Силовая синхронная передача Советский патент 1945 года по МПК G05B11/12 

Устройства для синхронной передачи вращения (электрический вал) занимают серьезное место в современной военной технике, а также в различных областях промышленности.

Наибольшее распространение для синхронной передачи получили сельсины. Основной особенностью их является то, что прикладываемый к датчику момент должен быть равен (или даже несколько больше, учитывая неизбежные потери) моменту, испытываемому приемником. В тех случаях, когда мощный приемкик необходимо привести в действие от маломощного датчика, при менялись обычно не синхронные, а синхронно следящие системы в сочетании с промежуточными усилителями-магнитными, тиратронными и т, д. или усилителями с э..ектронными лампами

Предметом дриного изобретения являемся силовая синхронная .передача вращения; при которой не требуется применения специ; льных уситчителей и вместе с тем развиваемый на приемнике момент и отдаваемая приемником мощность могут в несколько сотен или даже тысяч раз превышать момент и

мощность, необходимые для поворота якоря датчика.

Предлагаемая силовая синхронная передача выполняется с индукционным или емкостным датчиком, осуществляющим по )чередное переключение источника переменного тока на различные фазы линии связи, к которым приключены через посредство выпрямителей фазы статора приемника типа многофазной синхронн и мащины. Указанная же выше цель повышения эффекта усиления достигается тем, что в качестве указанного источника тока применен источник тока высокой частоты, значительно (в несколько сот ил- тысяч раз) превышающей частоту модуляции этого тока датчиком.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг, 1 которого изображена одна из возможных схем предлагаемого устройства, а на фиг. 2 - пояснительные диаграммы.

Приемник и датчик выполнены в виде машин, имеющих н; статоре трехфазную обмотку. Рогор приемника выполняется либо с обмоткой постоянного тока, как это представлено на фиг. 1, либо он может

быть изготовлен из постоянного магнита, либо, наконец, его можно оставить без всякой обмотки, как это обыч::о делается в так называемых реактивных машинах.

В схеме по фиг. 1 показано: -зажимы, к которым подводится питающий систему переменный ток, -первичная обмотка датчика, 3, 4, 5-вторичные обмотки датчика, б--ротор-обтюратор, производящий перек.лючение магнитного потока на вторичные обмотки; 7, S и 9-выпрямители (например, купроксные или селеновые), 10, 11 12-сглаживающие конденсаторы, 13, /- и/5-обмотки статора приемника; /б -ротор приемника, питаемый постоянным током.

В датчике происходит переключение энергии от и точника переменного тока на разные фазы статора приемника. Как будет показано ниже, чем выше частота этого тока, тем больший коэфициент усиления мощности и момента можно получить Можно полагать, что в таких устройствах будут применяться радиочастоты вплоть до 10 Hz и коэфициент усиления по мощности и по моменту может достигнуть величины .

Переключение потока высокочастотной энергии может производиться двумя способами: изменением электромагнитного поля и изменением электрического поля. В схеме по фиг. 1 имеет место переключение магнитного потока.

В дальнейшем будем называть такой датчик, прои:1водящий переключение энергетическоГ-о потока, вариатором и в зависимости от типа-индукционным вариатором или емкостным вариатором.

Соотнощение между допустимыми плотностями тока в проводниках катушки самоиндукции и напряженностью электрического поля между пластинами воздушного конденсатора таково, что достижимая плотность энергии в магнитном поле катушки, обычно, выше плотности энергии в электрическом поле конденсатора.

Поэтому при частотах до 10 Hz габариты индуктивных вариаторов

должны быть меньше, ненселк емкостных.

Однако, при высоких частотах / 1С°Нх и для двигателей небольшой мощности емкостные вариаторы могут иметь преимущества по сравнению с индуктивными.

Индуктивные вариаторы могут быть выполненными в самых разнообразных вариантах.

Например, на роторе может быть помещена однофазная обмотка, питаемая от источника переменного тока, а на статоре трехфазная обмотка. При п( вороте ротора будет меняться коэфициент взаимоиндукции между HHJii и каждой из частей обмотки статора и, таким образом, будет меняться и передаваемая в эту часть обмотки мощность. Мож;но первичную обмотку 2. питаемую от источника переменного ,тока высокой частоты, расположить неподвижно, а переключение производить, поворачивая с кабженный соответствующими вырезами и экранирующими медными вставками или короткозамкнутыми обмотками ротор б-обтюратор магнитного по I ока, как его можно в данном случае называть. Можно, наконец, включить отдельные части обмотки статора так, чтобы они составляли общий контур, отде./ьные участки которого при повороте ротора поочередно настраивались бы в резонанс. При этом Morjrr быть выбраны схемы как с резонансом токов, так и с резонансом напряжений.

В обмотках статора приемника циркулирует пульсирующий ток.

Полезную работу-вращение ротора- производить ТОЛЬКО

основная гармоника переменной составляющей этого тока. Постоянная составляющая будет бесполезно нагревать обмотки машины. Поэтому использование машины несколько , чем при питании ее чисто переменны. током.

Если принять, что амплитуда первой гармоники равна постоянной составляющей, то использование машины будет порядка 50%,

При некоторых режимах могут получиться меньшее значения использования, однако, для целей синхронной связи ЭЛ1 величины вполне допустимы.

На фиг. 2 показаны кривые токов и напряжений, имеющих место в схеме по рис. 1.

Две верхние кривые 1 w 11 представляют собой напряжения, отдаваемые двумя фазами вариатора, OJ-кпуговая частота генератора, питающего все устровство, Q-угловая скорость датчика. На фиг. 2 .представлен.случай, когда мояуляция высокочастотного тока в вариаторе происходит по синусоидальному закону. Однако возможны и другие формы модулирующей кривой. Кривая и на фиг. 2 представляет собой э. Д.С., развиваемую о/т,ной из фаз приемногодвигате.1Я, а именно-фазой /. Ток вентиля, питающего эту фазу, обозначен через /в.

В токе IB имеются постоянная составляющая, обозначенная на фиг. 2 через Jmed, составляющая с частотой Q и, наконец, ряд составляющих с частотой (О, 2(й, Зсо и т. д. Полезную работу производит только составляющая тока с частотой 2 Постоянная составляющая и составляющие высокой частоты расходуют свою мощность на активных сопротивлениях схемы.

Составляющие высокой частоты легко отфильтровываются конденсаторами и в (бмотки двигателя не попадают, однако, постоянная составляющая при работе по схеме фиг. 1 производит дополнительный нагрев обмоток приемного двигателя.

В интервале времени, обозначенном на фиг 2 через т, ток, текущий через соответствующую, фазу двигателя, С01шалает с э. д. с., развиваемой этой фазой. При этом двигатель испытывает тормозной момент. Таким образом, результирующий момент, развиваемый двигателем, является разностью между положительным моментом, развиваемым в те отрезки времени, когда ток и напряжение в обмотках двигателя находятся в противофазе.

и торг .юзкым моментом, получающимся при совпадении тока и напряжения.

Ммксимпльньй гломепт развивается лвигагелем, когда его скорость близка к нулю. По мере увРЛ1чен11Я чис.1а оборотов момент падйет «, наконец, становится равным ку.по. При прочих р;1внь Х ус.ловиях максимально достижимое число обопотов пропорционально

величину /тгхБлаголг-ря при: ;енению в схем фиг. 1 неупраиляемых вентиле;, допускающих только одностороннее направление потока энергии, предлагаемая син фонная передач.: необратима. С ней нельзя осуществить рекуперативное тop oл-:eние. Схема по фиг. 1 неспособна преобрпзов:;ть ме.ханическую энергию обратно в электрическую i переда ь эту энергию в цепь тока высокой частоты. Однако в ряде применений этот недостаток не является существенным: он свойственен, вообще говоря, всем схемам с усилением.В предлагае.мой системе усиление мощности получается без применения усилителей, а исключительно за счет пони.жения частоты детектированием. Для изменения величины высокочастотного тока при помощи ин.чукционнного регуллтора достаточно затратить работу, не превышающую энергии, запасаемой в электромагнитно.м или электрическом поле регулятора в течение каждого полуперио.ча тока. Работа же, которую этот высокочастотный ток может загем произвести в каком-то питающемся от регулятора приемнике, равна анергии единичного полупериода, помно.-ьенной на число полупериодов протекания тока.

Чгоб.у промодулировать ток вь;сокой частоты ш при помощи низкой частоты Q, НУЖНО затрзт ть сравнительно небольшую лющность. Если же затем продетект;;ровать полученный ток, то состазляющая низкой частоты Q будет со;1ержать в себе мощность, во сто.мько раз превышающую модулирующую мощность, во сколько

частота модулируемого тока w превышает модулирующую частоту Q. На этом простом способе „усиления без усилителей при иомоши одних лишь детекторов и основан предлагаемый способ синхронной передачи.

Чем больший коэфициент усиления мощности необходимо иметь и чем меньшая постоянная времени в синхронной передаче необходима, тем более высокую частоту тока необходимо применять.

При частоте тока Kz можно получить усиление в несколько тысяч раз, даже когда число оборотов датчика и приемника достигает нескольких тысяч.

В случае применения предлагаемой ей темы для единичной синхронной передачи она не является столь выгодной. Взамен усилителя в системе появляется новый элемент-высокочастотный генератор. Однако, когда приходится устраивать ряд синхронных передня, предлагаемая система весьма эффективна. Один мощный ламповый генера ор питает всю установку, в которой может быть несколько

десятков передач (например, в счетно-рентающих установках артиллерийской стрельбы).

В каждой отдельной синхронной передаче имеется только . датч-гк, приемник и включенные .ижлу ними детекторы (селеновые, купроксные или сульфидные вьпрямители), выполняющие функции усилителя.

Предмет

Силовая синхронная передача с индукционным или емкостным датчиком, осуществляющим ноочередное переключение источника переменного тока на различные фазы линии связи, к которым нриключены через посредство выпрямителей фазы статора приемника типа многофазной синхронной машины, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффекта уср:ления, в качестве указанного источника тока применен источник тока высокой частоты, значительно (s несколько сот или тысяч раз) превышающей частоту модуляции этого тока датчиком,