SU69360A1 - Коллекторный преобразователь электрического тока - Google Patents

Description

Предметом изобретени   вл етс  коллекторный преобразователь электрического тока с цилиндрическим магнитол роводом по типу магнитопровода многофазной индукционной машины (преимущественно без воздушного зазора между первичной и вторичной системами), с многофазными первичной и вторичной обмотками и с коллектором, имеющим вращающиес  щетки, соединенные с одной из обмоток.

Предлагаемый коллекторный преобразователь отличаетс  тем, что, с целью выполнени  его универсальным (т. е. дл  преобразовани  переменного тока в посто нный и наоборот, или переменного тока в переменный ток другой частоты, или иного числа фаз, а также и дл  преобразовани  посто нного тока в посто нный ток другого напр жени ), он снабжен вторым коллектором с вращающимис  щетками, соединенными с другой из обмоток.

На фиг. 1-7 иллюстрируетс  принцип действи  преобразовател , на фиг. 8-10 изображена его конструкци .

Как известно, машина посто нного тока сохран ет свои свойства, если у нее вращать не  корь, как эта делаетс  обычно, а жестко св занные между собой систему возбуждени  и щетки (фиг. 1). Эффект от вращени  системы возбуждени  равнозначен эффекту от вращающегос  магнитного пол , создаваемого трехфазной или многофазной системой. В результате механического движени  щеток от постороннего двигател  (фиг. 2), свободного от каких-либо динамических нагрузок, трехфазный ток будет преобразован в посто нный. Если подводить к вращающимс  щеткам посто нный ток, а трехфазную обмотку использовать, как генераторную систему , то можно осуществить преобразование и в обратном направлении , причем частота получаемого трехфазного тока будет зависеть от числа оборотов щеточного механизма.

Область возможных преобразований будет существенным образом расширена , если через вращающиес  щетки подавать однофазный переменный ток (на фиг. 3 - /. и /2 - частота сети).

143

В этом случае одновременно и пульсирующее и вращающеес  магнитное поле, создаваемое обмоткой посто нного тока (первичной), будет индуктировать в трехфазной (вторичной) обмотке э. д. с., котора  при вс кой внесинхронной скорости щеток будет иметь характер биений. При строго синхронной скорости эти биени  выравниваютс  в гармонический процесс ,и создадут нормальную трехфазную систему с тем, однако, искажением, что частота повыщаетс  вдвое. Это следует из того, что вс кое пульсирующее поле может быть заменено .двум  посто нными, имеющими уменьшенную вдвое амплитуду, синхронно вращающимис  в противоположные стороны. При синхронном же вращении и самих щеток один из компонентов (встречный) становитс  неподвижным в пространстве и тер ет свою способность индуктировать э. д. с. в неподвижной обмотке. Теперь это свойство удерживаетс  лищь вторым (попутным ) компонентом и поскольку скорость последнего в этих услови х равна двойной синхронной, то и отвечающа  ему частота окажетс  также удвоенной.

Однако эту частоту можно регулировать в очень щи роком, применительно к сильноточным установкам , диапазоне, если одновременно применить здесь и преобразование частоты по способу Гейланда, но вз тому в обращенном виде. Дл  этого нужно вторичную трехфазную обмотку выполнить в форме замкнутой обмотки посто нного тока и вывести ее к самосто тельному второму коллектору . Если наложить на этот коллектор щетки, сдвинутые на 120° (фиг. 4), то можно произвольно измен ть частоту снимаемого трехфазного тока, если регулировать скорость их вращени  с помощью второго вспомогательного двигател . При синхронном вращении щеток будет удерживатьс  исходна  частота.

Это может быть достигнуто и более простым способом, без какого-либо участи  вторичной стороны машины. Дл  этого нужно лищь к имеющимс  двум щеткам первичного коллектора добавить новую пару так, чтобы они

144

образовывали с одной из первых трехфазную систему (фиг. 5). При этом, однако, утрачиваетс  возможность одновременно трансформировать в желаемой степени напр жение.

Если у вторичной обмотки будут предусмотрены глухие фазовые выводы , позвол ющие подавать в нее трехфазный ток (фиг. 6), то машина сможет работать, как простой преобразователь частоты.

Машина может быть сконструирована следующим образом (фиг. 7): цилиндрический магнитопровод, полностью отвечающий системе статорротор асинхронного двигател , несет на себе две обмотки 7 посто нного тока. Дл  более удобного выполнени  этих обмоток магнитопровод делаетс  разъемным и состоит из двух частей: наружной (объемлющей) - с пазами 2 на внутренней поверхности и внутренней (объемлемой) - с пазами 3 на наружной поверхности. Дл  уменьшени  магнитного сопротивлени  обе части подгон ют вплотную друг другу. С целью улучшени  использовани  материала, обмотки и магнитопровод погружают в масло. Кажда  из обмоток выводитс  к своему коллектору 4; наиболее рациональной формой дл  коллекторов, повидимому, будет плоска . В плоскости коллекторов лежат контактные кольца. С одной стороны кольца соединены с соответствующим коллектором вращающимис  щетками, а с другой через особые неподвижные зажимы (на чертеже не указаны) осуществл ют вводы и выводы аппарата. У первичного коллектора таких колец должно быть по одному или по два на каждую сторону (фиг. 8) дл  тех случаев, когда в общем комплексе преобразований примен етс  и схема неизмен емой частоты (фиг. 5).

Вторичный коллектор имеет три кольца (фиг. 9). Щетки, соедин ющие с коллектором крайние кольца, в той части, котора  отвечает расположению средних колец, должны иметь или вырезы или изолирующие прокладки. Надлежаш;им образом сблокированные в щеткодержател х любой конструкции щетки привод тс  во вращение либо однофазным сиихронным двигателем на стороне первичного коллектора, либо однофазным коллекторным двигателем на стороне вторичного коллектора, причем верхний предел дл  оборотов последнего должен быть не ниже двойного синхронного числа оборотов по отношению к исходной частоте преобразуемого тока.

Выполненньш указанным образом преобразователь позволит, во-первых , осуществить взаимное преобразование между любыми системами тока, во-вторых, трансформировать напр жение даже посто нного тока и наконец, получить переменную частоту с достаточно широкими пределами изменени , вплоть до изменени  самого пор дка чередовани  фаз, которое наступает при вращении щеток вторичного коллектора со скоростью:

.

Такое многообразие отправл емых машиной функций позвол ет считать ее практически универсальным преобразователем .

Наибольшее применение найдет, очевидно, взаимное преобразование между однофазным и трехфазным токами , так как оно, с одной стороны, позволит использовать наиболее ходовой и надежный тип двигател  - трехфазный, асинхронный, а с другой - обеспечить полную и устойчивую симметрию трехфазной системы при однофазных потребител х.

Дл  тех случаев, когда удвоенна  частота окажетс  приемлемой, возможна и ина  модификаци  машины , при которой, нар ду с преобразованием системы тока, она будет выполн ть функции и потенциалрегул тора . Дл  этого нзокно лишь обеспечить взаимное поворачивание обмоток друг относительно друга, а вторичную замкнутую обмотку сделать разрезанной или заменить обычной трехфазной, но в катушечном исполнении. Тогда, соединив обмотки , как это указано на фиг. 10, можно сообщить машине и свойства потенциал- регул то ра.

Предмет изобретени 

Коллекторный преобразователь электрического тока с цилиндрическим магнитопроводом по типу магнитопровода многофазной индукционной машины (преимущественно без воздушного зазора между первичной и вторичной системами), с многофазными первичной и вторичной обмотками и с коллектором, имеющим вращающиес  щетки, соединенные с одной из обмоток, отличающийс   тем, что, с целью выполнени  его, универсальным (т. е. дл  преобразовани  переменного тока в посто нный и наоборот, или переменного тока в переменный ток другой частоты, или иного числа фаз, а также и дл  преобразовани  посто нного тока в посто нный ток другого напр жени ), он снабжен вторым коллектором с вращающимис  щетками, соединенными с другой из обмоток.

llJ Свод в. 9.

145

Фиг. 3

Фиг-. 5

Фиг. 6

Фиг. 7