Синхронный генератор Советский патент 1982 года по МПК H02K19/26 

(St) СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронным машинам с возбуждением от высших гармоник поля. Известна электрическая машина с многополюсной обмоткой с укороченным шагом, в которой, с целью подавления пространственных гармоник напряжения (в том числе и третий), укорочения шагов выполняются различными в различ ных двухполюсных зонах обмотки и удовлетворяющими системе уравнений V.-- E-sin 0. . где п - порядок гармоник поля,)),;;- ша ги катушек в электрических градусах Однако данная обмотка применима лишь к многополюсным машинам. С другой стороны, если всю обмотку выполнить с шагом об . 120 эл.град то третья гармоника напряжения в ее фазах будет исключена независимо от числа полюсов. Однако в такой обмотке будет значительнр уменьшена ЭДС основной частоты { коэффициент укорочения К 0,866) и увёлимены ЭДС пятой и седьмой гармоник. Наиболее близкой к предлагаемой является синхронная машина с числом полюсом 2 р с возбуждением от кратных третьей гармоники поля, в якорных пазах которой помимо основной обмотки уложена дополнительная с числом полюсов 6 р питающая через выпрямитель обмотку возбуждения энергий третьей гармоники Известная машина обладает рядом достоинств, дающих основание считать возбуждения от третьгй гармоники поля наиболее выгодным и пээтому перспективным - естественное саморегулирование, быстродействие, высокое качес;во линейных напряжений -(формы кривых, симметрия) и переходных режимов, вместе с тем компактность, высокая надежность. К синхронным генераторам предъявляются высокие требования не только к форме кривых линейных, но и фазных напряжений, в которых, как известно, наиболее сильно искажающей является третья гармоника, обусловленная тре тьей гармоникой поля машины, в данно случае полезно использованной для возбуждения. В связи с этим недостатком данног генератора является неудовлетворительная форма фазных напряжений. Цель изобретения - улучшение качест.ва вырабатываемой электроэнергии путем улучшения формы кривых фазных напряжений синхронного генератора. Указанная цель достигается тем, Мто генератор снабжен второй дополни тельной однофазной якорной короткозамкнутой обмоткой с чисдом полюсов 6р, оси катушек двухполюсных зон которой совмещены с осями фаз основной якорной обмотки, а оси катушек двух полюс.ных зон первой дополнительной обмотки сдвинуты на угол 30 эл.град. относительно осей фаз основной я($орной обмотки. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого синхронного генератора; на фиг. 2 - та же схема в поле тройной полюсности (6р); на фиг. 3 - пример конкретного размещения якорных обмоток в пазах, например, при числе пазов якоря 2 2, числе полюсов генератора и основной якорной обмотки 2р 2 с полюсным делением 1, числе полюсов дополнительных обмоток 2р 6 с полюсным делением , Синхронный генератор с числом поЛЮС08 2р, возбуждаемый энергией третьей и кратных ей гармоник поля, содержит основную якорную обмотку 1 с фазами 2-k и выведенной нулей точкой, однофазную дополнительную якорную обмотку 5 с числом полюсов 6р с катушками двухполюсных зон 6-8, питающую через выпрямитель 9 обмотку возбуждения 10, и вторую дополнитель ную замкнутую накоротко якорную обмотку 11, у которой оси катушек двух полюсных зон 12-1 совпадают с осями фаз основной якорной обмотки 1 .. Однофазная дополнительная обмотка 5 с числом полюсов 6р уложена так, что оси катушек ее двухполосных зон 6-8 смещены относительно фаз 2основной якорной обмотки 1 на 30 эл.град. Выпрямитель 9.в общем случае может быть автоматически регулируемым. В предлагаемом синхронном генераторе третья гармоника поля в осях фаз основной якорной обмотки демпфируется, а в осях катушек дополнительной обмотки, питающей обмотку возбуждения сохраняет свою амплитуду. Это объясняется следующим. Синхронно вращающаяся волна индукции третьей гармоники поля (тройной полюсности 6р) раскладывается на две, той же амплитуды, пульсирующие с тройной частотой и сдвинутые друг относительно друга как в пространстве, так и во времени на 30 эл. г,рад. &3 63mCOS3(o6-wt)B3n cos3«..cos3bott ±cos3(o6±50«).xcos(6otOO ), где В, - амплитуда индукции третьей гармоники поля; оби1 - соответственно пространственная и временная координаты; (А)- синхронная круговая частота. Взаимное расположение якорных обмоток удобнее изображать в поле тройной полюсности 6р, где электрические углы по сравнению с изображением в поле основной полюсности 2р утраиваются. Если совместить начало пространственной координаты (об П) с осью какой-либо фазы основной якорной обмотки 1, например фазы 2 (фиг. 1), то в поле тройной полюсности (фиг. 2) все три фазы основной якорной обмотки 1 и короткозамкнутая дополнительная обмотка 11 окажутся лежащими на одной оси, а дополнительная якорная обмотка 5, питающая обмотку возбуждения, окажется в квадратуре с ними. Благодаря этому, к действиям дополнительных обмоток 5 и 11 и полям в их осях с числом полюсов 6 применен принцип независимости. Поэтому короткозамкнутая дополнительная обмотка 11, сдемпфировав пульсирующую составляюи;ую третьей гар-. МОНИКИ поля Bi -cos3fl6CO53wt в осях фаз основной якорной обмотки, исключает третью гармонику из их напряжения, а в оси дополнительной обмотки 5, Питающей обмотку возбуждения необходимая для возбуждения генератора третья гармоника поля сохраняется в 95 виде второй пульсирующей составляющей волны индукции.третьей гармоники поля (o(,i30) cos3(wteo)Величина наведенной в дополнительной обмотке 5 ЭДС с появлением короткозамкнутой дополнительной обмотки 11 принципиально сохраняется благодаря равенству амплитуд вращающейся волны индукции третьей гармоники поля и ее составляющих (). В случае, когда число пазов на полюс и фазу малы, например в индукторных генераторах, дополнительные обмотки 5 и 11 могут выполняться на основное число полюсов 2р трехфазными, но соединенными в открытый треугольник. При этом условие взаимного расположения обмоток должно быть сохранено. Таким образом, в предлагаемом генераторе исключается составляющая тре тьей гармоники поля, искажающая ее фазные напряжения и сохраняется полезная, необходимая для возбуждения, Изобретение рассматривалось применительно к трехфазному генератору, Однако оно приемлемо и для шестифазных генераторов, в которых при этом улучшается форма кривых не только фаз ных, но и линейных напряжений, больЦ1ИНСТВО из которых (девять из пятнадцати) обычно искажены третьей гармоникой значительно-сильнее фазных,Изобтэетение также приемлемо для синхронных генераторов самых различных конструктивных типов. 2 Кроме того, изобретение позволяет , снизить коэффициент искажения синусоидальности фазных напряжений , практически до уровня коэффициентов искажений линейных напряжений К. Формула изобретения Синхронный генератор с возбуждением от кратных третьей гармоник поля, содержащий основную якорную об- .. мотку с числом полюсов 2 р , и однофазную дополнительную якорную обмотку с числом полюсов 6р, соединенную через выпрямитель с обмоткой возбужде ния, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества вырабатываемой электроэнергии путем Улучшения формы кривых фазных напря« нии, генератор снабжен второй дополнительной однофазной якорной корог козамкнутой обмоткой с числом полю Р ° катушек двухполюсных зон совмещены с фаз основной якорной обмотки, а оси катушек Двухполюсных зон первой дополнительной обмотки сдвинуты на угол 30 эл, град, относительно осей фаз основной якорной обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертиз Б 1.Авторское свидетельство СССР № , кл, Н 02 К 3/28, 1962, 2,Патент CltlA № З025«50, 322-28, 1962, fW 11 - I Ж

I. .

(. 3 r fri lff i II II I . .I .I -НЩШщз