Каскад двухасинхронных двигателей Советский патент 1944 года по МПК H02P7/74 

Наиболее распространённый способ регулирования скорости асинхронной .машины с помощью реостата, включённого в цепь ротора, связан с бесполезной затратой в реостате энергии скольжения.

В электротехнике известны кгскадные соединения асинхронных машин, позволяюпдие при регулировании скорости использовать энергию скольжения; в этих соединениях ротор основной машины отдаёт энергию скольжения дополнительной машине, с которой он связан жёсткой электрической и механической связью, образуя o6m,«iii электромеханический агрегат.

Однако в. ряде случаев, когда обе машины по технологическим соображениям разделены территориально, осуш;ествление механической связи каскада не представляется возможным.

В литературе известно каскадное соединение асинхронных , механически не связанных друг с другом.

Схема эта, разработанная применительно к практике электростанций, представляет собой-, по сути, простой каскад ординарного питания Гергеса-Штейнмеца с применением одной лишь электрической связи между роторами обеих машин.

В ЭТО схе.ме предусматривается каскадное соединение моторов тягодутьевых установок котлоагрегатоз с использованием в качестве основной машины мотора дымососа, а в качестве дополнительной - моTopai дутьевого вентилятора.

Схема эта, долженствующая повлечь за собой значительную экономию собственного расхода электроэнергии иа электростанциях, не привилась, так как при ней соотношение скоростей обеих машин оказалось неблагоприятным для достаТОЧ1Ю эффективно работы котлоагрегатов (скорость мотора вентилятора Оказалась слишком nttsKoii при достаточной скорости мотора дымососа); кролге того, пуск каскада и переход с каскада на раздельную работу эксплоатационно были сложны.

Предлагаемое каскадное соед)1нение асинхронных машии, механически не связанных друг с другом, позволяет при той же скорости основной машины получить повышенную, более чем вдвое, скорость дополнительной машины. В npHNseHeнии к электростанциям это во многих случаях обусловит эффективность каскадного соединения моторов тягодутьевых установок и соответств юш ю экономию собственного расхода э.юктроэнергии. Кроме того пуск каскада и переход на раздельную работу упрощаются. Согла1сно изобретению, это достигается тем, что в каскаде двух асинхронных двигателей, не имеющих механической связи, пускаемых индивидуально и соединяе.мых в каскадном режиме лищь электрически (дополнительный двигатель включён в цепь ротора ооювного двигателя, нитаемого от сети), дополнительный двигатель в каскадном режиме включается по схеме двойаюго питания, что- повыщает скорость дополните; ьного двигателя.

Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на котором изображена принципиальная однолинейная схема предлагаемого каскадного соединения.

Пптание основной мащины 2 производится от шин 1 через разъединитель 3 и масляный выключатель 4; к контактным ко:гьцал1 ротора подключён пуско-регулнровочный реостат 5.

Для дополнительной мащины 6 возможны два режима питая-ия:

А) через разъединитель 7 и масляный выключатель 8 производится питание статора от шин 1; при это-м п:ереключате;1ь 9 находится в положении I - ротор включён на CBoii пуско-регулировочный реостат 10; схема питания нормальная;

Б) при отключённом масляном выключателе 8 переключатель 9 переводится в положепне II; при этом статор и ротор дополнительной машины включены параллельпо ротору основной мащипы, осуществляя каскадное соединение с включением доно:п-{ительной машины но схеме двойного питания (по сути - простой каскад Черданпева с прилгенением лищь одной электрической связи между обеими машинами).

Как известно из теории электрических машин, индукционная машипа двойного питания является синхронно машиной, работа О цей при двОйной c,HHXpoH 0 i скорости; для этого, однако, пеобходнлто при пуске довести её до двоЙ(ой синхронной скорости посторонним разгонным двигателем.

В пред: агаемом каскадном соединении представляется возлюжным (путём регулирования скорости основнай машины 2 пуско-регулировочным реостатом 5) получить двойную синхронную скорость дополнительной машины в режиме Б меньшую, чем асинхронная скорость её iB режиме А.

Поэтому, для вкл очения дополнительной машины в каскад по схеме двойного питания (режим Б) предлагается использовать выбег её после откл очения из схемь ; нормального питания (режим А).

Для этого, согласно теории электрических машин, необходимо, чтобы в обоих режимах направление вращения магнитного поля статора и направление вращения ротора оставались без изменений, а Н1аправление вращения магнитного поля ротора изменялось на обратное. Это достигЕется опытным путём.

Порядок включения предлагаемого каскадного соединения представляется следующим;

1)допо.: иите; ьная машина вкл Очается на раздельную работу и обороты её доводятся до максимума;

2)Обороты основной машины доводятся до оптимальных;

3)масляный вы 1Л очатель дополни тельно;й машины 8 отключается и

4)тотчас же перекл очатель 9 переводится в положение П.

Так как при этом число оборотов дополнительной машины не успеет упасть ниже двойных, синхронных при каскаде (при правильно выбранном оптима, числе оборотов осповной машины), дополнительная машина втянется в синхронизм.

После этого путём лшнипулироваПИЯ пуско-регулировочным реостатом 5 ОСНОВНОЕ машины 2 производится регулирование с.коростей машин каскада до соотношения скоростей, эффективного для обслуживаемого агрегата.

Для сокращения промежутка времени между манипуляциями (3) и (4) необходимо у 1равление масляным в о1кл Очателем дополнительно машины 8 и переключателем 9 производить с одного места, что легко осуществимо.

Соглгсно теории и-ндукционно д;ашипы двойного питания, непосредственное соединение статора и ротора её допускается лишь при идентичных обмотках; непосредственное же соединение неидептпчпых обмоток иедопустимо, так как Блечёт за собой протекание значительных уравнительных токов, во избежание чего связь статора и ротОра в этом случае осуидествляется через вспомогательный связующий трансформатор.

Для предлагаемого каскадного соединения применение этого трансфop raтopa, возможно, окажется излищним, так как при параллельном включепин неидентичных обмоток на источник тока, обладающий крайне ограниченной мощностью (ротор осиОВной мащины), пропЗ0:йдёт лищь распределение тока по этп.м обдшткам обратно пропорционально их сопротивлениям и возникнут незначительные уравнительные токи (это утверждение требует экспериментального подтверждения).

Если же применение связующего трансформатора окажется необходимым, то в условиях электростанИИ представляется возможным в качестве его использовать заторможённыГг мотор резервного дутьевого веытилятсьра.

При выборе связующего трансформатора необходимо принять во внил1а}ше следующее: npi-i данном соедщ ении трансформатор будет :;бтекаться током частоты скольжепия (ниже нормальной - 50 Нх); как из вестно из теории трансформаторов, при снижении частоты магнитный поток и .магнитная индукция в железе возрастают, что влечёт за собой резкое увеличенне тока холостого хода. Во избежание этого крайне нежелательного яв.чеиия необходимо восиОсТьзоваться тем, что магиитиьп поток и магнитная иидукция снижаются при уменьщеиии наиряжегпш. Поэто.му номинальное напряжение связующего трансформатора необходимо выбрать настолько -Bbiifie рабочего, насколько

иомииальная частота Bbinie рабочей (рабочее напряженое и рабочая частота в режиме каскада выбираются для оптимальных, с точки зрения обслуживае.мого агрегата, скоростей основной и доиолнительHoii машины), с тем, чтобы магнитный поток, магнитная индукция и, в ко нечио а счёте, ток холостого хола трансфор.матора оста,1Ись без измеиени1.

На схеме иоказапы пунктиром вспомогательный связующий трансформатор II п разъединитель 12, соединяющий трансформатор со статоро.м доиолните,1ьиой мащины (на,тичие зтого разъедините,тя позволяет при )аздельно1 | работе отк,почпть вк,ночёниы11 вхо,тостую связующий трансформатор).

Для защиты дополпительно } машины от внутренних повреждений предусматривается:

а)в качестве переключателя 9 примепение автоматического переключателя, снабжённого защнтпыv.n реле, либо

б)включение в цепь ротора защитного ирисиособлення- 13 (плавки предохранитель, первичное )ве,те, траисфорлгатор тока со вторичпы.м ре,те и т. п.), действующего при новышепи тока, потребляемого доиолиительной мащцной, па откл Очеиие её от ротора ocnoBHoii .

Известный Из теории иидукциониой машины двойного питания дефект её - вызываемые ею биения в питающей сети при выпадении её из cI нxpoииз a (что при коротких замыкащ1ях в сети и связани мх с этп.м иосадках наиряже1П я) - при пpeдлaгaeмo. каскадном соедипепии не опасен, так как питающая всиомогательнук:) машину сеть (ротор осиовиой машины) отделе11а от общей сети и с ней лищь л агнитную связь.

Так как cos 9 и :моии-1ость пнд}кИ оино { ДВОЙНОГО питания выще, чем нормально/ ас П1хрон1юй .мащины, - общий cos 9 и к. п. д. предлагаемого каскада можгю ожидать более высокими, чем каскада по схеме ОРГРЭСа.

Кроме показанной на чертеже принципиальной схемы каскадного соединения возможны модификации её, предусматривающие:

а)последовательное соединение статора и ротора дополнительпой машины;

б)испольйоваиие в каскаде пускорегулировочного реостата дополнительной машины для расширения предела регулирования скоростей каскада.

Предмет изобретен -и я

Каскад двух асинхронных двигателей, не имеющих механической сВЯэи, пускаемых индивидуально и соедиияемых и каска дном; режиме лишь электрически (дополнительный двигатель включён в цепь ротора ocHoiBiHoro двитателя, питаемого от сети):, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения скорости дополнительного двигателя, пОСледний в каскадном режиме включается по схеме двойного питания.

15