Синхронная электрическая машина Советский патент 1981 года по МПК H02K19/16 H02K3/20 

(54) СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

,I ,

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим машинам со сверхпроводящим индуктором.

Известны синхронные электрические ма, шины, в которых компенсация момента реакции якоря выполнена посредством двух подвижных относительно друг друга обмоток. В этой электрической машине обмотка воз.буждения состоит из двух обмоток, одна из которых сверхпроводяш,ая размешена внутри враш,ающегося якоря, а вторая 66мотка возбуждения размеш.ена снаружи этого якоря. С целью компенсации реакции якоря и устранения усилий, действующих на обмотку возбуждения, размешенную в криостате (сверхпроводяшую), эта обмотка установлена с возможностью поворота относительно второй обмотки возбуждения, размещенной снаружи вращающегося якоРя 1.

Недостатком такой конструкции является то, что при изменениях нагрузки в этой машине необходимо обеспечить соответствуюшее изменение угла поворота индуктора относительно второй обмотки возбуждения (компенсационной обмотки), что сложно выполнить особенно при быстро изменяющихся нагрузках из-за механической инерционности криостата с обмоткой.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту являются синхронные электрические машины, содержашие статор со сверхпроводящим индуктором и многофазной компенсационной обмоткой, выполненной в виде секций, и каждая фаза которой через скользящий контакт соединена последовательно с соответствующей фазой обмотки якоря. В этих электрических машинах поток реак10ции якоря, вращается синхронно с индуктором и для его компенсации необходимо создать вращающийся встречно направленный поток компенсационной обмотки. Неподвижная относительно якоря компенса 5 цнонная обмотка образуется посредством коллектора и щеточного аппарата. Щеточный аппарат формирует из общего числа витков коллекторной обмотки необходимое количество фаз. При вращении индуктора с размещенной на нем компенсационной

20 обмоткой щеточный аппарат, расположенный неподвижно относительно обмотки якоря, и соответственно фазы компенсационной обмотки неподвижны (при этом состав секций входящих в эту фазу непрерывно меняется). Питание компенсационной обмотки переменным током обеспечивает вращающийся относительно обмотки якоря и неподвижный относительно индуктора магнитный поток. Функцией коллектора и щеТОЧНОГО аппарата в этих электрических машинах является переключение витков обмотки и формирование фаз компенсационной обмотки 2. Недостатком этих электрических мащин является то, что замыкание цепни фаз обмотки якоря через цепи компенсационной обмотки требует наличия дополнительной специальной чувствительной аппаратуры защиты в цепях каждой фазы обмотки якоря на случай обрыва или короткого замыкания в любой секции компенсационной обмотки. Обрыв или короткое замыкание не приводит к разрыву цепи обмотки якоря, но при этом искажается и уменьшается величина поля компенсационной обмотки, что недопустимо. Наличие переключающего щеточно-коллекторного аппарата иего работа на переменном токе усложняет машину и уменьшает ее эксплуатационную надежность. Цель изобретения - повыщение эксплуатационной надежности машины. Указанная цель достигается тем, что секции компенсационной обмотки содержат проводники всех фаз и каждая фаза ее подключена к отдельному выпрямителю. Кроме того, проводники различных фаз в секции компенсационной обмотки могут быть транспонированы между собой. При этом каждая фаза компенсационной обмотки может быть разделена на две ветви, которые подключены к отдельным выпрямителям, а между собой эти ветви включены встречно параллельно. На фиг. 1 представлена электрическая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - секция компенсационной обмотки; на фиг. 3 схема включения проводников фаз компенсационной обмотки; на фиг. 4 - схема включения параллельных ветвей фаз компенсационной обмотки. Синхронная электрическая машина содержит статор 1, на котором расположены криостат 2 и компенсационная обмотка 3, внутри криостата 2 расположен сверхпроВОДЯЩИЙ индуктор 4 и вращающийся якорь 5 с многофазной обмоткой 6, которая через контактные кольца 7 и щетки 8 подключена к выпрямительным элементам и компенсационной обмотке 3, неподвижно закрепленной на статоре 1 и находящейся при нормальной температуре. Секция 9 компенсационной обмотки 3 (см. фиг. 2) выполнена из совокупности проводников 10-12 отде льных фаз (проводник 10 включен в фазу А, проводник И - в фазу В, проводник 12- в фазу С). Начала и концы каждого фазного проводника 10 - 12 или группы последовательно или параллельно соединенных фазных проводников компенсационной обмотки 3 подсоединены к выпрямительному мосту 13. При работе мащины компенсационная обмотка 3 создает момент, действующий на сверхпроводниковый индуктор 4 и компенскрующий момент от тока обмотки якоря 6. Через каждый фазный проводник 10- 12 ко.мпенсационной обмотки 3 протекают выпрямленные полуволны фазных токов, сдвинутые во времени. Общий ток секции 9 компенсационной обмотки 3 равен сумме токов фазных проводников и постоянен. Незначительные пульсации токов могут быть уменьщены увеличением числа фаз якоря 6. В машинах большой мощности в том случае, когда размеры проводника компенсационной обмотки 3 становятся соизмеримыми с расстоянием между компенсационной обмоткой 3 и индуктором 4, место размещения проводников различных фаз в секции компенсационной обмотки 3 влияет на форму компенсирующего поля (следовательно и момент). С целью уменьшения искажений формы поля проводника 10-12 различных фаз, составляющих секцию 9 компенсационной обмотки 3, транспонированы между собой. При мостовой схеме выпрямления переменного тока и включении фазного проводника компенсационной обмотки в диагональ моста последовательно проводнику включены 2 диода как при прохождении прямой, так и обратной волн. Такая схема эффективна при высоком напряжении машины. Для уменьшения числа элементов в выпрямителе в машинах низкого напряжения для повышения надежности каждая фаза компенсационной обмотки 3 разделена на две полуфазы 14 и 15, которые подключены к отдельным выпрямителям 16 и 17 встречно-параллельно. В этом случае через каждую отдельную полуфазу 14 и 15 протекают полуволны фазных токов разного направления, но за счет встречного включения полуфаз 14 и 15 суммарный ток фазы сохраняет такое направление и величину, что и,в прел.ыдущем случае. Выполнение секции 9 компенсационной обмотки 3 составной из совокупности проводников 10-12 всех фаз и раздельное питание их через выпрямители 13 включенные последовательно в фазы обмотки 6 якоря 5, обеспечивают суммарный ток секции 9 постоянным и пропорциональным току якоря 5 в любой момент времени и создают безынерционную и автоматическую компенсацию момента от тока якоря 5. Включение фаз компенсационной обмотки 3 в сеть перед обмоткой 6 якоря 5 не требует дополнительной специальной аппаратуры в цепях защиты обмотки якоря 5. Отсутствие коммутатора секций и формирователя фаз компенсационной обмотки-коллектора, работающего на переменном токе, упрощает машину и ее эксплуатацию, Предлагаемое изобретение, представляющее собой конструктивное исполнение компенсационной обмотки и схему ее включения в цепи электрической машины, позволяет упростить обслуживание машины и повысить ее эксплуатационную надежность.

Формула изобретения

фаза ее переключена к отдельному выпрямителю.

между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 396792, кл. Н 02 К 19/00, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 369659, кл. Н 02 К 19/16, 1973.

I/