МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1945 года по МПК H02K13/10 

Синхронные генераторы для питания обмотки возбуждения требуют постоянного тока, который обычно получается или от специальной машины постоянного тока (возбудитель), или путем преобразования переменного тока в постоянный при помощи выпрямителей (ртутных, купроксных, селеновых, кенотронов и т.д.).

Наличие специального возбудителя или выпрямляющей установки удорожает стоимость синхронного генератора и является дополнительным источником аварий.

Питание обмотки возбуждения током постоянного направления можно обеспечить при помощи механического выпрямителя, пользуясь тем, что приемник (роторные катушки) вращается синхронно n-фазному току.

В частности, уже предлагалось в качестве выпрямителя, служащего для получения постоянного тока возбуждения синхронного генератора, использовать однокольцевой механический выпрямитель, установленный по валу машины и состоящий из секционированного контактного кольца с числом активных контактных ламелей, равным числу пар полюсов машины, и с контактными щетками, установленными в количестве, равном числу фаз, и переключающими обмотку возбуждения машины из одной фазы в другую в момент равенства напряжений этих фаз.

Особенность предложенного, согласно изобретению, синхронного генератора заключается в применении включенных перед щетками выпрямителя сопротивлений или вентилей, служащих для предотвращения короткого замыкания фаз в моменты коммутации.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают предлагаемый генератор в двух вариантах, фиг. 3 - поясняет процесс питания ротора, осуществляемого через механический выпрямитель по валу генератора.

Как видно из фиг. 1, напряжение от n фаз генератора через сериесный трансформатор CT подается при помощи n щеток, расположенных в одной плоскости под углом градусов друг относительно друга на одном из контактных колец ротора, которое разрезано на две неравные части.

Меньшая часть разрезанного контактного кольца, с длиною дуги градусов, соединена с одним концом роторной обмотки ОР, второй конец которой при помощи сплошного контактного кольца и щетки присоединяется к нулевой точке статорной обмотки ОГ генератора. Большая часть разрезанного контактного кольца монтирована совершенно изолированно.

При таком соединении питание роторной обмотки ОР производится только от части полуволны одного направления каждой фазы, что обеспечивает протекание через катушки тока одного направления.

Например, в случае трехфазного тока, как это поясняется фиг. 3, первая фаза начинает питать ротор в тот момент, когда мгновенное значение амплитуды напряжения равно 0,5 от максимальной (сдвиг оси полюса от оси катушки на 30 электрических градусов), и питает его до момента, когда ее величина станет вновь равна половине максимального значения (угол 120 электрических градусов). В этот момент мгновенное значение амплитуды напряжения второй фазы будет также равно половине от максимальной (точка А), и вторую фазу можно приключить к роторной обмотке при помощи скользящего контакта, и лишь после начала работы второй фазы отключить первую фазу. Такое соединение позволяет производить питание роторных катушек непрерывно, без разрыва, избегая искрения.

Через 120 электрических градусов аналогично вступит в работу третья фаза, а затем первая и т.д.

Так как щетка по длине дуги контактного кольца должна иметь определенный конструктивный размер, то приключение второй фазы и отключение первой фазы происходят не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени, и равенство мгновенных значений напряжений уже не имеет места (точки В и С). Для защиты фаз от короткого замыкания в момент их смены в цепь каждой фазы, согласно изобретению, включается активное сопротивление R или вентиль В. Кроме того, возможно ступенчатое включение и отключение фазы через большое активное сопротивление R₁. Для поглощения избытка магнитной энергии между фазами включаются конденсаторы С, соответственно числу фаз генератора.

В отличие от фиг. 1, на которой приведена схема трехфазного синхронного генератора с механическим выпрямителем со скользящим контактом, на фиг. 2 показана схема с выпрямителем с контактами К, приводимыми в движение при помощи эксцентрика ЭК.

Многофазный синхронный генератор с самовозбуждением через вращающийся механический выпрямитель, установленный на валу машины и состоящий из секционированного контактного кольца с числом активных контактных ламелей, равным числу пар полюсов машины, и с контактными щетками, установленными в количестве, равном числу фаз, и переключающими обмотку возбуждения машины из одной фазы в другую в моменты равенства напряжений этих фаз, отличающийся тем, что, с целью предотвращения короткого замыкания фаз в моменты коммутации, перед щетками выпрямителя включены сопротивления или вентили.