Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3409
.pdf
Конец рычага c, противоположный его неподвижной точке опоры, снабжен выступами или наконечниками g и
h, воздействующими на регулирующее устройство.
Поршень e снабжен пружиной i для осуществления его хода вниз. Насос снабжен выпускным клапаном k,
соединенным трубой 1 с распылительным клапаном двигателя.
Топливо заполняет бак mn и постоянно подается через входной патрубок n.
o — это всасывающий клапан насоса.
Он также выполняет функцию перепускного или обратного клапана, и его работа обозначается
соответствующим образом; однако обычно для этой цели предусмотрен специальный клапан меньшего
диаметра (2()).
Клапан o приводится в действие толкателем p, проходящим через дно резервуара m.
Шток p приводится в действие верхним плечом кривошипного рычага q, нижнее плечо которого имеет
достаточную ширину для того, чтобы им могли управлять два рычага r и s, расположенные рядом и
опирающиеся на два эксцентриковых шкива, закрепленных шпонкой на валу t.
Рычаги r и s имеют регулировочные винты X на верхнем конце для изменения люфта с рычагом q, а на конце
рычага расположены ролики, на которые воздействуют носики g и h.
Вал t, посредством рычага x и штока y, может вращаться центробежным регулятором двигателя.
На рисунках 1, 2 и 3 рычаг x находится в самом нижнем положении, соответствующем полной нагрузке
двигателя, а эксцентриковый шкив рычага r находится в крайнем левом положении, в то время как
эксцентриковый шкив рычага s находится в крайнем правом положении.
Оба эксцентрика установлены таким образом, что их центры диаметрально противоположны друг другу
относительно оси t.
На рисунках 4 и 5 рычаг x находится в самом верхнем положении, соответствующем отсутствию нагрузки на
двигатель, а положение двух эксцентриковых шкивов, несущих рычаги r и s, инвертировано относительно
вертикальной линии, проходящей через центральную линию вала t, и, таким образом, рычаг r перемещается в
крайнее положение вправо, а рычаг s — в крайнее положение влево.
В положении, представленном на рисунках 1, 2 и 3, рычаг r полностью задействован, и это действие
продолжается по всей длине носовой части g, при этом рычаг q останется в качающемся положении,
толкатель p и клапан o останутся в поднятом положении.
Указанный выступ или кулачок предназначен для работы в начале восходящего такта насоса и в большинстве
случаев примерно до первой половины этого такта.
Пока выступ или носовая часть удерживает клапан открытым, топливо вернется в бак, поскольку у него нет
давления, необходимого для прохождения через распылительный клапан.
При полной нагрузке, когда рычаг r приближается к носу g, указанный кулачок начинает действовать:
В полном объеме и через элементы p и q удерживает клапан o в поднятом положении, и топливо
возвращается в бак ma и не вытекает через клапан k и трубу 1 к распылительной форсунке. Поскольку
действие носового насоса длится примерно до половины 80-го хода поршня вверх, что эквивалентно 30-му
обороту главного вала, в течение указанного времени впрыск не происходит.
Таким образом, впрыск не начнётся до тех пор, пока носовая часть g не освободит рычаги v и q, чтобы они
могли откинуться назад и опустить клапан o на седло. Поскольку кулачок, поднимающий плунжерный насос,
установлен таким образом, что в этот момент происходит опережение вращения кулачкового вала на 7 1/20
оборота или вращения главного вала на 15 9J0 оборотов относительно мертвой точки, впрыск начинается, как
и требовалось, за 15 оборотов до мертвой точки.
Поскольку кулачок плунжера насоса имеет вылет 30°, а на плунжер еще воздействуют 15°, он будет поднят на
то же время с эффективным впрыском. Поскольку 15 градусов на распределительном валу эквивалентны 30
градусам на главном валу, очевидно, что впрыск 100 будет продолжаться в течение 15 градусов после
мертвой точки.
В положении, показанном на рисунках 4 и 5, выступ g и рычаг r не действуют, в то время как выступ h
оказывает максимальное воздействие и действует на протяжении всего хода насоса вверх, и топливо не
проходит через распылительный клапан.
Когда рычаг x немного опущен, рычаг s имеет больший люфт относительно носовой части 110 h, и,
следовательно, перепускной клапан o закроется позже, и часть топлива пройдет через распылительный
клапан, поскольку топливо поступает в распылительный клапан только тогда, когда клапан o закрыт.
1
15 При увеличении нагрузки на двигатель рычаг a дополнительно опускается с помощью регулятора Qr, после
чего в действие вступает рычаг r, приближающийся к выступу g. 120 Клапан остается приподнятым в начале
восходящего хода насоса, тем самым задерживая начало впрыска.
Но, поскольку эксцентрик, несущий рычаг 125 s, имеет больший эксцентриситет, чем эксцентрик, несущий
рычаг r, рычаг s перемещается на большее расстояние от носовой части h, и впрыск топлива начинается
позже, но его продолжительность увеличивается на 130 ...idad-soi — это «количество» — ei dfliVeredl-t:
распылительный клапан.
Если рычаг x опустить еще ниже, впрыск будет дополнительно задержан и продлен до тех пор, пока не будет
достигнуто положение, показанное на рисунках 1, 2 и 3, соответствующее максимальной нагрузке двигателя.
Винты для установки плитки u на верхнем конце рычагов r и s используются для дальнейшей регулировки
люфта указанных рычагов, чтобы достичь наилучших результатов при любом типе топлива или скорости
двигателя.
Чтобы получить ясное представление о работе указанного механизма, я объясню его на примере конкретного
случая.
Рассмотрим теперь случай четырехтактного двигателя, впрыск топлива в который происходит при полной
нагрузке от 15 градусов до верхней мертвой точки до 15 градусов после верхней мертвой точки, а также при
холостом ходе от 45 градусов до верхней мертвой точки.
Кулачок, вращающийся со скоростью, равной половине скорости вращения вала двигателя, снабжен
подъемной стороной, простирающейся на 30 градусов (2,5 градуса), что эквивалентно 60 градусам вращения
главного вала, и начинающейся за 45 градусов до верхней мертвой точки.
При полной нагрузке действие выступной опоры g приведет к тому, что топливо будет возвращаться в бак в
течение первой половины подъема насоса, а во второй половине, в течение 30 градусов вращения главного
вала, топливо будет проходить через распылительный клапан. Таким образом, инъекция будет производиться
за 15 градусов до и до градусов после мертвой точки.
При отсутствии нагрузки, когда действие выступа g отсутствует, впрыск начнется, как только плунжер начнет
подниматься, то есть за 45 градусов до верхней мертвой точки, и будет очень кратковременным, поскольку
выступ h, находясь вблизи своего максимального действия, снова откроет клапан o, позволяя топливу
проходить через распылительный клапан 4,5 лишь в той небольшой степени, которая необходима для
поддержания работы двигателя при отсутствии нагрузки.
Очевидно, что количество топлива, которое насос может подать за весь ход поршня, должно быть вдвое
больше, чем требуется при максимальной нагрузке двигателя.
Для достижения той же двойной регулировки могут быть предусмотрены и другие механические устройства,
например, фиксированные точки опоры для рычагов r и s 5,5 и два клина z и 2, расположенные между
установочными винтами u на верхнем конце указанных рычагов и нижним плечом рычага q, как показано на
рисунках 11–15.
Указанные клинья должны быть установлены таким образом, чтобы их действие было аналогично действию
эксцентриковых шкивов, на которых опираются рычаги r и s, и, таким образом, один из них имеет большую
часть на нижнем конце и уменьшает люфт, когда регулятор тянет стержень y, а другой имеет большую часть
на верхнем конце и увеличивает люфт, когда регулятор тянет тот же стержень y. Вместо выступов g и h',
удерживаемых рычагом c, могут быть предусмотрены два вращающихся кулачка 3 и 4, установленные на том
же валу b, что и кулачок a, как показано на рисунках 7–14.
В этом случае рычаг c, как показано на рисунке 1, следует заменить толкателем и роликом 5, как показано на
рисунке 6. 75 Указанные кулачки 3 и 4 установлены таким образом, чтобы их рабочая сторона
функционировала точно так же, как и выступы g и h, и, как и в предыдущем случае, кулачок 3 контролирует
начало впрыска 80, а кулачок 4 — его конец.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я 8,5
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_235361.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=235361&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB235361A
[]
[ibliotheek
д-лд. Eigendomr 2 4 JUL. 'L" is-,-- - fl Y u t,5A%,, 1R.... ---'........... i
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 5 мая 1924 года. № 11,097/24, i. lM AComplete Left: 3 марта 1925 г.
Окончательная версия принята к публикации: 18 июня 1925 года.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Улучшения в электроснабжении. Мы, Джон Энншоу Калверли из Уэрнсайда, Рибблтон, Престон, графство
Ланкашир, британский подданный, и Уильям Иден Хайфилд из 36,
Виктория-стрит, Вестминстер, Лондон, Юго-Запад, Великобритания, настоящим заявляет, что сущность
данного изобретения заключается в следующем: данное изобретение относится к аппарату, используемому
для преобразования переменного тока в постоянный или наоборот, такого типа, в котором обычная
многофазная система с относительно небольшим числом фаз, например, тремя, связана посредством ряда
трансформаторных сердечников с другой системой с существенно большим числом фаз, например,
тридцатью шестью, которая соединена с коммутирующим устройством и, таким образом, с системой
постоянного тока. Для удобства обсуждения система переменного тока с меньшим числом фаз будет
называться первичной системой, а система с большим числом фаз — основной системой. вторичная система,
причем эти термины используются для различения систем, а не для обозначения их функций.
В таких устройствах статические трансформаторы служат для умножения фаз и, как правило, также для
преобразования напряжения. Последняя функция имеет важное значение, поскольку данный тип аппарата
особенно приспособлен для производства сверхвысоковольтного постоянного тока, например, 100 000 вольт.
Для обеспечения связи с коммутирующим устройством обмотки, образующие его вторичную систему,
расположены таким образом, чтобы образовать симметричную замкнутую кольцевую обмотку, от которой
приблизительно на равном расстоянии друг от друга отходят отводы, ведущие к сегментам коммутатора. В
общем случае эти сегменты неподвижны, а коммутация осуществляется вращением щеток, движение которых
должно быть синхронизировано с переменным током во вторичной системе. [Цена 1/-] 235,361 ic
Преобразовательный аппарат
Поскольку две системы переменного тока имеют существенно различное количество фаз, очевидно, что по
крайней мере в одной из систем обмотки каждой фазы должны быть распределены по двум или более
сердечникам трансформаторов, посредством которых эти две системы соединены между собой. Изобретение
относится к конкретному типу трансформаторной системы, в которой обмотки каждой фазы первичной
обмотки распределены в нескольких g последовательно соединенных секциях, каждая из которых
расположена на отдельном сердечнике. Предпочтительно, чтобы количество сердечников было таким, чтобы
не было аналогичного распределения обмоток фазы во вторичной системе, то есть, либо для каждой фазы
вторичной системы был один сердечник, либо, если количество фаз в этой системе четное, для каждых двух
диаметрально противоположных фаз вторичной системы был один сердечник. При такой компоновке каждая
фаза вторичной системы может состоять из одной катушки или группы катушек на одном сердечнике, причем
эта катушка или группа аналогична катушке или группе 75 Торлинга каждой из других фаз.
Это значительно упрощает изготовление и изоляцию вторичных обмоток, что имеет важные преимущества,
особенно в тех случаях, когда данная система пропускает ток 80 В при высоком напряжении.
Оборудование, указанное выше, описано в технических характеристиках нашей продукции.
Патенты №№ 140 853, 160 824, 150 825 и 184 259. В последнем из упомянутых пунктов 85 описан пример, в
котором первичная система состоит из трех фаз, а вторичная — из тридцати шести фаз, и преобразование
осуществляется через промежуточное соединение из восемнадцати сердечников, объединенных в шесть
трехфазных трансформаторов, и указано; 235,361, что каждая из первичных фаз распределена по
одиннадцати сердечникам, причем все участки обмоток этой фазы соединены последовательно. В десяти из
сердечников, занятых обмотками одной основной фазы, также расположены участки обмоток, соединенные с
двумя другими фазами. Следует понимать, что на каждом из этих десяти сердечников соотношение между
числом витков двух основных секций должно быть отрегулировано таким образом, чтобы получить
результирующий эффект, соответствующий конкретной фазе вторичной системы, с которой связан данный
сердечник. Такое распределение первичных обмоток приводит к тому, что форма волны магнитного потока в
каждом сердечнике не имеет тесной связи с формой волны напряжения первичной системы и зависит от таких
условий, как насыщение железной цепи и реакция, вызванная током во вторичной обмотке, причем первая
присутствует при отсутствии нагрузки, а вторая является функцией величины 25) нагрузки на аппарат.
Эти условия создают трудности в обеспечении удовлетворительной работы аппарата, особенно в отношении
поддержания коэффициента напряжения и обеспечения удовлетворительной коммутации.
Относительная нестабильность формы волны магнитного потока в сердечнике трансформатора, пожалуй,
будет более понятна, если указать, что она связана с формой волны первичного напряжения при холостом
ходе только при условии, что сумма скоростей изменения потокосцеплений во всех участках первичной фазы
проходит цикл значений той же формы, что и первичное напряжение. Само по себе это не накладывает
никаких особых ограничений на скорость изменения магнитного потока в любом из большого числа
сердечников (например, одиннадцати), с которыми связана первичная обмотка на этой фазе. Приблизительно
симметричное соединение различных фаз первичной системы и группировка сердечников для образования
многофазных трансформаторных блоков оказывает определенное влияние на стабилизацию формы волны
магнитного потока, так что она может не сильно меняться от сердечника к сердечнику. Однако из
вышеприведенного объяснения ясно, и это было продемонстрировано с помощью осциллографа, что форма
волны магнитного потока в сердечнике существенно отличается от формы, которая получилась бы, если бы
она определялась первичным напряжением, приложенным к обмотке на одном сердечнике.
Аналогичным образом было показано, что форма потока в активной зоне сильно изменяется при различных
значениях нагрузки на аппарат.
':. Главным фактором, искажающим форму магнитного потока при холостом ходе, по-видимому, является
насыщение железных сердечников трансформаторов. Поскольку каждая фаза первичной обмотки состоит из
ряда секций, расположенных на разных сердечниках, в которых магнитные волны смещены по фазе
относительно друг друга, видно, что плотность магнитного потока в любом конкретном сердечнике достигает
значения, при котором магнитная проницаемость железа уменьшается в 75 раз, в то время как другие
сердечники, несущие обмотки в той же первичной фазе, находятся в состоянии, при котором магнитная
проницаемость имеет существенно более высокое значение. В результате этого происходит снижение
скорости изменения потока в тех ядрах, которые приближаются к насыщению, с соответствующим
увеличением скорости изменения потока в других ядрах, связанных с той же первичной фазой.
Соответственно, форма волны напряжения, генерируемого в участке 8 вторичной обмотки при отсутствии
нагрузки, имеет сглаживание в верхней части и более крутые склоны по бокам, чем волна первичного
напряжения. Очевидно, что при разных значениях первичного напряжения 9 этот искажающий эффект,
вызванный насыщением, будет меняться по степени, так что отношение напряжений при отсутствии нагрузки
не будет постоянным, а будет зависеть от значения первичного напряжения ú.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков, возникающих из-за неопределенности и
нестабильности формы волны магнитного потока в отдельных сердечниках многофазного преобразователя,
имеющего первичную и вторичную обмотки указанных типов, связанные с коммутирующим устройством на
вторичной стороне. Это достигается путем применения к каждому сердечнику устройства, при котором на этот
сердечник воздействует и поддерживается определенная форма волнового потока под воздействием
переменной электродвижущей силы, создаваемой каким-либо способом, внешним по отношению к первичной
и вторичной системам, и имеющей одинаковое значение для каждого сердечника и соответствующее фазовое
соотношение для различных сердечников. Волнообразная форма магнитного потока может подаваться на
каждый сердечник с помощью отдельной обмотки или с использованием вторичной обмотки или ее части.
Однако в каждом случае должны быть прямые соединения между обмоткой, к которой прикладывается
дополнительная ЭДС, и источником этой ЭДС, и важно, чтобы указанная обмотка и соединения имели низкое
сопротивление и самоиндукцию, чтобы форма волны ЭДС не искажалась существенно при прохождении тока,
независимо от формы этого тока, в пределах рабочей мощности машины.
Аналогично, источник (если это ЭДС) должен быть спроектирован таким образом, чтобы противостоять
искажающим воздействиям. 130-градусное напряжение и фаза напряжения во вторичной системе. Это
соединение со вторичной системой может быть осуществлено посредством ряда отводов, например, трех,
взятых от обмотки якоря 70 к точкам во вторичной системе, имеющим соответствующие значения потенциала
и фазы с точками отвода в якоре, причем эти точки расположены таким образом, чтобы обеспечить
симметричное многофазное соединение.
Подключение якоря синхронного двигателя к первичной системе также возможно.
быть использован. В такой схеме от якоря к клеммам или другим соответствующим образом расположенным
точкам первичной обмотки будет отведено количество отводов, равное числу 80 фаз первичной системы и
соответственно расположенное на некотором расстоянии друг от друга. Это позволяет двигателю получать
энергию непосредственно из основной системы, что, возможно, дает и другие преимущества. Поскольку
фазовый сдвиг между токами в первичной и вторичной системах будет приблизительно независим от
нагрузки, такое подключение двигателя к первичной системе не помешает поддержанию щеток в правильном
положении относительно токов вторичной системы. 95 В тех случаях, когда для целей данного изобретения к
каждому сердечнику трансформатора применяется дополнительная обмотка, желательно, чтобы она была
расположена таким образом, чтобы оказывать приблизительно одинаковое воздействие на всю вторичную
обмотку сердечника. Там, где последнее распределено по значительной длине ядра, дополнительный ветер...
Кроме того, руда должна быть распределена, а не сконцентрирована в одной точке по всей длине керна, или,
если она сконцентрирована, то должна располагаться ближе к середине руды, а не на одном из ее концов.
Аналогичные соображения следует учитывать и в случае, когда место дополнительной обмотки 110 занимает
часть вторичной обмотки. Эффект изобретения можно определить, рассмотрев сначала то, что происходит
без нагрузки, а затем то, что происходит под нагрузкой в преобразовательном аппарате, воплощающем
изобретение и включающем трехфазные первичные обмотки, расположенные на восемнадцати сердечниках,
как в примере, ранее упомянутом в сочетании с тридцатишестифазной вторичной обмоткой и третьей
обмоткой на каждом сердечнике, непосредственно соединенной с соответствующими точками на обмотке
якоря синхронного генератора, который приводит в действие 12:
l)ruslh gear, which- armature windingo also given three phase connection to appropriate points in all secondary
winding. Предполагая, что преобразование необходимо, многофазные ЭДС могут обеспечиваться отдельным
генератором переменного тока, приводимым в движение синхронно с вращением щеточного механизма, но их
также удобно получать с помощью отводов от обмотки якоря синхронного двигателя, приводимого в движение
щеточным механизмом, при условии, конечно, что этот двигатель имеет достаточную мощность для
пропускания дополнительного тока, который будет протекать через эти отводы.
В описании нашего патента №
150),825 и в соответствии со спецификацией №.
221,551 В описании предусмотрено наличие на 1,5 сердечниках трансформатора третьей обмотки, через
которую может подаваться переменный ток от внешнего источника, и в последней спецификации указано, что
внешним источником может быть просто 2) якорь синхронного двигателя, приводящего в движение щеточный
редуктор. Однако следует отметить, что описанные в данных спецификациях варианты расположения третьих
обмоток не соответствуют указанным выше требованиям, поскольку отсутствует прямая связь между
обмоткой якоря и каждой из катушек. Катушки фактически расположены таким образом, чтобы образовать
систему с тем же числом фаз 30, что и первичная обмотка, и каждая фаза включает в себя ряд секций,
распределенных по сердечникам таким образом, который точно соответствует распределению первичной
обмотки. Как указано в пункте 3.5, касающемся фиксации формы волны, дополнительная обмотка в этих
случаях не оказывает большего влияния, чем первичная обмотка.
Однако этот факт не препятствует тому, чтобы размещение обмоток способом, указанным в технических
условиях, обеспечивало полезные результаты, заключающиеся в том, что намагничивающий ток для
трансформаторов подается главным образом через третий комплект обмоток от синхронного двигателя, а
противо-ЭДС может быть создана во вторичной цепи и подана на коммутатор до подключения последнего к
системе постоянного тока.
Благодаря настоящему изобретению можно достичь и этих результатов, а также одновременно получить
другие указанные выше полезные эффекты.
Следует отметить, что для выполнения своей функции, которая является существенной для настоящего
изобретения, синхронный двигатель не соединен с первичной системой, а подключен к отдельной обмотке
или к вторичной системе. Даже если на сердечниках трансформатора предусмотрены дополнительные
обмотки 4(0) для прямого соединения с якорем синхронного двигателя, может быть предпочтительнее также
соединить обмотку якоря со вторичной системой, чтобы поддерживать соотношение между положением
щеток 235,361 4 235,861, достигаемое при переходе от переменного тока к постоянному; вторичная обмотка
без нагрузки не будет пропускать ток. Первичная обмотка должна обеспечивать подачу энергетического тока,
который под действием трансформаторов достигает синхронного двигателя и поддерживает его вращение.
Конструкция этого двигателя такова, что в обмотке якоря он генерирует напряжение, приблизительно равное
синусоиде, которое, в свою очередь, воздействует на каждый сердечник трансформатора волной магнитного
потока соответствующей формы. Регулируя возбуждение двигателя до нужного значения, можно обеспечить
подачу практически всего намагничивающего тока к трансформаторам.
Исходя из определенного значения и формы волны магнитного потока, создаваемого в каждом сердечнике
трансформатора под воздействием синхронного двигателя, определяется распределение противо-ЭДС для
первичных обмоток, а также значение и форма волны ЭДС вторичных обмоток.
При нагрузке на сторону постоянного тока прибора -25 В до достижения установившегося значения, через
щетки будет протекать ток постоянной величины, который путем коммутации будет преобразован в
переменный ток, имеющий приблизительно прямоугольную форму волны. В первичной цепи, для которой
предполагается, что приложенное напряжение имеет синусоидальную форму, будет протекать ток, который
также будет иметь приблизительно синусоидальную форму. Это определяется несколькими факторами, среди
которых первостепенное значение имеют распределение первичной обмотки и действие определенного
магнитного потока каждого сердечника на нее. Вследствие того, что секции этой обмотки соединены
последовательно и распределены по сердечникам, которые связывают их с секциями других фаз и имеют
потоки, различающиеся по фазе от сердечника к сердечнику, будет оказываться очень сильное
демпфирующее воздействие на гармоники, индуцированные в волне тока. Это действие усиливается за счет
воздействия на каждое ядро потока, имеющего определенную величину и форму волны, что способствует
поддержанию симметрии первичной системы в каждый момент времени.
Поскольку в первичной обмотке протекает ток, имеющий преимущественно синусоидальную форму, а во
вторичной обмотке — прямоугольную, отсюда следует, что одних этих токов недостаточно для обеспечения в
каждый момент времени баланса ампер-витков на сердечнике трансформатора. Однако, поскольку каждая
секция дополнительной обмотки напрямую соединена с якорем синхронного двигателя, через
дополнительную обмотку может протекать ток, имеющий форму волны, соответствующую балансу
ампер-витков на сердечнике, на котором эта обмотка расположена. Эта форма волны будет определяться
разностью форм волн первичного и вторичного токов, а также величинами намагничивающих токов,
подаваемых синхронным двигателем на трансформатор, и энергетическим током, отбираемым двигателем от
трансформатора. Эта форма, очевидно, будет состоять преимущественно из гармоник, при этом основная
волна будет иметь сравнительно малую амплитуду. 7.5 Что касается компенсации разницы между первичной
и вторичной энергией в ампер-витках, то работа синхронного двигателя в основном заключается в передаче
избыточной энергии, поступающей из одной фазы первичной системы в другую фазу, для восполнения
существующего там дефицита.
Поскольку общий объем энергии, поступающей в три основные фазы, может быть не совсем постоянной
величиной, 8 передача может сопровождаться небольшим накоплением энергии.
В отсутствие дополнительной обмотки или ее эквивалента, а также средств для подачи постоянного
магнитного потока на каждый сердечник трансформатора, баланс ампер-витков достигается за счет
искажения токовых волн в первичной и вторичной обмотках. Расположение основных обмоток, как указано
ранее (см. рис. 95), предотвращает протекание тока под воздействием сильной деформации материала.
Соответственно, искажающий эффект проявляется главным образом во вторичной системе и, как было
установлено, очень велик и мешает как коммутации, так и регулированию напряжения, искажая как волны
тока, так и волны напряжения, причем первое проявляется в виде пульсаций постоянного тока.
В тех случаях, когда сердечники трансформатора объединены в трехфазные группы, на каждой группе может
быть использована замкнутая обмотка, соединенная только с сердечниками 110 этой группы, как указано в
описании нашего патента № 184259, с целью обеспечения пути с низким сопротивлением для определенных
гармонических токов и, таким образом, экранирования вторичной цепи от определенного уровня искажений.
Однако, таким образом, можно экранировать только вторичную обмотку от гармоник, частота которых в три
раза или кратна трем частотам, составляющим 12 Гц от основной частоты. Закороченная обмотка, хотя и
имеет существенное преимущество, приведет к значительным искажениям, которые необходимо будет
устранить. На снимках, полученных с обмотки трансформатора с таким коротким замыканием, видно, что в
волне напряжения отчетливо проявляется гармоника, в пять раз превышающая основную частоту.
Настоящее изобретение обеспечивает 1.30 235,361 235,361 подавление или значительное снижение
значений гармоник в волновом напряжении вторичной системы путем поддержания соответствующей формы
волны для потока в каждом сердечнике. В этом случае действие дополнительных обмоток, соединенных с
внешним источником ЭДС, может быть выгодно дополнено действием короткого замыкания. обмотка, как
описано в описании нашего патента № 184259.
Рассмотрим в качестве примера ранее упомянутый случай восемнадцати сердечников, сгруппированных
вместе в шесть трехфазных трансформаторов. Дополнительные обмотки могут иметь соответствующее и
равное количество витков на каждом сердечнике, соединенных вместе в шесть групп «треугольник», от
каждой из которых отведены три соединения с тремя точками на обмотке якоря синхронного двигателя,
расположенными на расстоянии 120 электрических градусов друг от друга. Таким образом, от обмотки якоря
будет отведено восемнадцать отводов, причем отводы для разных групп будут расположены на расстоянии
друг от друга по окружности обмотки, соответствующем разности фаз магнитных потоков в разных группах
сердечников. В приведенном примере (30) это расстояние составит 10 градусов.
В связи с необходимостью сборки первичной обмотки каждого сердечника из участков, взятых из двух фаз 35
первичной системы, и в связи с тем, что в этих участках нельзя использовать доли витка, иногда невозможно
точно отрегулировать количество витков в участках первичной обмотки 40, чтобы получить точно правильное
значение результирующего ампер-витка первичной обмотки как по величине, так и по фазе.
Дополнительная обмотка, предусмотренная в соответствии с настоящим изобретением, имеет еще одно
преимущество: небольшие отклонения такого рода могут быть скорректированы действием тока в этих
дополнительных обмотках. Таким образом достигается более совершенная симметрия в системе,50 что
имеет важное значение для облегчения получения удовлетворительной коммутации.
Дата: 5 мая 1924 года. Р. Л. Кливер, дипломированный патентный поверенный, Кэкстон Хаус, 5 (восточный
корпус), Вестминстер, юго-западный район.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в электропреобразователях.
Мы, Джон Эрншоу Калверли из Уэрнсайда, Рибблтон, Престон, графство Ланкашир, подданные
Великобритании, и Витлиам Иден Хигитфилд из 36,
Виктория-стрит, Вестминстер, Лондон, юго-западный, британский подданный, настоящим заявляет о природе
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Данное изобретение относится к аппарату, используемому для преобразования
переменного тока в постоянный или наоборот, такого типа, в котором обычная многофазная система с
относительно небольшим числом фаз, например, тремя, соединена посредством ряда трансформаторных
сердечников с другой системой со значительно большим числом фаз, например, тридцатью шестью, которая
соединена с коммутирующим устройством и, таким образом, с системой постоянного тока. Для удобства
обсуждения система переменного тока с меньшим числом фаз будет называться первичной системой, а
система с большим числом фаз — вторичной системой; эти термины используются для различения систем, а
не для обозначения их функций.
В таких аппаратах статические трансформаторы служат для умножения фаз и, как правило, также для
преобразования напряжения. Последняя функция важна, поскольку данный тип аппарата особенно
приспособлен для производства сверхвысоковольтного постоянного тока, например, 100 000 вольт.
Для обеспечения связи с коммутирующим устройством обмотки, образующие вторичную обмотку,
расположены таким образом, чтобы образовывать симметричную замкнутую кольцевую обмотку.
Из которых приблизительно в равноудаленных точках берутся отводы, ведущие к сегментам коммутатора. В
целом эти сегменты неподвижны, а изменение проводимости осуществляется вращением щеток, движение
которых должно быть синхронизировано с изменением тока во вторичной системе.
Поскольку две системы переменного тока имеют существенно различное количество фаз, очевидно, что по
крайней мере одна из систем должна иметь обмотки каждой фазы, распределенные по двум или более
сердечникам трансформаторов, через которые эти две системы соединены между собой. Изобретение
относится к конкретному типу трансформаторной схемы, в которой каждая фаза первичной системы имеет
обмотки, распределенные в нескольких последовательно соединенных секциях, каждая из которых
расположена на отдельном сердечнике.
Предпочтительно, чтобы количество сердечников было таким, чтобы не было аналогичного распределения
обмоток фазы во вторичной системе, то есть, либо на каждую фазу вторичной системы приходился один
сердечник, либо, если количество фаз в этой системе четное, на каждые две диаметрально противоположные
фазы вторичной системы приходился один сердечник 1,5. При такой компоновке каждая фаза вторичной
системы может состоять из одной катушки или группы катушек на одном сердечнике, причем эта катушка или
группа аналогична катушке или группе, образующим каждую из других фаз.
Это значительно упрощает изготовление и изоляцию вторичных обмоток, что имеет важные преимущества,
особенно в тех случаях, когда данная система пропускает ток высокого напряжения.
Устройства, указанные выше, описаны в технических условиях наших патентов № 140 853, 150 824, 150 825 и
184 259. В дальнейшем обсуждении настоящего изобретения целесообразно использовать пример,
описанный в последнем из указанных описаний, применив для этой цели рисунки 1, 2 и 3 прилагаемых
чертежей, которые соответствуют рисункам указанного описания, а рисунок 4 схематически иллюстрирует
применение настоящего изобретения к этому примеру. На рисунке 1 представлена схема, показывающая
расположение первичных обмоток. На рисунке 2 представлена векторная диаграмма, показывающая фазовое
соотношение токов, возникающих во вторичных обмотках на различных сердечниках; на ней также показано
фазовое соотношение магнитного потока в сердечниках. На рисунке 3 представлена схема расположения
вторичных обмоток и некоторых дополнительных обмоток; вторичные обмотки показаны сплошными линиями,
а дополнительные — пунктирными.
На этих чертежах числа от 1 до 18 (обведены кружками), а также числа с буквенным индексом А, обозначают
тридцать шесть фаз вторичной обмотки, соотношение этих фаз показано на рисунке 2.
Цифры от 1 до 18 также используются на рисунке 1 и в других местах для обозначения сердечников
трансформаторов, на которых расположены соответствующие вторичные фазные обмотки. Эти восемнадцать
сердечников входят в состав шести трехфазных трансформаторов, которые показаны на схеме на рисунке 1 и
повторяются на этом рисунке трижды, чтобы на каждой из трех схем указать путь тока одной из трех
первичных фаз.
В каждом случае этот путь простирается от клеммы 7() на верхней клемме, обозначенной соответственно A, B
и C, через обмотки, расположенные на одиннадцати сердечниках, до клеммы, обозначенной буквами Al, B1 и
Cl. Очевидно, что первичные обмотки любого из 75 трансформаторов должны быть расположены таким
образом, чтобы обеспечить трехфазное соотношение между магнитными потоками в его сердечниках. Это
можно сделать путем соответствующего выбора количества витков из разных первичных фаз, которые
должны быть поданы на каждый сердечник. Видно, что трехфазный трансформатор, содержащий сердечники
1, 7 и 13, снабжен одной первичной обмоткой на каждом сердечнике, в то время как другие трансформаторы
имеют первичную обмотку, состоящую из двух секций из разных фаз. Соответственно, каждая основная фаза
включает обмотки, соединенные последовательно на одиннадцати сердечниках, а на десяти из этих
сердечников расположены также 90 участков обмоток, соединенных с одной из двух других фаз.
Следует понимать, что на каждом из этих десяти сердечников соотношение между числом витков двух
первичных секций 95 должно быть отрегулировано таким образом, чтобы результирующий эффект
соответствовал конкретной фазе вторичной системы, с которой связан данный сердечник. Такое
распределение первичных обмоток приводит к тому, что форма волнового потока в каждом сердечнике не
имеет тесной связи с формой волнового потока первичной системы и зависит от таких условий, как
насыщение железной цепи и реакция, вызванная током во вторичной обмотке, причем первая присутствует
при отсутствии нагрузки, а вторая является функцией величины нагрузки на аппарат. Эти условия 110
создают трудности в обеспечении надлежащей работы аппарата, особенно в отношении поддержания
коэффициента напряжения и обеспечения надлежащей коммутации. 115 Относительная нестабильность
формы волны магнитного потока в сердечнике трансформатора, возможно, будет более понятна, если
указать, что она связана с формой волны первичного напряжения на нагрузке 120 только при условии, что
сумма скоростей изменения потокосцеплений во всех участках первичной фазы должна проходить через цикл
напряжений той же формы, что и первичное напряжение.
Это само по себе не накладывает никаких особых ограничений на скорость изменения потока в любом из
большого числа сердечников (например, одиннадцати), с которыми связана первичная обмотка на этой фазе.
Приблизительно симметричное соединение различных фаз первичной системы и группировка сердечников
для образования многофазных трансформаторных блоков оказывает определенное влияние на стабилизацию
формы волны магнитного потока, так что она не может сильно изменяться от сердечника к сердечнику.
Однако из приведенного выше объяснения ясно, и это было продемонстрировано с помощью осциллографа,
что форма волны магнитного потока в сердечнике существенно отличается от формы, которая получилась бы,
если бы она определялась первичным напряжением, приложенным к обмотке на одножильном сердечнике
115 Ом. Аналогичным образом было продемонстрировано, что форма магнитного потока в сердечнике сильно
изменяется при различных значениях нагрузки на прибор.
Главным фактором, искажающим волну магнитного потока при холостом ходе, по-видимому, является
насыщение железных сердечников трансформаторов. Поскольку каждая фаза первичной обмотки состоит из
ряда секций, расположенных на разных сердечниках, в которых волны магнитного потока смещены по фазе
относительно друг друга, видно, что плотность магнитного потока в любом конкретном сердечнике достигает
значения, при котором магнитная проницаемость железа быстро уменьшается: 30 в то время, когда другие
сердечники, несущие обмотки в той же первичной фазе, находятся в состоянии, когда магнитная
проницаемость имеет существенно более высокое значение. В результате этого происходит снижение
скорости изменения потока в тех ядрах, которые приближаются к насыщению, с соответствующим
увеличением скорости изменения потока в других ядрах, связанных с той же первичной фазой.
Соответственно, форма волны напряжения, генерируемого в участке вторичной обмотки при отсутствии
нагрузки, имеет сглаживание в верхней части и более крутые склоны по бокам, чем волна первичного
напряжения. Очевидно, что при разных значениях первичного напряжения степень искажения, вызванного
насыщением, будет меняться, так что отношение напряжений при отсутствии нагрузки не будет постоянным, а
будет зависеть от значения первичного напряжения.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков, обусловленных неопределенностью и
неустойчивостью формы волны магнитного потока в отдельных сердечниках многофазного
трансформаторного устройства, имеющего первичную и вторичную обмотки указанных типов, связанные с
коммутирующим устройством на вторичной стороне. Согласно изобретению, это достигается путем
приложения к каждому сердечнику 6(0) устройства, благодаря которому на этот сердечник воздействует и
поддерживается определенная форма волнового потока под воздействием переменной электродвижущей
силы, создаваемой каким-либо способом, внешним по отношению к первичной и вторичной системам, и
имеющей одинаковое значение для каждого сердечника, а также соответствующее фазовое соотношение для
различных сердечников. Форма магнитного потока может подаваться на каждый сердечник с помощью
отдельной обмотки или с использованием вторичной обмотки 770 или ее части. Однако в каждом случае
Соседние файлы в папке патенты