ветросиловых станций.

Как видно из фиг. 3, здесь несколько ветросиловых генераторов трехфазного тока i соединены линией L с понизительными трансформаторами Т; низковольтные обмотки последних питают трехфазные твердые выпрямители KzТаким образом, генераторы gi оказываются присоединенными к промежуточным шинам постоянного тока So посредством трансформаторов Т и выпрямителей KzШины постоянного тока 5о в свою очередь посредством мотор-генератора связаны с шинами трехфазного тока S.

На первый взгляд могло бы показаться, что вместо двигателя постоянного тока М в схеме фиг. 1-3 можно было бы применить трехфазный коллекторный двигатель, вследствие чего отпала бы необходимость в выпрямителях /Сг, после чего схемы фиг. 1-3 упростились бы.

Такая замена, однако, нецелесообразна по той причине, что устранение из схемы фиг. 1 выпрямителя К приведет к усложнению этой схемы, так как в этом случае появится необходимость в автоматических выключателях прямого и обратного тока с соответствующей релейной аппаратурой и блокировкой.

Благодаря наличию выпрямителей К энергия, генерируемая в машинах gi, может «вливаться через шины Sr, и мотор-генератор М-g-2 в общую сеть; при этом ветрогенераторы, начинающие вращаться о малой скоростью, разгружаются и как бы автоматически отключаются от щин S-; при этом выпрямители KZ «запирают путь для токов обратного направления и не позволяют работать мащине М Б качестве генератора постоянного тока.

- 3 -№ 62075

№ 62075- 4 Таким образом, при этих условиях машина М может работать только в качестве двигателя постоянного тока и не может работать генератором.

Всюду на фиг. 1-3 показаны генераторы i с вращающейся обмоткой переменного тока и неподвижными полюсами.

Понятно, что на практике возможно другое, более обычное расположение, именно - с неподвижной трехфазной обмоткой и вращающимися полюсами.

Схему можно упростить, применяя генератор трехфазного тока gi с постоянными магнитами.

Для ограничения величины напряжения U на зажимах трансформатора Т при возрастании скорости ветряка W можно искусственно увеличить индуктивность линии передачи L путем последовательного включения дроссельных катущек в каждую фазу, или применяя в качестве проводов передачи железные провода.

Предмет изобретения

1.Электрическая установка для генерирования электрической энергии с использованием в качестве одного из источников тока генератора по авт. св. № 59437, отличающаяся тем, что этот генератор электрически связан с общей трехфазной сетью (питаемой от теплоэлектрической или гидроэлектрической станции) посредством мотор-генератора, у которого двигатель постоянного тока питается от упомянутого генератора через выпрямитель и снабжен двумя действующими друг против друга обмотками, из которых обмотка с меньщим числом йитков щунтирована тиритовым сопротивлением, и дополнительной стабилизирующей обмоткой возбуждения, обтекаемой главным выпрямительным током.

2.В установке по п. 1, вместо мотор-генератора, применение одноякорного преобразователя с системой возбуждения, аналогичной системе возбуждения двигателя мотор-генератора.

3.В установке по пп. 1 и 2, с целью параллельной работы нескольких генераторов с общей сетью применение сборных щин, к которым подключены через выпрямители генераторы и которые связаны с сетью при помощи мотор-генератора или одноякорного преобразователя.

Фиг

В ,1/ю сеть Б

Местные потребители

8 o6u4ijto сеть

Местнь/е nompeouTsjiLi

Фиг.3,