Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2102
.pdf
необходимой для соответствия частоте цепи переменного тока, к которой они подключены.
В качестве альтернативы, первая цепь питания переменным током подключена к щеткам, расположенным на
одном коммутаторе, при этом закороченная система щеток, расположенных на втором коммутаторе,
вращается со скоростью, приблизительно синхронной со скоростью вращения первой цепи питания
переменным током. Вторая цепь питания переменного тока подключена к контактным кольцам, при этом
скорость вращения якоря изменяется в соответствии с требуемой частотой второй цепи питания переменного
тока. Опять же, если требуется преобразовать однофазный переменный ток в постоянный, описанная выше
машина модифицируется таким образом, что щетки, расположенные на контактных кольцах, подключаются к
однофазной цепи питания, щетки, расположенные на одном коммутаторе, подключаются к цепи постоянного
тока, а закороченные щетки, расположенные на другом коммутаторе, вращаются в том же направлении, что и
якорь, со скоростью, равной или почти равной удвоенной синхронной скорости, при этом якорь вращается с
синхронной скоростью.
Следует понимать, что вместо вращения якоря внешним вспомогательным двигателем он может оставаться
неподвижным, а щетки, контактирующие с коммутаторами, могут вращаться, и что в некоторых случаях
ненамотанный полевой магнит может быть снабжен вспомогательными полюсными наконечниками с
обмотками для облегчения коммутации. В случае, если такие вспомогательные полюсные наконечники не
используются и полевой магнит неподвижен, его следует заламинировать, а если они используются, полевой
магнит необходимо вращать вместе со щетками. Усовершенствованные машины могут использоваться для
преобразования постоянного тока с постоянным напряжением в постоянный ток с другим, также постоянным
напряжением, при этом отношение между двумя напряжениями может изменяться по желанию. На
прилагаемых чертежах фиг. 1 представлена электрическая схема, иллюстрирующая расположение машин и
подключенных к ним цепей. Для простоты предполагается, что машины являются биполярными, а якоря
вращаются вместе с коммутаторами и контактными кольцами, хотя изобретение в этих отношениях не
ограничивается.
Схема, показанная на рис. 1, включает в себя использование двух механически независимых друг от друга
машин, каждая из которых содержит якорь 1, снабженный пазами, в которые может быть помещена обмотка,
соединенная с коммутатором, который снабжен двумя комплектами щеток 8, 9 и 8a, 9a соответственно.
Полевой магнит 5 имеет довольно простую конструкцию и не содержит обмоток, а воздушный зазор между
якорем и полевым магнитом по всей его длине одинаков. Якоря приводятся в движение с помощью
небольших вспомогательных двигателей через любую подходящую передачу, как указано выше. Ток
постоянного напряжения от цепи питания 7 подается на одну машину через щетки 8 и вызывает ток
постоянной силы на щетках 9, которые смещены на 90 относительно щеток 8 и соединены со щетками 8a
второй машины, причем второй комплект щеток 9a этой последней машины соединен со второй цепью 10.
Таким образом, первая машина преобразует непрерывный ток при постоянном напряжении в непрерывный
ток постоянной силы, поскольку, если предположить, что ее якорь вращается с постоянной скоростью, то ток,
подаваемый на нее через щетки 8, будет создавать ампер-витки и магнитный поток, который, в свою очередь,
не создает электродвижущей силы между щетками 8, но создаст электродвижущую силу между щетками 9.
Во второй машине непрерывный ток постоянной напряженности, подаваемый на щетки 8а, аналогичным
образом преобразуется в непрерывный ток при постоянном напряжении на щетках 9». Соотношение между
постоянным напряжением и постоянной силой в каждой машине зависит от скорости вращения якоря. Таким
образом, изменяя скорость вращения якорей, предпочтительно только второй машины, можно получить
любое желаемое соотношение между двумя постоянными напряжениями. Для преобразования однофазного
переменного тока в многофазный или непрерывный ток может использоваться отдельная машина описанного
выше типа, снабженная коммутатором или коммутаторами и контактными кольцами. Схема преобразования
однофазного переменного тока в сбалансированный многофазный ток с той же частотой представлена на рис.
2. Якорь 1 снабжен тремя обмотками; одна из них соединена с коммутатором 3, снабженным двумя парами
щеток 8 и 9, расположенных на расстоянии 0,90 градуса друг от друга; вторая обмотка соединена через
контактные кольца 14 с однофазной цепью питания 7; а третья обмотка соединена через контактные кольца
15 с многофазной цепью 10, которая в примере показана как трехфазная цепь.
Две пары щеток 8 и 9 закорочены либо напрямую, либо через индуктивности 16. Две или даже три обмотки
могут быть объединены в одну. Предположим, что якорь вращается синхронно. Однофазный ток порождает
пульсирующий поток, который можно разложить на две равные составляющие, вращающиеся в
противоположных направлениях. Одна из составляющих потоков, допустим, равная 0 А, может считаться
неподвижной в пространстве, в то время как другая вращается с удвоенной синхронной скоростью. Далее мы
покажем, что стационарный поток подавляется, оставляя только вращающуюся составляющую, которая будет
соответствовать сбалансированному трехфазному распределению тока в обмотке, связанной со контактными
кольцами 15. Поток 0А можно разложить на две компоненты 0В и 0С, каждая из которых параллельна
диаметру, проходящему через щетку; 0В вызовет в цепи между щетками 8 ток, который, в свою очередь,
индуцирует поток также в направлении 0С. Последний вызовет в цепи между щетками 9 ток, который
индуцирует поток в направлении 0В и который, в соответствии с законом Ленца, будет стремиться подавить
поток 0В, который его породил.
Аналогичным образом поток 0 C будет подавлен или уменьшен до очень малого значения, едва достаточного
для поддержания тока короткого замыкания между щетками. Самоиндукция якоря, как правило, достаточна
для предотвращения возникновения переменных токов в цепи. При желании можно вставить индуктивности
16. Предположим теперь, что якорь вместо синхронного двигателя приводится в движение вспомогательным
асинхронным двигателем со скоростью, близкой к синхронной. Тогда токи, возникающие на двух парах щеток
8 и 9, перестанут быть непрерывными, а будут иметь низкую частоту и будут оказывать тот же эффект
подавления одной из составляющих потоков однофазного тока. Между парами щеток 8 и 9 также
индуцируются электродвижущие силы с частотой в два раза (или почти в два раза) превышающей частоту
цепи питания и создаваемые потоком, вращающимся со скоростью, вдвое превышающей скорость
синхронизма; однако они не вызовут сколько-нибудь значительного тока в обмотках якоря из-за своей
самоиндукции, и при необходимости, как уже говорилось, в соответствующие короткие замыкания можно
вставить индуктивности.
Данная машина может использоваться для преобразования однофазного переменного тока в
сбалансированный многофазный ток с переменной частотой и наоборот. Это может быть достигнуто двумя
способами, которые схематически показаны на рис. 3 и 4, и в обоих случаях якорь имеет три обмотки.
Согласно способу, показанному на рис. 3, однофазная цепь питания соединена через контактные кольца 14 с
одной обмоткой, вторая обмотка соединена с коммутатором 4, снабженным таким количеством
равноудаленных щеток 17, сколько фаз в многофазной цепи 10, причем одна щетка соединена с каждым
фазным проводником; третья обмотка соединена со вторым коммутатором 3, снабженным двумя парами
щеток 8 и 9, которые могут быть либо непосредственно закорочены, либо соединены через индуктивности 16.
Две или даже три обмотки могут быть объединены в одну. Якорь 1 вращается, как и прежде, с синхронной
скоростью или почти синхронной, щетки 8 и 9 неподвижны; щетки 17 удерживаются в неподвижном состоянии
или вращаются вокруг коммутатора 4 с помощью небольшого вспомогательного двигателя со скоростью,
которая может изменяться в соответствии с частотой, требуемой в цепи потребления 10.
В этом случае компонент вращающегося потока, создаваемый однофазным током, подавляется, в результате
чего другой компонент потока вращается со скоростью, вдвое превышающей синхронную скорость, или почти
равной ей. Если щетки 17, подключенные к многофазной цепи, неподвижны, они будут собирать
сбалансированный трехфазный ток, в показанном примере, имеющий частоту вдвое большую, чем частота
синхронизма; если же, наоборот, они вращаются в том же направлении, что и якорь, частота будет
уменьшаться и станет равной нулю, когда их скорость будет равна удвоенной скорости синхронизма. В
альтернативном способе, показанном на рис. 4, однофазная цепь питания соединена через щетки 8,
расположенные на коммутаторе 3, с одной обмоткой якоря 1, вторая обмотка якоря соединена с
коммутатором 4, на котором расположены две пары равноудаленных щеток 9 и 9а, которые соответственно
закорочены через индуктивности 16, а третья обмотка якоря соединена через контактные кольца 15 с
многофазной вторичной цепью.
Якорь 1 приводится в движение вспомогательным двигателем с переменной скоростью в зависимости от
частоты, которую необходимо получить в цепи потребления 10, щетки 8, подключенные к однофазной цепи
питания, неподвижны, а две пары закороченных щеток 9 и 9а вращаются вокруг коммутатора 4 со скоростью,
синхронной с однофазным током или близкой к ней. Пульсирующий однофазный поток является
стационарным и может быть разложен на два составляющих потока: один вращается по часовой стрелке, а
другой — против часовой стрелки. Если, например, закороченные щетки 9 и 9а вращаются по часовой стрелке
синхронно с однофазным током или почти синхронно, то составляющая магнитного потока, вращающаяся
также по часовой стрелке, будет подавлена, а другая составляющая магнитного потока, вращающаяся против
часовой стрелки, будет индуцировать между контактными кольцами 15 многофазную электродвижущую силу,
частота которой изменяется в зависимости от скорости вращения якоря. Данная машина может
использоваться для преобразования однофазного переменного тока в непрерывный ток.
Схема, принятая в данном случае, показана на фиг. 5, где однофазная цепь питания 7 соединена через
контактные кольца 14 с одной из трех обмоток якоря, вторая из которых соединена с коммутатором катушек 3,
на котором расположены две пары щеток 8 и 8a, соответственно закороченных, а третья обмотка соединена
со вторым коммутатором 4, на котором расположены две щетки 9, подключенные к вторичной цепи
непрерывного тока 10. Обмотки не обязательно являются отдельными и могут быть объединены в одну.
Якорь 1 вращается синхронно с однофазным током, щетки 9 неподвижны, а две пары закороченных щеток 8 и
8а вращаются с помощью вспомогательного двигателя в том же направлении, что и якорь, со скоростью,
равной или приблизительно равной удвоенной синхронной скорости. Из двух составляющих потоков, на
которые может быть разложен пульсирующий однофазный поток, один будет стационарным и будет
создавать непрерывную электродвижущую силу тока.
компонент, вращающийся со скоростью, вдвое превышающей скорость вращения компонента, будет
подавлен действием короткозамкнутых толчков 8. — Подробно описав и определив природу нашего
изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты