новая папка / 4006398

4006398-Desc-ru var ctx = "/emtp"; The translation is almost like a human translation. The translation is understandable and actionable, with all critical information accurately transferred. Most parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable, with most critical information accurately transferred. Some parts of the text are well written using a language consistent with patent literature. The translation is understandable and actionable to some extent, with some critical information accurately transferred. The translation is not entirely understandable and actionable, with some critical information accurately transferred, but with significant stylistic or grammatical errors. The translation is absolutely not comprehensible or little information is accurately transferred. Please first refresh the page with "CTRL-F5". (Click on the translated text to submit corrections)

Patent Translate Powered by EPO and Google

French

German

  Albanian

Bulgarian

Croatian

Czech

Danish

Dutch

Estonian

Finnish

Greek

Hungarian

Icelandic

Italian

Latvian

Lithuanian

Macedonian

Norwegian

Polish

Portuguese

Romanian

Serbian

Slovak

Slovene

Spanish

Swedish

Turkish

  Chinese

Japanese

Korean

Russian

      PDF (only translation) PDF (original and translation)

Please help us to improve the translation quality. Your opinion on this translation: Human translation

Very good

Good

Acceptable

Rather bad

Very bad

Your reason for this translation: Overall information

Patent search

Patent examination

FAQ Help Legal notice Contact УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US4006398A[]

СВЯЗАННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ RELATED APPLICATION Заявка Джорджа Х. Штудтмана под названием «Система возбуждения индукционного генератора», которая закреплена за правопреемником этой заявки, также была подана 15 сентября 1975 г. и получила сер. № 613,148. В этой заявке описано преобразование части входной механической энергии, используемой для приведения в действие асинхронного генератора, в энергию электрического поля путем замыкания клемм машины, и заявлена как однофазная, так и многофазная система для работы таким образом. The application of George H. Studtmann entitled "Induction Generator Excitation System", which is assigned to the assignee of this application, was also filed Sept. 15, 1975, and received Ser. No. 613,148. That application described conversion of some of the input mechanical energy used to drive an induction generator into electrical field energy by shorting the machine terminals, and claims both a single-phase system and a multi-phase system for operation in this manner. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ BACKGROUND OF THE INVENTION Значительные усилия были направлены на усовершенствование схем асинхронных машин, особенно после разработки твердотельных переключателей, способных работать с большими уровнями мощности. Твердотельные инверторы были разработаны для использования с такими машинами, чтобы обеспечить переменное выходное напряжение из постоянного входного напряжения. При изучении таких устройств было обнаружено, что после того, как машина была первоначально включена, подачу питания можно было отключить, а работу машины сохранить, поскольку энергия рециркулирует от машины через переключатели инвертора и обратно к другой фазной обмотке машины. Это открытие было описано и заявлено в патенте США No. № 3 829 758. Considerable effort has been directed to the improvement of induction machine circuits, particularly since the development of the solid state switches capable of handling large power levels. Solid state inverters have been developed for use in connection with such machines to provide an alternating output voltage from a d-c input voltage. In studying such arrangements, it was found that after the machine was initially energized, the energization could be removed and the machine's operation maintained as energy is recirculated from the machine through the inverter switches and back to another phase winding of the machine. This discovery was described and claimed in U.S. Pat. No. 3,829,758. В последующей работе была тщательно проанализирована основная схема комбинации машина-инвертор, и теперь выяснилось, что одним из способов поддержания энергии поля генератора является периодическое замыкание накоротко клемм инвертора. Этот анализ представляет собой значительный вклад в настоящее изобретение, поскольку на основе этого анализа можно вывести и реализовать существенно упрощенную коммутационную схему для регулирования асинхронной машины. In subsequent work the basic circuitry of the machine-inverter combination has been carefully analyzed, and it now appears that one means of sustaining the field energy of the generator is by periodically short circuiting the terminals of the inverter. This analysis represents a significant contribution of the present invention because, based on this analysis, it is possible to derive and implement a substantially simplified switching arrangement for regulation of the induction machine. Поэтому основной целью настоящего изобретения является создание системы для поддержания электрического поля многофазного асинхронного генератора путем периодического замыкания выводов генератора. It is therefore a principal object of this invention to provide a system for sustaining the electrical field of a multi-phase induction generator by periodically shorting the generator terminals. Тесно связанной целью изобретения является создание схемы выключателя питания для замыкания накоротко клемм многофазного генератора с соответствующей схемой управления, которая значительно упрощена и менее дорога, чем системы предшествующего уровня техники. A closely related object of the invention is to provide a power switch arrangement for shorting the multi-phase generator terminals, with an accompanying control circuit, which is considerably simplified and less expensive than prior art systems. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION Система поддержания электрического поля многофазной асинхронной машины, сконструированная в соответствии с настоящим изобретением, полезна, когда такая машина получает входную механическую энергию для работы в качестве генератора и обеспечивает многофазное выходное напряжение переменного тока на своих выходных клеммах. В соответствии с настоящим изобретением средство переключения снабжено выходными соединениями, соединенными с выходными клеммами асинхронной машины, для эффективного замыкания клемм машины при получении управляющего сигнала. Кроме того, схема управления соединена со средством переключения для обеспечения такого управляющего сигнала, чтобы закоротить клеммы асинхронной машины и преобразовать, по меньшей мере, часть входной механической энергии в энергию электрического поля. A system for sustaining the electrical field of a multi-phase induction machine constructed in accordance with this invention is useful with such a machine receiving input mechanical energy to operate as a generator, and providing a multi-phase a-c output voltage at its output terminals. In accordance with the present invention a switch means is provided with output connections coupled to the induction machine output terminals, for effectively shorting the machine terminals when a control signal is received. In addition a control circuit is coupled to the switch means for providing such a control signal, to short the induction machine terminals and transform at least some of the mechanical input energy into electrical field energy. ЧЕРТЕЖИ THE DRAWINGS На нескольких фигурах чертежей одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые компоненты, и на этих чертежах; In the several figures of the drawings, like reference numerals identify like components, and in those drawings; ИНЖИР. 1 представляет собой упрощенное изображение известной схемы инверторно-асинхронной машины; FIG. 1 is a simplified showing of a known inverter-induction machine circuit; ИНЖИР. 2 представляет собой иллюстративную схему, а фиг. 3 представляет собой упрощенную иллюстрацию двигателя, полезную для понимания работы схемы, показанной на фиг. 1; FIG. 2 is an illustrative diagram, and FIG. 3 is a simplified motor illustration, useful in understanding the operation of the circuit shown in FIG. 1; ИНЖИР. 4 - упрощенная схема обмотки асинхронной машины, полезная для понимания принципов изобретения; FIG. 4 is a simplified induction machine winding diagram useful in understanding the principles of the invention; ФИГ. 5 и 6 - упрощенные эквивалентные электрические схемы, а на фиг. 7 представляет собой упрощенную физическую иллюстрацию двухфазной асинхронной машины; FIGS. 5 and 6 are simplified equivalent electrical circuits, and FIG. 7 is a simplified physical illustration, of a two-phase induction machine; ИНЖИР. 8 представляет собой дальнейшее упрощение эквивалентной схемы, изображенной на фиг. 6; FIG. 8 represents a further simplification of the equivalent circuit depicted in FIG. 6; ИНЖИР. 9 представляет собой графическую иллюстрацию, а фиг. 10 представляет собой упрощенную эквивалентную принципиальную схему, полезную в сочетании с фиг. 5-8 в понимании поддержания электрического поля в однофазном генераторе; FIG. 9 is a graphical illustration, and FIG. 10 is a simplified equivalent circuit diagram, useful in conjunction with FIGS. 5-8 in understanding the sustaining of the electrical field in a single-phase generator; ИНЖИР. 11 представлена схема, используемая с аналоговым компьютером для демонстрации некоторых аспектов возможности однофазной работы; FIG. 11 is a representation of a circuit used with an analog computer to demonstrate certain aspects of the feasibility of the single-phase operation; ИНЖИР. 12 представляет собой упрощенную схему машины, полезную для понимания работы трехфазной машины только с двумя обмотками, используемыми как изолированные обмотки; FIG. 12 is a simplified machine diagram useful in understanding operation of a three-phase machine with only two windings used as isolated windings; ФИГ. 13 и 14 - упрощенные блок-схемы коммутационных устройств, используемых в сочетании с однофазной асинхронной машиной; FIGS. 13 and 14 are simplified block diagrams of switching arrangements used in conjunction with a single-phase induction machine; ФИГ. 15А, 15В и 15С представляют собой упрощенные иллюстрации, полезные для понимания настоящего изобретения применительно к трехфазной цепи; FIGS. 15A, 15B and 15C are simplified illustrations useful in understanding the present invention applied to a three-phase circuit; ИНЖИР. 16 - схематическая диаграмма, частично в виде блоков, изображающая трехфазную систему, построенную в соответствии с данным изобретением; а также FIG. 16 is a schematic diagram, partly in block form, depicting a three-phase system constructed in accordance with this invention; and ФИГ. 17A-17D представляют собой частичные схемы, полезные для пояснения работы схемы, показанной на фиг. 16. FIGS. 17A-17D are partial schematic diagrams useful in explaining the operation of the circuit shown in FIG. 16. ОБЩАЯ ОБСУЖДЕНИЕ GENERAL BACKGROUND DISCUSSION Пат. США. В US 3829758 описано использование схемы инвертора в качестве системы переключения для рециркуляции реактивной энергии для асинхронной машины, работающей в качестве генератора. ИНЖИР. 1 показан общий вид такой системы, в которой трехфазный инвертор 20 подает энергию на трехфазный генератор 21, имеющий отдельные фазные обмотки, обозначенные A, B и C, и клеммы 22, 23 и 24. Инвертор имеет обобщенный вид и включает в себя шесть переключателей А1-С2. Входное постоянное напряжение величиной Е подается по проводникам 25, 26, а инвертор подает трехфазное выходное напряжение по проводникам 27, 28 и 29 хорошо известным способом. ИНЖИР. 2 показано время, в течение которого каждый из ключей инвертора замкнут в течение двух рабочих циклов. Как показано, переключатель А1 замыкается на первые 180° каждого цикла, а переключатель А2 замыкается на последующие 180° каждого цикла. Переключатель B1 первоначально замыкается при 120° в цикле и остается замкнутым до 300° в цикле. Таким образом, в первом цикле или периоде времени между моментами времени, представленными надписями 120° и 180°, переключатели A1 и B1 оба замкнуты, как и переключатель C2. U.S Pat. No. 3,829,758 describes the use of an inverter circuit as a switching system to recirculate the reactive energy for an induction machine operating as a generator. FIG. 1 is a general showing of such a system in which a three-phase inverter 20 supplies energy to a three-phase generator 21 having individual phase windings designated A, B, and C and terminals 22, 23 and 24. The inverter is a generalized showing and includes six switches A1-C2. A d-c input voltage of a magnitude E is provided over conductors 25, 26, and the inverter provides a three-phase output voltage over conductors 27, 28 and 29 in a well known manner. FIG. 2 shows the times during which each of the inverter switches is closed over two cycles of operation. As there shown, switch A1 is closed for the first 180 DEG every cycle, and switch A2 is closed for the succeeding 180 DEG in each cycle. Switch B1 is initially closed at 120 DEG in the cycle, and remains closed until the 300 DEG point in the cycle. Thus in the first cycle or time period, between the times represented by the 120 DEG and 180 DEG legends, switches A1 and B1 are both closed, as is switch C2. Когда машина 21 работает без электрической нагрузки и оба переключателя A1 и B1 замкнуты, эквивалентная схема для обмоток машины представлена на фиг. 3. Обмотки А и В замыкаются накоротко между клеммами 22 и 23, и в этом состоянии без нагрузки клемма 24 разомкнута. Схема на фиг. 2 видно, что это короткое замыкание «перемещается» каждые 60°, чтобы шунтировать другую пару обмоток машины. Это предполагает, что шесть переключателей инвертора 20, показанных на фиг. 1 можно заменить только тремя переключателями, изображенными на фиг. 4, которые замыкаются последовательно через каждые 60o в зависимости от сигналов, полученных от схемы управления 38. Это имеет существенные практические последствия в виде уменьшения количества компонентов для устройства подачи энергии на машину. Еще более фундаментальным соображением является вопрос о том, каков реальный процесс преобразования энергии. When the machine 21 is operating with no electrical load, and both switches A1 and B1 are closed, the equivalent circuit for the machine windings is that represented in FIG. 3. The windings A and B are connected by a short between the terminals 22 and 23 and, under this no-load condition, terminal 24 is open. The diagram of FIG. 2 shows that this short "moves" every 60 DEG to bridge another pair of the machine windings. This suggests that the six switches of the inverter 20 shown in FIG. 1 can be replaced by only three switches, depicted in FIG. 4, which are closed sequentially every 60 DEG as a function of signals received from a control circuit 38. This has substantial practical ramifications in reducing the number of components for the machine energization arrangement. An even more fundamental consideration is the question as to what the real energy conversion process is. В некоторых более ранних работах, например, в U.S. Pat. В US 3829758 считалось, что схема инвертора, показанная в целом на фиг. 1 фактически рециркулирует реактивную энергию машины и, таким образом, может обеспечить необходимое возбуждение. Рециркуляция энергии, описанная в упомянутом патенте, является одним из способов поддержания поля индукционного генератора. Теперь кажется, что существует другое явление, и поле сохраняется, потому что инвертор действует как периодическое короткое замыкание. Такое короткое замыкание приведет к торможению машины, вызывая преобразование энергии или переход от механической энергии к электрической. Часть этой энергии рассеивается, а часть, по-видимому, переходит в электрическое поле. Чтобы лучше рассмотреть такое преобразование энергии, на этом этапе целесообразно разработать и объяснить эквивалентную схему для машины, чтобы дать представление о процессе преобразования энергии. In some earlier work, such as taught in U.S. Pat. No. 3,829,758, it was thought that the inverter circuit which is that shown generally in FIG. 1 in effect recirculates the reactive energy of the machine and thus can provide the requisite excitation. The energy recirculation described in the cited patent is one means for sustaining the field of the induction generator. It now appears that another phenomenon exists, and the field is sustained because the inverter acts as a periodic short. Such a short would tend to brake the machine, causing an energy conversion or transfer from mechanical energy to electrical energy. Some of this energy is dissipated, and some apparently goes into the electrical field. The better to consider such energy conversion, it is expedient at this point to develop and explain an equivalent circuit for the machine, to provide insight into the energy conversion process. Эквивалентная схема двухфазной машины, показанная на фиг. 5 показаны различные значения, относящиеся к статору. Каждая из двух цепей представляет собой эквивалентную схему, рассматривающую одну обмотку двухфазной машины с обмотками, расположенными под углом 90 градусов друг к другу. Верхняя схема представляет собой первую обмотку А, намотанную на заданную или главную ось, а нижняя схема представляет собой вторую обмотку В, намотанную на поперечной оси, которая перпендикулярна основной обмотке А. Если дополнительные справочные материалы относительно таких эквивалентных схем при желании его можно найти в статье Х. К. Стэнли в AIEE Transactions, том 57 (1938 г.), на страницах 751–757, или в тексте К. В. Джонса, озаглавленном «Единая теория электрических машин». Взаимная индуктивность M между статором и ротором показана в центре схемы каждой фазной обмотки; значения статора обозначаются нижним индексом s, а значения ротора обозначаются нижним индексом r. Например, Rs указывает сопротивление статора, а индуктивность, обозначаемая Ls-M, представляет собой индуктивность статора за вычетом взаимного реактивного сопротивления. The equivalent circuit of a two-phase machine as depicted in FIG. 5 shows the various values referred to the stator. Each of the two circuits represents the equivalent circuit looking into one winding of a two-phase machine, with the windings disposed at 90 DEG relative to each other. The upper circuit represents a first winding A, wound on a given or main axis, and the lower circuit represents the second winding B, wound on a cross axis which is perpendicular to the main winding A. If additional background material regarding such equivalent circuits is desired, it can be found in the article of H. C. Stanley in the AIEE Transactions, Volume 57 (1938), at pages 751-757, or the text by C. V. Jones entitled "The Unified Theory of Electrical Machines". The mutual inductance M between the stator and rotor is shown in the center of each phase winding diagram; the stator values are identified with the subscript s, and the rotor values are indicated by the subscript r. For example Rs indicates the resistance of the stator, and the inductance denoted Ls - M represents the inductance of the stator minus the mutual reactance. Первый генератор напряжения обеспечивает напряжение, равное взаимному реактивному сопротивлению, умноженному на ток ib, умноженному на dθr/dt, на мгновенную угловую скорость ротора. Конечно, если нет ускорения или замедления, член d.theta.r/dt становится константой. То же верно и для другого члена, если угловая скорость машины постоянна. Хотя эта схема эквивалентной схемы является удовлетворительной для многих анализов, полезно сделать определенные допущения, чтобы упростить эту схему и обеспечить схему, которая облегчает основное рассмотрение взаимодействия между фазовыми цепями. С этой целью была разработана упрощенная схема замещения двухфазной машины, показанная на фиг. 6. The first voltage generator provides a voltage equal to the mutual reactance times the current ib, times d.theta.r/dt, the instantaneous angular velocity of the rotor. Of couse if there is no acceleration or deceleration the term d.theta.r/dt becomes a constant. The same is true for the other term, if the angular velocity of the machine is constant. While this equivalent circuit arrangement is satisfactory for many analyses, it is helpful to make certain assumptions to simplify this circuit and provide an arrangement which facilitates basic consideration of the interaction between the phase circuits. To that end a simplified equivalent circuit for a two-phase machine has been developed and shown in FIG. 6. Есть определенные предположения, сделанные для достижения этой схемы. В первом случае сопротивление ротора Rs принимается равным нулю. Кроме того, предполагается, что реактивное сопротивление утечки равно нулю; таким образом, Lr = M и Ls = M. Также в верхней части фиг. 5 видно, что ток намагничивания главной оси представлен как ia + iα. а ток намагничивания для потока в поперечном направлении равен ib + iβ. Это упрощено и показано в эквивалентной схеме на фиг. 6 как ток намагничивания iM.sbsb.a для тока намагничивания основной ветви и iM.sbsb.b как ток намагничивания поперечной оси. При этих предположениях схема может быть представлена так, как показано на фиг. 6. Два генератора напряжения представляют противо-ЭДС машины. Каждая противо-ЭДС пропорциональна мгновенной скорости вращения ротора, а также току намагничивания противофазы. То есть противо-ЭДС в главной оси пропорциональна току намагничивания цепи поперечной оси, а противо-ЭДС в поперечной оси пропорциональна току намагничивания iM.sbsb.a для главной оси. There are certain assumptions made to achieve this circuit. In the first instance, the rotor resistance Rs is assumed to be zero. In addition the leakage reactance is assumed to be zero; thus Lr = M, and Ls = M. Also in the top of FIG. 5 it is apparent that the magnetizing current for the main axis is represented by ia + i.alpha. and the magnetizing current for the cross axis flux is ib + i.beta.. This is simplified and shown in the equivalent circuit of FIG. 6 as magnetizing current iM.sbsb.a for the magnetizing current of the main branch, and iM.sbsb.b as the magnetizing current for the cross axis. With these assumptions the circuit can be represented as shown in FIG. 6. The two voltage generators represent the back emf of the machine. Each back emf is proportional to the instantaneous rotor velocity, and also to the magnetizing current of the opposite phase. That is, the back emf in the main axis is proportional to the magnetizing current of the cross axis circuit, and the back emf in the cross axis is proportional to the magnetizing current iM.sbsb.a for the main axis. Мощность, выдаваемая генераторами противо-ЭДС, представляет собой выходную электрическую мощность и, следовательно, механическую мощность, подводимую к машине. Крутящий момент T для этой упрощенной конструкции выражается как T = M(ib iα - ia iβ. ) The power delivered by the back emf generators represents the electrical output of, and hence the mechanical power input to, the machine. The torque T for this simplified arrangement is expressed byT = M(ib i.alpha. - ia i.beta. ) Это выражение сводится к обычному выражению для крутящего момента, заданного обычной схемой, если подставить соответствующие выражения для токов. Из этого выражения видно, что для того, чтобы машина развивала крутящий момент, должен протекать ток статора. Если есть токи ротора, но машина не нагружена, она не создает никакого крутящего момента. Из этого выражения также следует, что крутящий момент можно рассматривать как создаваемый роторным током одной оси, взаимодействующим с током намагничивания другой оси. Чтобы оценить эти различные аспекты упрощенной эквивалентной схемы и выражения крутящего момента, будет полезно рассмотреть упрощенную физическую иллюстрацию, представленную на фиг. 7. This expression reduces to the usual expression for the torque given by the conventional circuit if the appropriate expressions for the currents are substituted. It is evident from this expression that, for the machine to develop a torque, there must be a stator current flow. If there are rotor currents flowing but the machine is unloaded, it does not produce any torque. It is also noted from this expression that the torque can be considered as produced by the rotor current of one axis interacting with the magnetizing current of the other axis. To appreciate these various aspects of the simplified equivalent circuit and the torque expression, it will be helpful to consider the simplified physical illustration set out in FIG. 7. На этой фигуре ротор 35 асинхронной машины показан в общем в разрезе с множеством проводников 36, расположенных вблизи периферии ротора, который движется с угловой скоростью omega.r. Проще всего рассмотреть упрощенную двухфазную систему со сбалансированным синусоидальным режимом. Считается, что первое напряжение Va приложено к обмотке A, а второе напряжение Vb приложено к обмотке B. Это второе напряжение отстает от первого по времени или фазе на 90 град. Как показано на фиг. 7 токи намагничивания обозначены iM.sbsb.a и iM.sbsb.b на фиг. 6. In this figure the rotor 35 of the induction machine is shown generally insection, with a plurality of conductors 36 represented near the periphery of the rotor which is moving at an angular velocity .omega.r. It is easiest to consider a simplified two-phase system with balanced sine-wave operation. A first voltage Va is considered as applied to winding A, and a second voltage Vb is applied to the B winding. This second voltage lags behind the first in time or phase by 90 DEG. As represented in FIG. 7, the magnetizing currents are those identified iM.sbsb.a and iM.sbsb.b in FIG. 6. Учитывая первое напряжение Va, это создает поток .phi.a. Проводники 36 вращаются через это первое поле потока с угловой скоростью, соответствующей скорости ротора omega.r. Обмотка ротора представляет собой коммутируемую обмотку. Таким образом, хотя стержни ротора физически движутся, картину ЭДС можно представить фиксированной в пространстве. Таким образом, в этих движущихся проводниках индуцируется ЭДС, полярность которой указана внутренним кругом знаков полярности рядом с ротором на фиг. 7. ЭДС, индуцированная таким образом, направлена на то, чтобы заставить ток циркулировать по пути, перпендикулярному поперечной оси; поперечная ось параллельна вектору потока .phi.b. Эта ЭДС фактически представляет собой противоЭДС, представленную как Vb ' в эквивалентной схеме на фиг. 6. Эта ЭДС противодействует напряжению, индуцируемому потоком .phi.b, создаваемому напряжением статора Vb. Точно так же ЭДС, индуцированная в проводниках 36 потоком .phi.b, имеет полярность, обозначенную внешним кругом знаков полярности на фиг. 7. Considering first voltage Va, this produces a flux .phi.a. The conductors 36 rotate through this first flux field at an angular velocity corresponding to the rotor speed .omega.r. The rotor winding is in effect a commutated winding. Thus although the rotor bars are moving physically, the emf pattern may be envisioned as fixed in space. Thus these moving conductors have an emf induced in them, the polarities of which are indicated by the inner circle of polarity signs adjacent the rotor in FIG. 7. The emf thus induced is in a direction to cause a current to want to circulate in a path perpendicular to the cross axis; the cross axis is parallel with the flux vector .phi.b. This emf is in fact the back emf represented as Vb ' in the equivalent circuit of FIG. 6. This emf opposes the voltage induced by the flux .phi.b produced by the stator voltage Vb. Similarly the emf induced in the conductors 36 by the flux .phi.b has a polarity indicated by the outer circle of polarity signs in FIG. 7. Эта ЭДС пытается заставить ток циркулировать по пути, перпендикулярному главной оси. Эта ЭДС представляет собой противоЭДС Va ', показанную в верхней части эквивалентной схемы на фиг. 6, и противодействует напряжению, наведенному потоком .phi.a. Затем соответствующие токи ротора будут протекать в соответствии с разностью напряжения статора (относительно ротора) и противо-ЭДС, деленной на сопротивление ротора (или, в более общем случае, на входное сопротивление ротора). This emf attempts to cause a current to circulate in a path perpendicular to the main axis. This emf is the back emf Va ' shown in the upper part of the equivalent circuit in FIG. 6, and it opposes the voltage induced by the flux .phi.a. The respective rotor currents will then flow as determined by the difference of the stator voltage (referred to the rotor) and the back emf, divided by the rotor resistance (or, more generally, the rotor input impedance). Важным соображением является то, что две системы потоков, расположенные под прямым углом друг к другу, участвуют в работе двигателя (или генератора). Два потока вызывают ЭДС «скорости», которые являются противоЭДС машины (Va ', Vb '). Величины потоков пропорциональны токам возбуждения iM.sbsb.a и iM.sbsb.b. Оси перекрестно связаны в силу того факта, что величина iM.sbsb.a управляет Vb ', а величина iM.sbsb.b управляет Va'. Таким образом, iM.sbsb.a можно рассматривать как разновидность тока возбуждения для управления генератором Vb ', а ток iM.sbsb.b можно рассматривать как ток возбуждения для управления генератором Va '. The important consideration is that two flux systems, at right angles to each other, are involved in motor (or generator) operation. The two fluxes give rise to the "speed" emf's which are the back emf's of the machine (Va ', Vb '). The magnitudes of the fluxes are proportional to the exciting currents iM.sbsb.a and iM.sbsb.b. The axes are cross coupled by virtue of the fact that the magnitude of iM.sbsb.a controls Vb ', and the magnitude of iM.sbsb.b controls Va '. Thus iM.sbsb.a may be viewed as a kind of field current for control of generator Vb ', and current iM.sbsb.b can be seen as a field current to control generator Va '. Предыдущий анализ теперь можно применить к рассмотрению поддержания поля асинхронного генератора за счет периодического короткого замыкания. Для этого сначала будет рассмотрена машина, в которой уже установлен поток, и будут разработаны уравнения для задействованных напряжений и токов. Затем будет показано, что для поддержания поля можно использовать периодическое замыкание клемм. С этой целью схемы с перекрестной связью, изображенные на фиг. 6 можно еще больше упростить, пренебрегая сопротивлением ротора, чтобы получить схему, эквивалентную фиг. 8. Легко показать, что характеристические уравнения, описывающие эти цепи, имеют вид ##EQU1## и ##EQU2##. Известно, что эти уравнения имеют решения ##EQU3##. Напряжение на клеммах будет найдено по формуле Va = iM.sbsb.a @ . дж.омега. М.sbsb.avb = iM.sbsb.b@. дж.омега. М.сбсб.б The preceding analysis can now be applied to a consideration of sustaining the field of an induction generator by periodic shorting. To accomplish this, a machine will first be considered in which a flux has already been established, and the equations will be developed for the voltages and currents involved. It will then be shown that a periodic short of the terminals may be used to sustain the field. To this end the cross coupled circuits depicted in FIG. 6 can be simplified still further by neglecting the rotor resistance, to provide the equivalent circuit of FIG. 8. The characteristic equations describing these circuits may easily be shown to be ##EQU1## and ##EQU2## These equations are known to have the solutions ##EQU3## The terminal voltage will be found byVa = iM.sbsb.a @. j.omega. M.sbsb.avb = iM.sbsb.b @. j.omega. M.sbsb.b эти решения показывают, что если ротор вращается с угловой скоростью omega r и первоначально в роторе индуцируется ток, будут создаваться синусоидальные напряжения на клеммах с частотой omega r. Если бы сопротивления ротора и статора сохранялись и учитывались в уравнениях, было бы получено решение с затухающим синусоидальным напряжением. these solutions show that if the rotor is rotating at an angular velocity .omega.r, and a current is initially induced in the rotor, sinusoidal terminal voltages at a frequency .omega.r will be produced. Had the rotor and stator resistances been maintained and considered in the equations, a damped sinewave voltage solution would have been produced. Решения показанных выше уравнений могут быть проверены путем возбуждения машины от обычной линии электропередачи или с помощью остаточной намагниченности машины. Конкретный способ первоначальной подачи питания во время запуска системы не важен для изобретения. После первоначальной подачи питания возбуждение снимается и наблюдают за напряжением на клеммах. Наблюдались затухающие синусоидальные напряжения, смещенные по фазе друг от друга на 90o (для двухфазной машины) и чередующиеся с частотой omega.r. Соответственно, после возбуждения машина имеет поток, захваченный ротором. Этот поток затухает во времени из-за потерь. Для обеспечения работы генератора необходимо использовать некоторые средства для пополнения потока ротора, по крайней мере, периодически. The solutions of the equations shown above may be verified by exciting the machine from a conventional power line, or by remanent magnetization of the machine. The specific method of initial energization during system start-up is not important to the invention. After initial energization the excitation is removed and the terminal voltage observed. Damped sinewave voltages displaced in phase by 90 DEG from each other (for a two-phase machine) and alternating at a frequency .omega.r have been observed. Accordingly, once excited the machine has flux trapped in the rotor. This flux is decaying in time, due to the losses. To achieve generator operation some means must be used to replenish the rotor flux, at least periodically. Один из способов периодического восполнения магнитного потока включает в себя периодическое замыкание выводов машины, как будет объяснено в связи с фиг. 9. Как показано, токи iM.sbsb.a и im.sbsb.b представлены кривыми 40, 41, а напряжения Va ' и Vb ' - кривыми 42, 43. Первые 90° каждой кривой приходятся на интервал t1, а последующие интервалы t2, t3 и t4 представляют собой оставшуюся часть одного рабочего цикла. Если, как показано на фиг. 10, короткое замыкание подается на клеммы обмотки фазы А в момент, когда ток iM.sbsb.a равен пику (обозначается как некоторое значение Io), например, в начале интервала t2 или в начале интервала t4 на фиг. 9, то ток, запертый в индуктивности Ma, будет зафиксирован (в идеале на значении Io), как показано пунктирной линией 44 в начале интервала t2 на кривой 40. Напряжение Vb' также будет ограничено, как показано пунктирной линией 45, поскольку это напряжение пропорционально iM.sbsb.a. One method of periodic flux replenishment includes the periodic shorting of the machine terminals, as will be explained in conjunction with FIG. 9. As there shown the currents iM.sbsb.a and im.sbsb.b are represented by the curves 40, 41 and the voltages Va ' and Vb ' are depicted by the curves 42, 43. The first 90 DEG of each curve occurs in the interval t1, and the subsequent intervals t2, t3 and t4 represent the remainder of one cycle of operation. If, as shown in FIG. 10, a short is applied to the terminals of the A phase winding at a time when the current iM.sbsb.a is equal to a peak (referenced as some value Io), such as at the beginning of the interval t2 or the beginning of the interval t4 in FIG. 9, then the current locked in the inductance Ma will be clamped (ideally at the value Io) as shown by the dashed line 44 at the beginning of interval t2 in curve 40. The voltge Vb ' will also be clamped as represented by broken line 45, since this voltge is proportional to iM.sbsb.a. Текущий iM.sbsb.b станет линейным изменением (пунктирная линия 45), как показано в начале интервала t2 на кривой 41, вместо естественной затухающей синусоиды. Напряжение Va ' также будет линейным, как показано пунктирной линией 46, поскольку это напряжение пропорционально току iM.sbsb.a. The current iM.sbsb.b will become a linear ramp (broken line 45) as shown at the beginning of the interval t2 in curve 41, instead of following the natural damped sinewave curve. The voltage Va ' will also be a ramp, as represented by dashed line 46, as this voltage is proportional to the current iM.sbsb.a. В течение интервалов t2 и t4 энергия течет по поперечной оси, удобно представленной M.sbsb.b. Эта энергия в любой момент времени представлена 1/2 M (iM.sbsb.b)@2. Поскольку линейная рампа приводит к большему току, чем при затухающей синусоиде, то в Mb поступает большее количество энергии, чем в случае нормального затухания, когда энергии поля обмениваются каждую четверть рабочего цикла. . Эта дополнительная энергия поступает от механического входа в машину. During the intervals t2 and t4, energy is flowing into the cross axis conveniently represented by M.sbsb.b. This energy at any given time is represented by 1/2 M (iM.sbsb.b)@2. Since the linear ramp results in a greater current than would occur with the damped sinewave, then a greater amount of energy is caused to flow into Mb than would be the case in the normal decay, wherein the field energies are exchanged each quarter cycle of operation. This additional energy comes from the mechanical input to the machine. Если вычислить механическую мощность P в течение этого интервала времени, то окажется, что ##EQU4## Знак минус означает, что тормозной момент сопровождает генерацию электроэнергии. Мощность, поглощаемая резистором, будет равна ##EQU5##, а мощность PM.sbsb.b в Mb будет равна PM.sbsb.b = M (.omega.r Io)@2 t If the mechanical power P is calculated during this time interval it is found that ##EQU4## The negative sign implies a braking torque accompanies the electrical generation of power. The power absorbed by the resistor will be found to be ##EQU5## and the power PM.sbsb.b into Mb is found to bePM.sbsb.b = M (.omega.r Io)@2 t Сравнение этих двух последних уравнений с выражением для механической мощности показывает, что механическая мощность полностью учитывается, часть ее рассеивается, а часть накапливается в поле. Таким образом, за счет периодического замыкания выводов статора энергия может быть преобразована из входной механической энергии в энергию электрического поля. Это может позволить машине поддерживать свое поле без каких-либо внешних средств для хранения энергии. Comparing these last two equations with the expression for mechanical power shows that the mechanical power is totally accounted for, part being dissipated and part being stored in the field. Thus by periodic shorting of the stator terminals, energy can be transformed from mechanical input energy to electrical field energy. This can allow the machine to sustain its field without any external means for energy storage. Следует отметить, что при коротком замыкании ток и напряжение в некотором смысле «зажимаются» до тех пор, пока короткое замыкание не будет устранено. Результатом этого периодического действия является замедление частоты электрической цепи по отношению к частоте механического привода, что приводит к обычному явлению отрицательного скольжения. It will be noted that when the short is applied, the current and voltage are, in a sense, "clamped" until the short is removed. The result of this action on a periodic basis is to slow down the frequency of the electrical circuit with respect to the mechanical drive frequency, and this results in the usual negative slip phenomenon. Полная эквивалентная схема для однофазной машины была введена в аналоговый компьютер, и результаты (преобразование входной механической мощности для поддержания электрического поля) были проверены. ИНЖИР. 11 показана схема, используемая в аналоговом компьютере, на основе показаний на фиг. 5. Цепь 39 была добавлена, чтобы обеспечить переключатель для замыкания накоротко клемм фазы А, и цепь ограничения с диодами Зенера для поглощения энергии. Входная сторона цепи обмотки B опущена, потому что эта обмотка осталась разомкнутой, когда обмотка фазы A была закорочена. Влияние реактивного сопротивления рассеяния таково, что короткое замыкание не может быть почти таким же эффективным, потому что реактивное сопротивление рассеяния имеет тенденцию препятствовать протеканию энергии в квадратурное поле. При работе однофазной машины при реактивном сопротивлении на единицу больше примерно четырех процентов приведет к отказу в поддержании работы. Машина с таким низким реактивным сопротивлением рассеяния не была доступна во время подготовки этой заявки, поэтому результаты для однофазной машины не проверялись эмпирически. The complete equivalent circuit for a single-phase machine has been put onthe analog computer, and the results (conversion of mechanical input power to sustain the electrical field) verified. FIG. 11 shows the circuit used on the analog computer, based on the showing of FIG. 5. Circuit 39 was added to provide a switch for shorting the terminals of the A phase, and a clipping circuit with Zener diodes for absorbing the energy. The input side of the B winding circuit is omitted because this winding was left open when the A phase winding was shorted. The effect of leakage reactance is such that the short cannot be nearly as effective because the leakage reactance tends to prevent energy from flowing into the quadrature field. In a single-phase machine operation at a per unit reactance greater than about four percent will result in failure to maintain operation. A machine of such low leakage reactance was not available at the time of preparing this application, so the results for a single-phase machine were not empirically verified. Однако демонстрации с многофазными машинами и данные, полученные с помощью аналогового компьютера, показывают, что работа однофазной машины будет успешной, если будет получена машина с достаточно низким реактивным сопротивлением рассеяния. Следовательно, термин «асинхронная машина», используемый в прилагаемой формуле изобретения, охватывает как однофазные, так и многофазные машины. However the demonstrations with the plural-phase machines and the evidence obtained in conjunction with the analog computer indicates that the single-phase machine operation will be successful when a machine of sufficiently low leakage reactance is obtained. Hence the term "induction machine," as used in the appended claims, embraces both single-phase and plural-phase machines. Успешная работа с трехфазными машинами была легко достигнута, как упоминалось ранее. Причина такого доказанного успеха трехфазной машины может заключаться в том, что в каждом цикле в три раза больше «коротких» или полевых пополнений. Таким образом, несмотря на то, что реактивное сопротивление рассеяния снижает их эффективность, кумулятивного накопления достаточно для поддержания поля. Кроме того, успешно продемонстрирована работа с двумя изолированными обмотками трехфазной машины. Например, обмотки А и В машины 21, показанной на фиг. 12 можно использовать как две изолированные обмотки. Successful operation with three-phase machines has been readily obtained as previously mentioned. The reason for this proven success with a three-phase machine may be that there are three times as many "shorts" or field replenishments in each cycle. Thus even though the leakage reactance diminishes their effectiveness, the cumulative build-up is sufficient to sustain the field. Additionally, operation with two isolated windings of a three-phase machine has also been successfully demonstrated. For example, the A and B windings of the machine 21 shown in FIG. 12 can be used as the two isolated windings. Изучив фиг. 9 видно, что закорачивание выводов фазы А в периоды t2 и t4 приведет к перетеканию энергии в поперечное поле В. То есть как Vb ', так и iM.sbsb.b имеют один и тот же знак в течение этих интервалов, и, следовательно, мгновенная мощность равна положительно или в поле. Замыкание выводов фазы А в течение интервалов t1 и t3 приведет к большему распаду, поскольку Vb ' и iM.sbsb.b имеют противоположную полярность, и, таким образом, в это время энергия выходит из поля. Соответственно, время короткого замыкания терминала имеет решающее значение. It may be seen by examination of FIG. 9