Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4047
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_248117.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=248117&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB248117A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Мы, Джон Эрншоу Калверфилд, проживающий по адресу: Уэрнсайд, Рибблтон, Престон, Ланкашир, гражданин
Великобритании, и Уильям Иден Хаймфилд, проживающий по адресу: Виктория-стрит, Вестминстер, Лондон,
юго-запад, гражданин Великобритании, настоящим заявляем, что сущность данного изобретения заключается
в следующем: данное изобретение относится к устройствам, используемым для преобразования переменного
тока в постоянный или наоборот, в которых обычная многофазная система, как правило, с относительно
небольшим числом фаз, например, тремя, связана через ряд трансформаторных сердечников с другой
многофазной системой, которая может иметь значительно большее число фаз и подключена к
коммутирующему устройству и, следовательно, к системе постоянного тока. Для удобства обсуждения
упомянутая выше система переменного тока будет рассматриваться как основная система, а остальные:
Систему будут называть вторичной системой, причем эти термины используются для того, чтобы отличать
систему, а не для указания на ее функции.
Для обеспечения связи с коммутирующим устройством обмотки вторичной системы расположены таким
образом, чтобы образовывать симметричное замкнутое кольцевое обмотку! из которых в приблизительно
равноудаленных точках берутся отводы, ведущие к коммутаторным сегментам. В целом эти сегменты
являются стационарными, и распространенная мутация осуществляется посредством вращения. Движение
должно быть синхронизировано с чередованием CMU Rent во второй системе CLAV.
Оборудование, на которое ссылается указанное выше, описано в разделе «Технические характеристики» —
Цена!
1]
- 1, 2489117 Патенты №№ 140,853, 150,824, 150,825 и 184,259.
При работе преобразовательного аппарата такого типа первичная обмотка gn 4,5 каждого сердечника
трансформатора будет, при наименьших из удовлетворительных условий эксплуатации, пропускать ток,
имеющий приблизительно синусоидальную форму. Предположим, что нагрузка на стороне постоянного тока
50e аппарата стабильна. В этом случае через щетки будет проходить ток постоянной величины f, который
будет преобразован путем коммутации в переменный ток f, имеющий приблизительно прямоугольную форму
волны. Для достижения и поддержания указанных условий синусоидальной формы тока в первичной обмотке
и прямоугольной формы тока в выводах, ведущих к сегментам коммутатора, необходимо решить проблему,
заключающуюся в том, что если форма тока во вторичной обмотке каждого сердечника трансформатора
соответствует форме тока в соединениях между этим участком вторичной обмотки и сегментами коммутатора,
то в каждый момент времени не будет наблюдаться баланса ампер-витков на сердечнике из-за действия этих
двух обмоток.
В настоящем изобретении 70 трудность решается путем обеспечения обходной цепи для каждого участка
вторичной обмотки, причем эта цепь имеет такие характеристики, что она пропускает ток, имеющий форму
волны, по существу равную разности между синусоидальной волной и прямоугольной волной, упомянутой
ранее. В то же время, схема пропускания оказывает значительное сопротивление прохождению
синусоидальной волны основной частоты. Таким образом, дата подачи заявки: декабрь. 10, 1924. № 29,674/
24.
25 июля 1925 г. № 18965/25, Один полный левый: октябрь. 12, 1925.
Завершено: 4 марта 1926 г.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 29674, 1924 г. н.э.
Усовершенствования в электропреобразователях.
i4 i ii i 1 i i 1 i Ji -11 1 i 11 - i f i 1 1 i 1 fi24,i17 баланс ампер-витков во всех точках, находящихся в руках, на
вспомогательном трансформаторе, где уровень существует в каждом сердечнике трансформатора, нет
положений для поглощения или выдачи, и, таким образом, искажение волновых форм, выходящее из
количества энергии, воспроизводящего ток и ЭДС в основной вторичной цепи, которые в противном случае
были бы соизмеримы с величиной 70, предотвращается. Следует отметить, что при прохождении через
каждую секцию вторичной системы ток байпаса представляет собой определенное количество электрической
энергии, и поэтому необходимо предусмотреть средства для поглощения и отдачи энергии, представленной
всеми гармоническими токами. В результате этого видно, что количество энергии, представленное в цепи,
зависит от тока обхода в каждый момент времени. Поскольку общее количество энергии, представленное
токами в обходной цепи, будет стремиться ограничить себя токами, представленными в обходной цепи, в то
время как только небольшая часть тока основной частоты будет протекать через эту цепь.
Встречается путем организации средств для передачи энергии между обходными цепями. Таким образом,
будет видно, что основная энергия между шунтирующими цепями. Вторичная обмотка трансформатора
обеспечивает путь низкого импеданса для токов основной частоты 85 и высокого импеданса для токов
гармоник высокой частоты, в то время как в обходной обмотке на вспомогательном трансформаторе,
образующем обходные цепи обмоток, существуют противоположные условия. 90, расположенные
соответствующим образом на сердечниках трансформатора или группе монотонных токов в обходных цепях
трансформаторов. Наиболее удовлетворительной представляется схема, при которой значение тока,
сгруппированного на сердечнике трансформатора, сводится к нулю или к малому значению, в котором в
каждый момент времени используется однофазный трансформатор с обходным контуром, имеющий на
каждом сердечнике ампер-витки, обусловленные гармониками с таким образом сформированными
гармониками относительно их соответствующих выходных значений, что дает аналогичное действие
относительно количества витков и, таким образом, сгруппированных как основная частота, потоковая волна
относительно их соответствующих фаз в существующей основной и вспомогательной вторичной системах, так
что общее количество сердечников трансформатора будет иметь приблизительно 100 ампер-витков из-за
обходного тока основной частоты, так что ток в любой момент времени приблизительно равен нулю. Действие
обходных цепей. Чтобы понять, что это подразумевает, следует также помнить, что прямоугольный волновой
фильтр для защиты основного трансформаторного сердечника от гармонических потоков, а именно от
синусоидальной волны той же частоты, что и основной ток, образованной для поддержания в этом сердечнике
первичного тока и бесконечного ряда приближений к синусоидальной волне потока.
Гармоники, амплитуды которых быстро увеличиваются по мере увеличения их частоты. Приведенное выше
описание гармоник, возникающих между основной и гармоническими токами, может потребовать
модификации в определенных случаях, когда схема включает в себя... Часть вторичной системы,
соответствующая каждому сердечнику основного трансформатора, в соответствии с настоящими условиями
не совсем соответствует предполагаемым.
Изобретение, включающее вторичную обмотку. Например, одна или несколько обмоток сердечника и
байпасная обмотка, соединенные параллельно обмоткам основного трансформатора, при этом вторичная
обмотка и сердечники соединены таким образом, чтобы обеспечить низкое сопротивление трансформатору.
Деление тока токов с частотой, равной трем, между этими двумя параллельными цепями в три раза или
кратно трем, определяется следующими соображениями: основная частота v. Это будет 5,5. Поскольку
вторичная обмотка на корпусе, если имеется дополнительная замкнутая кольцевая обмотка, основной
сердечник трансформатора соединен обмотками типа, описанного в Спецификации нашего патента №
184259, предназначен для отдачи и приема подаваемой энергии. Затем, из-за наличия тока основной частоты,
представленного дополнительной обмоткой, ветвь основной частоты, но не в значительной степени
вторичной системой, которая расположена на 125 гармонических частот, будет иметь тенденцию
обеспечивать высокое сопротивление для основной частоты гармоник во вторичной обмотке, так что такой ток
будет протекать через обмотку на основной частоте трансформатора.
На остальных обмотках, как основной, так и обходной вторичной обмотках 130 248,117, могут быть сохранены
в основных обмотках.
Помимо выполнения указанных ранее функций обхода и фильтрации, вспомогательный трансформатор
может использоваться и для других целей. Например, он может содержать дополнительную обмотку,
предпочтительно с небольшим числом фаз, к которой может быть подключен синхронный двигатель,
приводящий в движение коммутирующую передачу; и эта же или дополнительная обмотка может
использоваться для подачи всего или части намагничивающего тока, необходимого для главного
трансформатора. Последний упомянутый результат (1,5) можно удобно получить путем перевозбуждения
синхронного двигателя таким образом, чтобы, получая энергию от основной трансформаторной системы для
выполнения своей механической работы, он обеспечивал намагничивающий ток через тот же набор обмоток.
Использование вспомогательного трансформатора таким образом имеет то преимущество, что изменения
фазы тока двигателя соответствуют изменениям фазы вторичного тока, благодаря чему коммутационный
механизм автоматически поддерживается в правильном фазовом соотношении с коммутируемым током.
Одновременно можно получить соответствующее значение напряжения для синхронного двигателя.
Последний пункт особенно важен в тех случаях, когда аппарат используется совместно со
сверхвысоковольтным постоянным током.
Подключение синхронного двигателя к вспомогательному трансформатору имеет дополнительное
преимущество: в случае возникновения небольших остаточных гармонических ампер-витков, воздействующих
на сердечники вспомогательного трансформатора из-за неровностей обмоток или других причин,
балансирующие ампер-витки могут обеспечиваться обмоткой, соединенной с синхронным двигателем, а
энергия, представленная остаточными ампер-витками, может поглощаться синхронным двигателем при
выполнении работы или передаваться им на другие фазы байпасной обмотки. Несоответствия указанного
типа могут возникать из-за сложности разделения основной системы на секции, каждая из которых содержит
соответствующее количество оборотов, поскольку, конечно, нельзя использовать доли оборотов.
Хотя в предыдущем описании обходная обмотка рассматривалась так, как если бы она была непосредственно
проводяще соединена с замкнутой кольцевой вторичной обмоткой в нескольких равноудаленных точках, во
многих случаях предпочтительнее использовать индуктивное соединение между основной вторичной
обмоткой и обходной обмоткой. Это можно сделать, добавив к каждому основному сердечнику
трансформатора дополнительную обмотку, которую мы можем назвать компенсирующей обмоткой, не
имеющую проводящего соединения ни с первичной, ни со вторичной обмоткой, но непосредственно
соединенную с участком обходной обмотки. При таком расположении 70.
Между этими секциями нет необходимости в дополнительном соединении. Каждая компенсирующая обмотка
со своей байпасной обмоткой образует отдельную цепь с потерями. Следует отметить, что данная схема i5
практически эквивалентна проводящему соединению, которое до сих пор предполагалось в описании. В то же
время это имеет определенные практические преимущества; например, напряжение обмоток 80 на
вспомогательном трансформаторе не зависит от напряжения вторичной обмотки, и количество обходных
секций нужно лишь уравнять с -.
количество сердечников основного трансформатора 8b s-vstem, а не количество секций ii вторичной обмотки.
Кроме того, компенсирующие обмотки могут быть соединены группами, каждая из которых включает три
обмотки, образующие треугольник, способный действовать как путь с низким импедансом для гармоник в три
раза и кратных трехкратной основной частоте, так что компенсирующие обмотки занимают место
дополнительных обмоток, упомянутых ранее в связи с нашим патентом № 184259; При такой конфигурации
синхронный двигатель может быть подключен к одному из этих треугольников компенсирующих обмоток
таким образом, что его ток не нужно передавать через вспомогательный трансформатор. Для этой цели
предпочтительно выбирать такую схему, обмотки которой расположены на главных сердечниках
трансформатора, каждый из которых имеет свою первичную обмотку 10I, питаемую только от одной части
первичной системы. Использование этих отдельных компенсирующих обмоток обеспечивает возможность
альтернативной общей схемы, в которой отсутствуют отдельные первичные обмотки на главных сердечниках.
Затем первичные обмотки размещаются на вспомогательном трансформаторе (который должен быть
соответствующего увеличения размера), а компенсирующие обмотки образуют связь между первичной
системой и основными трансформаторами.
С другой точки зрения, компенсирующие обмотки можно рассматривать как первичные обмотки, которые были
модифицированы с помощью вспомогательного трансформатора таким образом, чтобы они могли пропускать
значительные гармонические токи без существенного искажения формы волны тока во внешней первичной
системе. — Хотя в приведенном выше описании вспомогательный трансформатор был назван «отдельной
конструкцией», следует отметить, что в некоторых случаях он может быть выполнен «в составе основной
конструкции трансформатора» путем использования группы основных сердечников для питания
вспомогательных обмоток. Например, если первичная система трехфазная, а сердечники главного
трансформатора сконструированы в три группы фаз, на каждой из которых первичная обмотка состоит только
из одной фазы первичной системы, то в качестве вспомогательного трансформатора можно использовать эту
группу сердечников (размеры которых должны быть определены с учетом их функций как главного, так и
вспомогательного трансформатора).
;t5' Пример реализации изобретения будет описан далее в связи с устройством kLind, описанным в описании
нашего патента № 184259, упомянутого ранее. В данном случае -. Первичная система состоит из трех фаз, а
вторичная — из тридцати шести фаз, преобразование осуществляется через промежуточный узел из
восемнадцати сердечников, объединенных в шесть трехфазных трансформаторов. Указано, что каждая из
первичных фаз распределена по одиннадцати сердечникам, причем все секции обмоток каждой из фаз
соединены последовательно.
В десятом вопросе: среди сердечников, занятых обмоткой одной первичной фазы, также имеются отдельные
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. Каждая фаза вторичной системы состоит из одной катушки или группы
катушек на одном сердечнике, причем эта катушка или группа аналогична катушке или группе, образующим
каждую из других фаз.
В соответствии с настоящим изобретением! Вспомогательный трансформатор, используемый в данном
случае, представляет собой трехфазный трансформатор, имеющий на каждом сердечнике одиннадцать
обмоток. Эти три катушки расположены таким образом, что образуют восемнадцать групп, каждая из которых
соответствует одному из сердечников основного трансформаторного блока. На каждом из этих сердечников
находится компенсирующая обмотка, от которой отводятся соединения к соответствующему обходному
участку. Три из этих секций состоят из одной катушки, а остальные пятнадцать — из двух катушек, взятых из
разных сердечников вспомогательного трансформатора. Группировка и размеры отдельных катушек будут
аналогичны тем, которые используются для первичных обмоток основных трансформаторов. В случае этих
первичных обмоток трехфазное питание распределяется по восемнадцати сердечникам, которые для этой
цели преобразованы в восемнадцатифазную систему, три фазы которой соответствуют фазам внешней
первичной системы и каждая образована одной катушкой, в то время как остальные пятнадцать равномерно
распределены по фазовым углам между этими тремя фазами и каждая образована двумя катушками.
В обходной системе восемнадцатифазная компенсирующая обмотка, каждая фаза которой состоит из
одинакового числа витков, преобразуется в трехфазную систему с помощью восемнадцати обмоток, три из
которых соответствуют трем компенсирующим обмоткам, расположенным на расстоянии 120 друг от друга, и
каждая образована одной катушкой, в то время как остальные фазы представлены составными обмотками.
Следует отметить, что количество витков в составных обмотках будет различаться от фазы к фазе, при этом
пропорции выбираются таким образом, чтобы для каждой из промежуточных фаз получить одинаковое
результирующее количество витков при геометрическом сложении двух компонентов под углом 120°.
На трех сердечниках вспомогательных трансформаторов расположены три одинаковые катушки, которые
вместе образуют трехфазную систему, подключенную к клеммам синхронного двигателя (от которого
приводятся в движение гайки) и, таким образом, служат связующим звеном для передачи энергии и тока
усиления между основными трансформаторами и синхронным двигателем.
Датировано 8 декабря 1924 года.
Р. Л. Кливер, дипломированный патентный поверенный, комната 108, Какстон-Хаус (восточный корпус),
Вестминстер, Лондон, юго-запад 1.
10t) ЭКИФИКАЦИЯ.
№ 18965, 1925 г. н.э.
- Усовершенствования в электропреобразователях. Мы, Джон Эрншоу Калверли из Уэрнсайда, Риблтон,
Престон, Ланкашир, подданный Великобритании, и Уильям Энд Хигфилд из Виктория-стрит, 30,
Я, Вейстминстер, Лондон, Юго-Западный Лондон, гражданин Великобритании, настоящим заявляю, что
сущность данного изобретения заключается в следующем: Данное изобретение относится к аппарату,
используемому для преобразования переменного тока в постоянный или наоборот, типа P----1- ... Для
удобства обсуждения упомянутая выше система переменного тока будет называться первичной системой, а
другая система — вторичной системой; эти термины используются для различения систем, а не для
обозначения их функций.
Для обеспечения связи с коммутирующим устройством обмотки, образующие 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.
Устройства, указанные выше, описаны в технических условиях наших патентов №№ 140 853, 150 824, 150 825
и 184 259. Когда преобразовательное устройство такого типа работает, первичная обмотка каждого
сердечника трансформатора при наиболее благоприятных условиях эксплуатации будет пропускать ток,
имеющий приблизительно синусоидальную форму. Предполагая, что нагрузка на стороне прямого тока
аппарата стабильна, через щетки будет протекать ток постоянной величины, который будет
преобразовываться путем смешивания в переменный ток, имеющий приблизительно прямоугольную форму
волны. Для достижения и поддержания указанных условий синусоидальной формы тока в первичной обмотке
и прямоугольной формы тока в выводах коммутатора необходимо справиться с трудностью, заключающейся в
том, что если форма волны тока во вторичной обмотке на каждом сердечнике трансформатора соответствует
форме волны тока в соединениях между этим участком вторичной обмотки и коммутатором, то в каждый
момент времени не будет наблюдаться баланса ампер-витков на сердечнике, обусловленного действием этих
двух обмоток.
В нашей заявке на патент. В заявке № 29674, поданной 10 декабря 1924 года, проблема решается путем
создания обходной цепи для каждого участка вторичной обмотки, причем эта цепь имеет такие
характеристики, что позволяет пропускать ток с волновой формой, по существу равной разности между
синусоидальной и прямоугольной волнами, упомянутыми ранее. В то же время 70 обходная цепь оказывает
значительное сопротивление прохождению синусоидальной волны основной частоты. Таким образом, во всех
точках цикла достигается баланс ампер-витков в каждом сердечнике трансформатора, что приводит к
искажению формы волны как тока, так и ЭДС.
Во вторичной цепи предотвращается возникновение ситуаций, которые в противном случае могли бы
произойти.
Следует отметить, что прохождение 80 обходного тока представляет собой определенное количество
электрической энергии, и поэтому необходимо предусмотреть средства для передачи или отвода от
вторичной цепи количества энергии 85, представленного в каждый момент времени обходным током.
Поскольку суммарное количество энергии, представленное токами во всех обходных цепях аппарата в любой
момент времени, равно нулю, указанное выше требование может быть удовлетворено путем организации
средств для передачи энергии между обходными цепями.
Придание указанных ранее характеристик обходным цепям 95 и устройство для передачи энергии между ними
осуществляется в соответствии с вышеупомянутым применением путем формирования обходных цепей
обмоток, расположенных соответствующим образом, на сердечниках трансформатора или группы
трансформаторов. В указанной заявке изложены схемы таких обмоток и способы их соединения как
проводящим, так и индуктивным способом 105 с основными обмотками. Предлагаемое изобретение касается
дальнейшего расположения обмоток, образующих обходные цепи. Для такой компоновки могут
использоваться различные группы сердечников трансформаторов 110, но в целом, как и в случаях, описанных
в предыдущем заявлении, наиболее удовлетворительной представляется компоновка, в которой
используется один многофазный трансформатор. В варианте 115, разработанном в соответствии с
настоящим изобретением, все обходные обмотки соединены вместе, образуя замкнутую обмотку, так что
обмен энергией между обмотками может происходить 120 как проводящим путем, так и вместо индуктивного
воздействия через сердечники трансформатора.
Вспомогательный трансформатор, соответственно, имеет замкнутую обмотку с числом отводов 125, от
которых осуществляется подключение либо к одной из основных обмоток, либо к отдельной компенсирующей
обмотке на каждом из сердечников основного трансформатора. Число витков в обмотках (Y) и их
расположение на сердечниках вспомогательного трансформатора выбраны таким образом, что относительно
системы основной частоты между точками отвода всегда существует потенциальная зависимость как по
амплитуде, так и по фазе, соответствующая зависимости, существующей между теми точками обмоток
основных трансформаторов, с которыми соединены точки отвода.
В общем случае число фаз во вторичной обмотке будет четным, а число сердечников основного
трансформатора будет равно половине числа фаз вторичной обмотки. Соответственно, необходимо
предусмотреть на обмотке вспомогательного трансформатора количество отводов, равное числу
сердечников.
Соответственно, при графическом представлении потенциалов точек отбора проб (относительно системы
основной частоты) эти потенциалы будут представлены рядом точек, расположенных на равном расстоянии
друг от друга по окружности, но занимающих в общей сложности лишь половину окружности. В общем случае,
эти точки будут разделены на группы, симметрично расположенные по окружности. Например, в случае, когда
основные трансформаторы состоят из нескольких трехфазных блоков, удобно расположить вспомогательные
обмотки таким образом, чтобы потенциалы точек отвода были представлены тремя группами, равномерно
расположенными по окружности. В качестве примера приведем случай вторичной обмотки, имеющей
тридцать шесть фаз, расположенных на восемнадцати сердечниках, образующих основную
трансформаторную группу. Вспомогательный трансформатор имеет трехфазную конструкцию, а
вспомогательные обмотки имеют восемнадцать отводов, расположенных в трех группах по шесть, причем их
потенциалы графически представлены тремя группами точек на окружности, центры каждой группы находятся
на расстоянии 120° друг от друга, а точки каждой группы — на расстоянии 100° друг от друга.
Для достижения такого соотношения между точками отвода, как правило, необходимо будет сформировать
каждый участок обмотки между парой смежных точек отвода, состоящих как минимум из двух секций,
расположенных на разных сердечниках вспомогательного трансформатора. Станет понятно, как с помощью
этого метода и соответствующего выбора количества витков в секциях можно получить желаемое
соотношение потенциалов в точках отвода.
- В тех случаях, когда на основных трансформаторах используются отдельные компенсирующие обмотки, они
могут быть сгруппированы в замкнутые дельта- или кольцевые обмотки, от точек подключения которых
выводы соединены с отводами обмоток вспомогательных трансформаторов.
- Как указано в предыдущей заявке, синхронный двигатель, приводящий в движение коммутирующую
передачу, может быть выгодно соединен со вспомогательным трансформатором. В данном случае это можно
сделать, соединив клеммы обмотки якоря синхронного двигателя с соответствующими отводами байпасной
обмотки. В некоторых случаях, например, когда напряжение байпасной обмотки не подходит для двигателя,
может потребоваться предусмотреть отдельную обмотку на вспомогательном трансформаторе для передачи
энергии двигателю и, при необходимости, для отвода намагничивающего тока от двигателя к
вспомогательному и основному трансформаторам. Для запуска синхронного двигателя может потребоваться
отдельное подключение первичного источника питания. При необходимости эти соединения 85 могут быть
выполнены через обмотки вспомогательного трансформатора.
Подключение синхронного двигателя к вспомогательному трансформатору q90 будет иметь преимущество в
том, что поможет поддерживать надлежащее фазовое соотношение между различными частями обмотки
этого трансформатора и корректировать любые незначительные отклонения от симметрии 9,5 в
потенциальном соотношении точек отвода, например, те, которые могут возникнуть из-за невозможности
получить точно правильное количество витков для каждого из участков 100 байпасной обмотки. В некоторых
случаях для аналогичных целей может быть целесообразно предусмотреть на трансформаторе отдельную
замкнутую кольцевую или дельта-обмотку, в которой может циркулировать ток, позволяющий 105
ампер-виткам на нескольких сердечниках уравновешиваться без искажения магнитного потока.
Датировано 25-м днем июля 1925 года.
Р. Л. Кливер, дипломированный патентный поверенный, комната 108, Кэкстонский блок (Восточный корпус),
Вестминстер, Лондон, юго-западный квартал.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в электропреобразователях.
Мы, Джон Э. Арно Кэлвфри, графство, подданный Великобритании, и Уильям Уэрнсайд, Рибблтон, Престон,
Ланкашир, Вестминстер, Лондон, юго-западный район, подданный Великобритании, настоящим заявляем о
характере данного изобретения и о том, каким образом оно должно быть выполнено, что должно быть
подробно описано и установлено в следующем заявлении: Данное изобретение относится к используемому
аппарату.
для преобразования переменного тока в постоянный или наоборот, при котором обычная многофазная
система, как правило, состоящая из относительно небольшого числа фаз, например, трех, связана
посредством нескольких сердечников трансформатора с другой многофазной системой, которая может
состоять из значительно большего числа фаз и соединена с коммутирующим устройством и, следовательно, с
системой постоянного тока. Для удобства обсуждения упомянутая выше система переменного тока будет
называться первичной системой, а другая система — вторичной системой; эти термины используются для
различения систем, а не для обозначения их функций.
Для обеспечения связи с коммутатором обмотки, образующие вторичную обмотку, расположены таким
образом, чтобы образовывать 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 изменением тока во вторичной системе.
Аппараты, указанные выше в пункте 4f, описаны в технических характеристиках нашей продукции.
Патенты №№ 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, при этом
На рисунках 4–6 схематически показано применение настоящего изобретения на примере. 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 эти числа с буквенным индексом А
обозначают тридцать шесть фаз вторичной обмотки, взаимосвязь этих фаз показана на рисунке 2. Цифры от 1
до 18 из набора "70" также используются на рисунке 1 и в других местах для обозначения сердечников
трансформаторов, на которых расположены соответствующие вторичные 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 верхней клеммы, обозначенной A, B и .0
соответственно, через обмотки, расположенные на одиннадцати сердечниках 85, до клеммы, обозначенной Al,
B' и Cl.
Становится ясно, что первичные обмотки любого из трансформаторов должны быть расположены таким
образом, чтобы обеспечить трехфазное соотношение между магнитными потоками в его сердечниках. 90 Это
можно сделать путем соответствующего выбора количества витков из различных первичных фаз, которые
будут применены к каждому сердечнику. Как видно, трехфазный трансформатор, содержащий сердечники 95,
11, 7 и 13, снабжен одной первичной обмоткой на каждом сердечнике; у других трансформаторов первичная
обмотка образована из двух секций от разных фаз. Соответственно, каждая из 100 основных фаз включает
обмотки, соединенные последовательно на одиннадцати сердечниках, причем на десяти из этих сердечников
также расположены участки обмоток, подключенные к одной из двух других фаз. 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 I1.0, с которой связан данный сердечник.
При работе преобразовательного оборудования такого типа первичная обмотка каждого сердечника
трансформатора в наиболее удовлетворительных условиях эксплуатации будет пропускать ток, имеющий
приблизительно синусоидальную форму. Предполагая, что нагрузка на стороне постоянного тока аппарата
стабильна, через щетки будет протекать ток постоянного значения 120 В, который будет преобразован путем
коммутации в переменный ток, имеющий приблизительно прямоугольную форму волны. Для достижения и
поддержания указанных условий синусоидальной формы тока 1'-5 в первичной обмотке и прямоугольной
формы тока в выводах коммутатора необходимо решить проблему, заключающуюся в том, что если форма
тока во вторичной обмотке на каждом сердечнике трансформатора соответствует форме тока в соединениях
между этим участком вторичной обмотки и коммутатором, то в каждый момент времени не будет происходить
баланс ампер-витков на сердечнике из-за действия этих двух обмоток.
В настоящем изобретении эта трудность решается путем создания обходной цепи для каждого участка
вторичной обмотки, причем эта цепь обладает такими характеристиками, что позволяет пропускать ток,
имеющий форму волны, по существу равную разности между синусоидальной и прямоугольной волнами,
упомянутыми ранее. В то же время обходная цепь оказывает значительное сопротивление прохождению
синусоидального сигнала основной частоты. Таким образом, на каждом сердечнике трансформатора
достигается баланс ампер-витков во всех точках цикла, что позволяет избежать искажений формы тока и ЭДС
во вторичной цепи, которые в противном случае возникли бы.
Следует отметить, что прохождение обходного тока представляет собой определенное количество
электрической энергии, и поэтому необходимо предусмотреть средства для передачи или отвода от
вторичной цепи количества энергии, представленного в каждый момент времени обходным током.
Поскольку суммарная мощность, представленная токами во всех обходных цепях аппарата в любой момент
времени, равна нулю, только что указанное требование может быть удовлетворено путем организации
средств для передачи энергии между обходными цепями.
Придание указанных ранее характеристик обходным цепям и устройство передачи энергии между ними
осуществляется, согласно настоящему изобретению, путем формирования обходных цепей обмоток,
расположенных соответствующим образом на сердечниках трансформатора или группы трансформаторов.
Наиболее удовлетворительной представляется схема, в которой используется один многофазный
трансформатор, имеющий на каждом сердечнике обходные цепи, сформированные таким образом, чтобы их
число витков соответствовало числу витков, а группы фаз во вторичной системе были сгруппированы таким
образом, чтобы общее число ампер-витков, обусловленное обходным током в любой момент времени, было
приблизительно равно нулю. Чтобы понять, что это означает, следует помнить, что прямоугольная волна тока
формируется из основной синусоидальной волны той же частоты, что и первичный ток, и бесконечного ряда
гармоник, амплитуды которых быстро уменьшаются по мере увеличения их частоты.
Часть файла secondary.sys.
Элемент, соответствующий каждому основному сердечнику трансформатора, включает в себя, в соответствии
с настоящим изобретением, вторичную обмотку на этом сердечнике и обходную обмотку, параллельную этой
вторичной обмотке и расположенную на сердечнике вспомогательного трансформатора. Распределение тока
между этими двумя параллельными цепями определяется следующими соображениями. Поскольку вторичная
обмотка на сердечнике главного трансформатора соединена этим сердечником с первичной обмоткой,
которая предназначена для отдачи и приема энергии, представленной током основной частоты, но не в
значительной степени током гармонических частот, то будет наблюдаться тенденция к тому, что
составляющая основной частоты во вторичном токе будет протекать через обмотку главного
трансформатора. С другой стороны, во вспомогательном трансформаторе отсутствует возможность
поглощения или отдачи энергии, представленной током основной частоты, со скоростью, соизмеримой со
скоростью прохождения энергии такого рода через каждый участок вторичной обмотки, в то время как
благодаря взаимосвязи обмоточных обмоток существует возможность поглощения и отдачи энергии,
представленной всеми гармоническими токами.
В результате этого гармонические составляющие вторичного тока будут стремиться локализоваться в
обходной цепи, в то время как через эту цепь будет протекать лишь небольшая часть тока основной частоты.
Таким образом, становится ясно, что вторичная обмотка основного трансформатора обеспечивает путь с
низким импедансом для токов основной частоты и с высоким импедансом для токов гармонической частоты,
тогда как в обходной обмотке вспомогательного трансформатора существуют противоположные условия.
Поскольку взаимодействие между гармоническими токами в обходных цепях, сгруппированных на сердечнике
трансформатора, может быть организовано таким образом, чтобы в каждый момент времени сводить к нулю
или к малому значению результирующий ампер-виток, обусловленный гармониками, без аналогичного
воздействия на основную частоту, то волновой поток, существующий в основном и вспомогательном
сердечниках трансформатора, будет иметь в основном синусоидальную форму основной частоты, так что
действие обходных цепей можно также рассматривать как действие волнового фильтра для защиты
основного сердечника трансформатора от гармонических потоков, то есть для поддержания в этом
сердечнике приближения к синусоидальной волне потока.
Приведенное выше описание разделения между фундаментальными и гармоническими токами 483- -i71
248,1. 19 может потребовать модификации в определенных случаях, когда условия цепи не совсем
соответствуют предполагаемым.
Например, одна или несколько обмоток на основных сердечниках трансформатора могут быть соединены
таким образом, чтобы обеспечить низкое сопротивление потоку токов с частотами, в три раза или кратными
трем основным частотам. Это будет так, если будут предусмотрены дополнительные замкнутые кольцевые
обмотки, подобные тем, которые описаны в описании нашего патента № 184259 и показаны пунктирными
линиями на рисунке 3 чертежа настоящей заявки. Вследствие наличия дополнительной обмотки, ветвь
вторичной обмотки, расположенная на сердечниках основного трансформатора, не будет оказывать высокого
сопротивления гармоническим токам этих частот, так что такие токи будут распределяться между основной и
обходной вторичными обмотками или оставаться в основных обмотках.
Хотя в предыдущем описании обходная обмотка рассматривалась так, как если бы она была непосредственно
проводяще соединена с замкнутой кольцевой вторичной обмоткой в ряде равноудаленных точек, во многих
случаях предпочтительнее использовать индуктивное соединение между основной вторичной обмоткой и
обходной обмоткой. Это можно осуществить, установив на каждом основном сердечнике трансформатора
дополнительную обмотку, которую мы можем назвать компенсирующей обмоткой, не имеющую проводящего
соединения ни с первичной, ни со вторичной обмоткой, но непосредственно соединенную с участком
байпасной обмотки. При такой конструкции нет необходимости в проводящем соединении между этими
секциями, поскольку каждая компенсирующая обмотка со своей байпасной обмоткой образует отдельную
замкнутую цепь. Следует отметить, что данная схема практически эквивалентна проводящему соединению
между обходной и вторичной обмотками, которое ранее предполагалось в описании. В то же время это имеет
определенные практические преимущества; например, напряжение обмоток вспомогательного
трансформатора не зависит от напряжения вторичной системы, а количество обходных секций должно быть
равно только количеству сердечников основной трансформаторной системы, а не количеству секций во
вторичной обмотке.
В тех случаях, когда обходные обмотки напрямую соединены. Обмоточные обмотки, проводяще соединенные
с замкнутым кольцом, образованным вторичными обмотками, будут, конечно же, проводяще соединены друг с
другом, так что обмен энергией между этими обмотками может происходить как проводящим, так и
индуктивным путем, или вместо него, посредством сердечников трансформатора. В тех случаях, когда каждая
обходная обмотка индуктивно связана с соответствующей вторичной обмоткой, описанные выше 70
вариантов расположения обходных обмоток на вспомогательном трансформаторе не предполагают
какого-либо проводящего соединения между обходными обмотками. Однако и в этих случаях возможно, и, как
правило, выгодно, обеспечить проводящее соединение между обходными обмотками. При наличии
кабелепроводного соединения обмоточных обмоток, устройство предусматривает на вспомогательном
трансформаторе замкнутую обмотку с рядом точек отвода, от которых осуществляется соединение либо с
одной из основных обмоток, либо с отдельной компенсирующей обмоткой на каждом из основных
сердечников трансформатора.
Число витков между отводами этой замкнутой обмотки и расположение этих витков на сердечниках
вспомогательного трансформатора выбраны таким образом, что относительно системы основной частоты
всегда существует потенциальная связь как по величине, так и по фазе, соответствующая связи,
существующей между теми точками обмоток основных трансформаторов, к которым подключены отводы.
Помимо выполнения указанных ранее функций обхода и фильтрации, вспомогательный трансформатор
может использоваться и для других целей. Например, она может содержать дополнительную обмотку,
Соседние файлы в папке патенты