Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2594
.pdf
[0003]
Дата проведения Конвенции (США) > 13 июля 1923 г.
219,
025
[0004]
Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 12 июля 1924 года.
№ 16789 J24. Заявка принята; 4 июня 1925 г.
[0005]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
[0006]
Усовершенствования в системах распределения электроэнергии.
[0007]
Мы, компания British Thomson-Houston Company Limited, британская компания с зарегистрированным офисом
по адресу: Crown House, Aldwych, London, W.C. 2, 5 (правопреемники Дэвида Чандлера Принса,
проживающего по адресу: 202, Wendell Avenue, Schenectady, New York, United States of America, гражданина
Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
[0008]
Наше настоящее изобретение относится к системам 15 распределения электроэнергии, в которых требуется
преобразовать постоянный ток одного напряжения в постоянный ток другого напряжения.
[0009]
В системах, предполагающих передачу больших объемов электроэнергии на значительные расстояния, стало
обычным делом использовать высоковольтные переменные токи.
Одним из преимуществ такой системы, делающих ее особенно подходящей для распределения
электроэнергии, является сравнительная простота аппаратуры, необходимой для преобразования
генерируемого низковольтного тока в высоковольтный для передачи и, в свою очередь, для преобразования
передаваемого высоковольтного тока в низковольтный, пригодный для использования.
[0010]
Давно признано, что система передачи постоянного тока высокого напряжения имеет определенные
преимущества перед системой переменного тока, однако полностью реализовать эти преимущества не
удалось из-за невозможности непосредственного генерирования желаемого высокого напряжения и
отсутствия подходящего оборудования для эффективного преобразования передаваемого постоянного тока
высокого напряжения в напряжение, пригодное для использования.
[0011]
Одна из целей нашего настоящего изобретения — создание простого и эффективного устройства, способного
преобразовывать постоянный ток любого напряжения в постоянный ток любого другого желаемого
напряжения, причем одно из этих напряжений может быть достаточно высоким, чтобы обеспечить
экономичную передачу постоянного тока на большие расстояния.
[0012]
Уже предлагалось преобразовывать низковольтный постоянный ток в переменный с помощью
электронно-разрядных устройств или термоэлектронных ламп, преобразовывать 55 переменный ток в
высокое напряжение, выпрямлять высоковольтный переменный ток с помощью термоэлектронных
выпрямителей, передавать выпрямленный высоковольтный ток в удаленную точку, там преобразовывать его
в высоковольтный 60 переменный ток с помощью термоэлектронной лампы и преобразовывать
высоковольтный переменный ток в низковольтный переменный ток для непосредственного использования
или для выпрямления с целью получения постоянного тока 65 желаемого напряжения.
[0013]
Еще одной целью нашего изобретения является создание аппарата, с помощью которого один или несколько
этапов, указанных в описанной системе, могут быть выполнены более эффективно, чем это было возможно
ранее.
[0014]
При работе выпрямителя, а также в системе преобразования постоянного тока в переменный, желательно
избегать кратковременных колебаний постоянного тока в периоды изменения пути его протекания.
Обычно это достигается с помощью какого-либо последовательного реактивного сопротивления.
Это реактивное сопротивление, равное 80°, если количество используемых фаз не превышает четырех,
обычно очень велико для совершаемой им работы, поскольку оно подвержено насыщению постоянным током.
85
[0015]
Ещё одной целью нашего изобретения является создание средства, позволяющего значительно уменьшить
величину используемого последовательного реактивного сопротивления.
[0016]
В соответствии с изобретением a 90
[0017]
[Цена указана.]
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_219026.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=219026&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB219026A
[0001]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
[0002]
219,026
[0003]
Дата проведения конвенции (США): 13 июля 1923 года.
[0004]
Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 12 июля 1924 года.
№ 16790 j24.
Заявка принята к рассмотрению; 25 июня 1925 г.
[0005]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
[0006]
Усовершенствования в системах распределения электроэнергии.
[0007]
Мы, компания British Thomson-Houston Company Limited, британская компания, зарегистрированный офис
которой находится по адресу: Crown House, Aldwych, London, W.C. 2, 5 (правопреемники Эрнста Фредерика
Вернера Александерсона, проживающего по адресу: Adams Avenue, Schenectady, New York, 8, и Альберта
Германа Миттага, проживающего по адресу: Springfield Avenue, 12, Schenectady, Schenectady County, New
York, Соединенные Штаты Америки, граждане Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем о
характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении: ■—■
[0008]
Наше настоящее изобретение относится к системам распределения электроэнергии, в которых требуется
преобразовать постоянный ток одного напряжения в постоянный ток другого напряжения.
[0009]
В системах, предполагающих передачу больших объемов электрической энергии на значительные
расстояния, стало обычным делом использовать переменный ток высокого напряжения.
Одним из преимуществ такой системы, делающих ее особенно подходящей для распределения
электроэнергии, является сравнительная простота аппаратуры, необходимой для преобразования
генерируемого низковольтного тока в высоковольтный для передачи, а затем для преобразования
передаваемого высоковольтного тока в низковольтный, пригодный для использования.
[0010]
Давно признано, что система передачи постоянного тока высокого напряжения имеет определенные
преимущества перед системой переменного тока, однако полностью реализовать эти преимущества не
удалось из-за невозможности непосредственного генерирования желаемого высокого напряжения и
отсутствия подходящего оборудования для эффективного преобразования передаваемого постоянного тока
высокого напряжения в напряжение, пригодное для использования.
[0011]
[Pn'ce Is.]
[0012]
Одна из целей нашего изобретения — создание простого и эффективного устройства, способного
преобразовывать постоянный ток любого напряжения в постоянный ток любого другого желаемого
напряжения, причем одно из этих напряжений может быть достаточно высоким, чтобы обеспечить
экономичную передачу постоянного тока на большие расстояния.
[0013]
Уже предлагалось преобразовывать 55 низковольтный постоянный ток в переменный ток с помощью
электронно-разрядных устройств или термоэлектронных ламп, преобразовывать переменный ток в высокое
напряжение, выпрямлять высоковольтный переменный ток с помощью термоэлектронных выпрямителей,
передавать выпрямленный высоковольтный ток в удаленную точку, где он преобразуется в высоковольтный
переменный ток с помощью термоэлектронной лампы, и преобразовывать высоковольтный переменный ток в
низковольтный переменный ток для непосредственного использования или для выпрямления с целью
получения постоянного тока желаемого напряжения.
[0014]
Еще одной целью нашего изобретения является создание аппарата, с помощью которого один или несколько
этапов, указанных в описанной системе, могут быть выполнены более эффективно, чем это было возможно
ранее. 75
[0015]
Для обеспечения максимальной эффективности работы термоэлектронной лампы желательно, чтобы в
периоды протекания тока его величина быстро возрастала от нуля до максимального желаемого значения,
оставалась на этом уровне большую часть периода, а затем быстро снижалась до нуля.
Иными словами, импульсы тока, проходящие через клапан, должны иметь форму, по существу,
прямоугольной волны.
В тех случаях, когда клапан используется для преобразования постоянного тока в переменный, который
должен передаваться или использоваться в обычных аппаратах переменного тока, следует предусмотреть
средства для преобразования этих токовых волн прямоугольной формы в синусоидальную.
С другой стороны, если
[0016]
2
[0017]
219,026
[0018]
Полученный переменный ток должен быть немедленно преобразован в напряжение и выпрямлен; нет
необходимости изменять форму волны, наоборот, более плавный постоянный ток может быть получен, если
на выпрямитель подаются импульсы тока прямоугольной формы, чем при подаче синусоидальных волн.
[0019]
Настоящее изобретение использует хорошо известное свойство устройств электрического разряда, пластина
и цепи управления которых расположены таким образом, чтобы взаимодействовать друг с другом, —
генерировать переменный ток.
Используется множество таких устройств, и в схемах управления этих устройств предусмотрены средства,
которые будут описаны ниже, для подачи на управляющие электроды напряжения, которое выводит
напряжение, индуцированное в схемах управления 20, из цепей пластин, и для генерации импульсов тока в
форме, близкой к прямоугольной.
Эти импульсы тока затем передаются непосредственно на выпрямитель, который преобразует генерируемый
переменный ток в постоянный.
[0020]
Изобретение проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, на которых на фиг. 1 и 1А-5 включительно
схематически показаны четыре различных варианта схемного соединения 30, посредством которых наше
изобретение может быть реализовано.
[0021]
На рис. 1 показана система, в которой постоянный ток от сети 1 и 2 подается через анодные цепи
термоэлектронных ламп 3 и 4 на первичную обмотку 5 трансформатора, имеющего вторичную обмотку 6,
противоположные выводы которой соединены с анодами ртутного выпрямителя 7.
40 Основной провод постоянного тока 1 подключен к средней точке 8 обмотки 5, а основной провод 2
подключен к катодам ламп, так что импульсы тока, подаваемые на обмотку 5 двумя лампами, протекают через
обмотку 5 в противоположных направлениях.
[0022]
Управление клапанами осуществляется требуемым образом посредством напряжений, подаваемых на их
сетки, которые питаются от вторичной обмотки 6.
Для этой цели соединения 50 включают трансформатор 9, первичная обмотка которого подключена к
клеммам обмотки 6.
Клеммы вторичной обмотки трансформатора 9 соединены с сетками вентилей 3, 55 и 4 через резисторы 10, а
средняя точка вторичной обмотки трансформатора 9 соединена с катодами вентилей 3 и 4 через реактивное
сопротивление 11 и резистор !
2.
[0023]
60
Нагрузочная цепь, к которой подается выпрямленный ток от выпрямителя 7, подключается от средней точки
вторичной обмотки 6 через нагрузочные устройства 13 любого подходящего типа к катоду 14 65 выпрямителя
7.
Ток для нагрева катодов ламп 3 и 4 может подаваться с помощью трансформатора 15, первичная обмотка
которого подключена к клеммам вторичной обмотки 6.
[0024]
При запуске описанной системы 70 ток может быть сначала подан на катоды ламп 3 и 4 от батареи 16
посредством выключателя 17.
Затем постоянный ток может подаваться на вентили посредством переключателя 18 75, который сначала
замыкается при контакте 19, чтобы резистор 20 был включен последовательно с источником постоянного тока
для предотвращения накопления аномально высоких напряжений в главном трансформаторе.
80 Затем выпрямитель 7 можно запустить, подав необходимое пусковое напряжение на пусковые электроды
через выключатель 21 и трансформатор 22.
Как только устройство начнет работать, переключатель 18 можно перевести в положение 23 для
разъединения резистора 20, переключатель 17 можно перевести в указанное положение для разъединения
батареи 16, а переключатель 21 разомкнуть.
[0025]
Частоту производимых колебаний 90 можно определить с помощью конденсатора 24, подключенного к части
или ко всей первичной обмотке 5.
При работе системы описанного типа для ее эффективной и удовлетворительной функционирования
необходимо, чтобы ток начинал протекать через один клапан до того, как он будет полностью прерван в
другом клапане.
Это требует, чтобы положительные напряжения, подаваемые на сетки 100 вентилей, опережали напряжения,
индуцированные во вторичной обмотке 6.
Желаемое повышение напряжения может быть обеспечено путем включения конденсатора в цепь с
первичной обмоткой трансформатора 9.
В схеме воздухораспределительной системы 105, показанной на рис.
Этот конденсатор 25 подключен к цепи через трансформатор 26 с целью понижения тока и, таким образом,
позволяет использовать конденсатор меньшей емкости.
110
[0026]
Для обеспечения наиболее удовлетворительной работы системы рассматриваемого типа необходимо
предотвратить кратковременные колебания постоянного тока, подаваемого в периоды, когда ток передается
от одного клапана к другому.
[0027]
Этого можно добиться, включив последовательно с источником постоянного тока реактивное сопротивление,
которое поглощает разность потенциалов в 120 Ом между источником постоянного тока и напряжением на
обмотке трансформатора плюс падение напряжения на вентиле.
Для использования на низких частотах такое реактивное сопротивление должно соответствовать типу 125 с
железным сердечником, а при насыщении постоянным током оно должно быть чрезмерно большим.
Также желательно использовать реактивное сопротивление в выходной цепи, которое также, если на него
действует постоянный ток 130 Ом, является реактивным сопротивлением.
[0028]
219,026
[0029]
3
[0030]
Насыщенность должна быть высокой.
Однако, объединив реактивные сопротивления 27 и 28 на одном сердечнике, можно значительно уменьшить
требуемые размеры.
Два реактивных сопротивления намотаны таким образом, что постоянные составляющие двух протекающих
токов нейтрализуют друг друга, и эти составляющие тока не оказывают насыщающего воздействия на
сердечник.
[0031]
10
Описанная нами система специально адаптирована для преобразования постоянного тока высокого
напряжения в постоянный ток более низкого напряжения, но с тем же успехом может быть использована для
получения противоположного результата.
Разумеется, следует понимать, что указанные типы вентилей и выпрямителей носят исключительно
иллюстративный характер, и что могут быть использованы и другие эквивалентные типы.
Отношение напряжения постоянного тока, подаваемого на нагрузку, будет приблизительно равно отношению
числа витков первичной обмотки 5 к числу витков вторичной обмотки 6.
Мы обнаружили, что в системе, подобной описанной нами, на первичную обмотку могут подаваться импульсы
тока в форме, близкой к прямоугольной, что приведет к подаче аналогичных импульсов на выпрямитель.
Потенциалы контроллера, подаваемые на сетки клапанов, также должны иметь форму, по существу,
прямоугольной волны, что обеспечивает наиболее эффективную работу клапанов. 35 Потенциалы,
создаваемые между клеммами вторичной обмотки 6, имеют желаемую форму волны, но использование
конденсатора 25 для получения желаемого угла вывода приводит к изменению формы волны, так что форма
волны потенциала, приложенного к трансформатору 9, существенно отличается от желаемой. Однако
возникающая таким образом нерегулярность формы волны корректируется реактивным сопротивлением 11 в
цепях сети, так что форма волны, подаваемая на сети, может быть практически идентична форме волны,
создаваемой на клеммах вторичной обмотки 6.
[0032]
В расположении, показанном на рис.
Желаемый угол вывода 1A 50 достигается путем последовательного соединения резистора 29 и реактивного
сопротивления 30 между клеммами вторичной обмотки 6 и подключения первичной обмотки трансформатора
9 к клемме реактивного сопротивления 30.
[0033]
В данном описании и в последующих пунктах формулы изобретения мы использовали выражение «по
существу прямоугольная форма волны» не в строгом геометрическом смысле, а для описания волны, которая
нарастает до своего максимального значения и затухает гораздо быстрее, чем синусоида, и имеет то, что
обычно называют плоской вершиной.
[0034]
Одной из характерных особенностей описанной системы ■65 является то, что она не преобразует постоянный
ток в переменный, а затем обратно в постоянный ток в обычном смысле.
Хотя на клеммах вторичной обмотки 6 возникает переменное напряжение, основная передача энергии
осуществляется посредством тока, который течет только в одном направлении через каждые две половины
волны, и каждая половина вторичной обмотки пропускает ток только в одном направлении через каждые две
половины волны.
В положительной полуволне токи во вторичной обмотке имеют магнитное направление, противоположное
току в первичной обмотке, тогда как в отрицательной полуволне (80°) в обеих половинах обмотки практически
не протекает ток. Магнитное равновесие трансформатора обеспечивается противоположным действием двух
постоянных токов, причем токи в первичной и вторичной обмотках обратно пропорциональны числу витков в
этих обмотках.
[0035]
Система, показанная на рис. 2, отличается от системы на рис. 1 главным образом тем, что вместо
термоэлектронных клапанов 3 и 4 используется ртутный паровой клапан 29.
Этот клапан, помимо обычных анодов 30, снабжен вспомогательными электродами 31, которые выполняют
функцию, аналогичную функции сеток термоэлектронных клапанов. Точная форма потенциальной волны,
подаваемой на вспомогательные электроды 31 в данном случае, не имеет такого же значения, как в случае
термоэлектронных ламп. Как только ток начинает течь к одному из анодов 30 100, потенциал, приложенный к
соответствующему электроду 31, практически не оказывает влияния на ток. В данном случае требования к
управлению заключаются в том, что потенциал одного из электродов 31 105 должен быть положительным,
чтобы позволить току начать протекать к соответствующему аноду незадолго до того, как ток к другому аноду
упадет до нуля, а потенциал вспомогательного электрода должен быть отрицательным в момент, когда ток к
соответствующему аноду упадет до нуля, чтобы предотвратить немедленное возобновление тока к этому
аноду. Эти требования могут быть удовлетворены с помощью показанной схемы возбуждения
вспомогательных электродов 115, при этом необходимое опережение положительных потенциалов,
подаваемых на электроды 31, обеспечивается конденсатором 32, который в данном случае включен
последовательно с первичной обмоткой трансформатора 9.
В этом случае регулирующее реактивное сопротивление 11 системы, показанной на рис. 1, может быть
опущено. Однако в цепи управления следует включить резистор 33 125 для ограничения тока, протекающего к
вспомогательным электродам. Частоту генерируемых колебаний можно определить с помощью емкости 24,
подключенной к клеммам 130.
[0036]
4
[0037]
219,026
[0038]
первичной обмотки 5.
Конденсатор 24, подключенный таким образом, также способствует уменьшению токов через два плеча
клапана 29 до нуля в желаемые 5 моментов времени.
[0039]
На рис. 3 показано применение нашего изобретения к трехфазной системе.
Здесь ток из сети постоянного тока 1 и 2 подается через вентили 34, 35 и 36 на первичную обмотку 37
трехфазного трансформатора, соединенного по схеме «звезда».
Вторичные обмотки 38 этого трансформатора соединены по схеме «Y» с трехфазным выпрямителем 39.
Пятнадцать вторичных обмоток 38 также подают ток на обмотки синхронного конденсатора 40, который
устанавливает частоту колебаний или коммутации постоянного тока, подаваемого на первичную обмотку. 20
Синхронный конденсатор снабжен возбуждающей обмоткой 401, которая, как показано на рисунке, может
удобно питаться от выходной стороны выпрямителя при наличии регулирующего последовательного
резистора 411 25. Синхронный конденсатор может быть запущен с помощью двигателя, питаемого током от
сети 1 и 2, который при необходимости может также обеспечивать начальный ток возбуждения для обмотки
30 401. Ток для возбуждения сеток ламп 34, 35 и 36 также подается от синхронного конденсатора через
фазовращатель 41 для обеспечения желаемого угла опережения. В данном случае соединения сетевых
цепей выполнены так же, как и в системе на рис. 1, за исключением того, что вместо однофазного
трансформатора 9 используется трехфазный трансформатор 42.
[0040]
40
В этой системе, как и в системах, показанных на рис. 1 и 2, ток протекает только в одном направлении через
каждую из основных обмоток трансформатора. Таким образом, очевидно, что преобразование энергии с
входной стороны системы на выходную осуществляется однонаправленными токами, а не переменными, и
что осуществляемое преобразование не включает в себя изменение постоянного тока на переменный в том
смысле, в котором такое преобразование обычно понимается.
[0041]
На фиг. 4 показана еще одна модификация нашего изобретения, в которой 55 клапанов 43 и 44 относятся к
магнетронному типу.
В данном случае управление осуществляется посредством магнитного поля, создаваемого током,
используемым для нагрева. Для достижения желаемого управления в данном случае 60 на катоды вентилей
подается постоянный ток, на который накладывается переменный потенциал такой величины, что в течение
полупериодов, когда переменный потенциал 65 направлен в ту же сторону, что и потенциал постоянного тока,
нагревающий ток полностью прерывает ток через вентиль, тогда как в течение чередующихся полупериодов
ток будет протекать. 70
[0042]
Постоянный ток для нагрева катодов во время нормальной работы системы может быть получен с помощью
генератора постоянного тока 45, приводимого в движение двигателем постоянного тока 46.
Двигатель 75 46 может получать ток от выходной стороны системы через соединительный провод 47.
Управляющие токи могут подаваться на катоды ламп 43 и 44 от клемм 80 вторичной обмотки 6 через
Соседние файлы в папке патенты