Устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя Советский патент 1929 года по МПК H02P9/14 

Как известно, в обычном синхронном двигателе коэффициент мощности (cos tp) меняется с нагрузкой. Для того, чтобы cos tp такого двигателя,оставался приблизительно постоянным при всех нагрузках, необходимо соответственным образом изменять ток возбуждения /,„, увеличивая его при возрастании .нагрузки и уменьшая при уменьшении нагрузки на валу двигателя.

Можно получить полную автоматичность регулировки тока возбуждения 7,„, если применить в качестве возбудителя, вместо обычно применяемой динамомашины постоянного тока, одноякорнь1Й преобразователь с неявно выраженными полюсами (с одинаковым воз-, душным промежутком по всей окружности наподобие асинхронного двигателя).

На чертеже фиг. 1 изображает схему устройства для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя; фиг. 2-изменение угла наклона оси потока возбудителяпреобразователя относительно оси щеток прш изменении нагрузки главного двигателя; фиг. 3-видоизменение схемы устройства, показанного на фиг. 1, отличающееся тем, что контактные кольца возбудителя-преобразователя питаются не прямо от трехфазной сети, а через обмотку статора главного двигателя; фиг. 4-видоизменение устройства фиг. 1, отличающееся тем, что обмотка якоря возбудителя-преобразователя включена на сеть через вольтодобавочный трансформатор.

К трехфазной лини LL (фиг. 1) приключается обмотка статора S главного двигателя, ротор JR которого снабжен контактными кольцами К-К-К, и обмотка ротора И возбудителя, сходная с обмоткой ротора об ычного асинхронного двигателя, снабженная контактными кольцами KI и имеющая то же

число полюсов, что и главный дви-гатель. Кроме обмотки К на роторе возбудителя расположена об, мотка постоянного тока -Bg с «коллектором и щеткам В-Б. Провода обмотки 2 могут быть расположены в тех же пазах, что и -провода обмотки BI, либо в отдельных; обмотки RI и И могут также быть соединены в одну общую. Ротор сидит на одном валу с ротором главного двигателя И. Обмотка статора S- возбудителя, равномерно распределенная в пазах наподобие статора асинхронного двигателя, должна иметь число полюсов, равно как обмоткиi i и Е, одинаковое с числом полюсов главного двигателя.

При синхронной скорости вращения возбудитель работает, как одноякорный преобразователь последовательного возбуждения, получая трехфазный ток из сети L через посредство контактных колец-K i. В этом случае на коллекторе возбудителя появляется напряжение постоянного тока. Как видно ИЗ фиг. 1, постоянный ток возбудителя 1, выходящий из положительной щ&тки- Б, обтекает роторную обмотку S главного двигателя, течет по обмотке статора j возбудителя и попадает в отрицательную щетку -Б, на коллекторе возбудителя. Ток возбуждения 1, при изменении нагрузки на валу главного двигателя, будет также изменять свою величину, при чем характер изменения тока j будет зависеть от величины угла смещения щеток Б-Б на коллекторе возбудителя. Главный синхронный двигатель будет работать с высоким коэффициентом мощности, близким к единице, несмотря на изменение нагрузки на валу этого двигателя; причина этого заключается в том, что ток возбудителя /и, питающий обмотку ротора главного двигателя, будет автоматически возрастать с увеличением нагрузки.

Действие устройства заключается в следующем. При синхронном вращении аггрегата вращающееся магнитноеполе Ф, создаваемое сообща роторной обмоткой BI и статорной обмоткой S- преобразователя, располагается в пространстве относительно статора S неподвижно. Обмотка постоянного тока Е возбудителя вращается в этом магнитном поле Ф, вследствие чего на коллекторе между щетками Б-Б появляется напряжение постоянного тока Е (фиг. 2j, величина которого зависит от положения оси потока Ф относительно оси щеток. С изменением нагрузки главного двигателя угловое смещение ротора В главного двигателя относительно оси вращающихся ампервитков статора S изменяется. В соответствии с этим меняется также угол наклона а оси потока Ф относительно оси щеток- -5-В (фиг. 2), т.-е. при изменении нагрузки главного двигателя а также меняется.

Можно найти такое положение щеток на коллекторе якоря возбудителя -Й2, при котором с увеличением нагрузки двигателя будет происходить увеличение угла а; таким образом на фиг. 2 угол «i будет соответствовать малым нагрузкам, а угол большим нагрузкам. Итак, с возрастанием нагрузки напряжение возбудителя Е будет возрастать, а в связи с этим будет также увеличиваться и постоянный ток возбуждения /, текущий в роторе Л главного двигателя.

Схему фиг. 1 можно видоизменить так, как это показано на фиг. 3. Последняя схема отличается тем, что контактные кольца RI возбудителя-преобразователя питаются не прямо от трехфазной сети L, а через обмотку статора S главного двигателя. Для этой цели все три конца этой статорной обмотки Sue соединены в нулевую точку, как обычно, но присоединены к контактным кольцам KI возбудителя. Благодаря такому соединению, ток 1 прежде чем попасть в якорь RI возбудителя проходит предварительно обмотку статора 8, где теряется почти все напряжение сети;

поэтому на кольцах К мы будем .иметь сравнительно- небольшое напряжение EI, равное напряжению сети Р за вычетом напряжения Д потерянного в статорной обмотке S: Е, Р-Е.

При такой схеме отпадает необходимость в трансформаторе, понижающем напряжение на контактных кольцах j. Вторым достоинством схемы фиг. 3 является следующее. При возрастании нагрузки происходит соответственное уменьшение э. д. силы Е, индуктированной в статорной обмотке 8, вследствие чего напряжение Е Р - Е на кольцах KI возбудителя возрастает, что, в свою очередь, влечет за собой увеличение постоянного тока возбуждения 1, питающего ротор R главного двигателя.

Изменение тока возбуждения / при изменении нагрузки можно усилить в еще большей степени, если питать контактные кольца К возбудителя от сети X, включив вольтодобавочный трансформатор Т (фиг. 4). Такая схема может найти применение в случае синхронного конденсатора, имеющего целью улучшение cos f линии передачи.

На фиг. 4 изображен такой синхронный конденсатор-S-Д ротор которого питается постоянным током 1 от возбудителя R. На фиг. 4 означают: G-генераторная станция; L-линия передачи; М-приемная станция.

Вторичная обмотка трансформатора У должна быть включена таким образом, чтобы при возрастании тока Z. в линии L происходило увеличение напряжения Е- на кольцах KI преобразователя.

На фиг. 1 и 3 реостат г служит для ограничения величины тока в цепи возбудителя в первый момент после включения обмотки ротора R главного двигателя на коллектор возбудителя. Реостат г можно использовать также для пуска в хЬд главного двигателя, включив его

так, как показано на фиг. 3. Как видно из этой фигуры, в цепь обмотки ротора R главного двигателя при пудке в ход включается пусковой реостат г, соединенный последовательно с тремя фазами статорной обмотки Oj.-81-Si-возбудителя. Благодаря этому при пуске в ход сила тока в роторе R главного двигателя ограничивается и пусковой толчок тока, таким образом, смягчается. После окончания пуска в ход сопротивление г может быть выведено.

Все описанные нд фиг. I-4 схемы обладают той особенностью, что при этих схемах главный двигатель автоматически входит в синхронизм.

Предмет патента.

1.Устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности синхронного двигателя, характеризующееся тем, что оно состоит из насаженного на вал cfiHxpoHHoro двигателя S-R возбудителя, имеющего на статоре трехфазную обмотку /Si, а на якоре две

.обмотки,-снабженную кольцами обычную трехфазную обмотку -В и снабженную коллектором обычную коллекторную обмотку В, при чем первая обмотка R соединяется с сетью, питающей синхронный двигатель, а вторая обмотка R через щетки В-В включена в общую замкнутую цепь с обмоткою ротора R синхронного двигателя и с обмоткой статора возбудителя S (фиг. 1).

2.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся тем, что обмотка RI якоря возбудителя включена последовательно с обмоткой 8 статора синхронного двигателя (фиг. 3).

3.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся Тем, что обмотка R якоря преобразователя включена на сеть через вольтодобавочный трансформатор Т, (фиг. 4).