Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10852
.pdf
В такие системы обычно входят аккумуляторная батарея, лампы и другие устройства, питаемые током от
генератора, и, соответственно, были разработаны различные средства для регулирования или контроля
выходной мощности генератора с регулируемой скоростью, чтобы поддерживать ее в пределах, подходящих
для питаемых устройств.
Например, в некоторых системах выходной ток регулируется с помощью так называемой конструкции
генератора с «третьей щеткой»; в другой системе генерируемое напряжение регулируется с помощью так
называемого «устройства регулирования напряжения», являющегося дополнительным элементом
генератора.
Как существующие, так и ранее использовавшиеся системы регулирования напряжения обладают
преимуществами, которые привели к их применению в транспортных средствах с электроприводом.
Регулирование выходного напряжения генератора путем его регулирования общепризнано как более
эффективное, чем регулирование тока, особенно когда генератор должен питать аккумуляторные батареи и
лампы; однако его широкому распространению препятствует относительно высокая стоимость
дополнительного оборудования, используемого для регулирования напряжения генератора.
В типичной системе и устройстве регулирования напряжения, например, предусмотрена регулирующая
панель, на которой установлен электромагнитный реле, обмотка которого [Цена 11-] Prrce 4s активируется
напряжением генератора; контакты реле управляют включением обмотки возбуждения генератора. При
повышении напряжения выше заданного значения контакты реле срабатывают магнитно, чтобы разорвать
цепь обмотки возбуждения, или чтобы включить резистор сопротивлением 60 Ом последовательно с
обмоткой возбуждения, или иным образом ослабить поле для снижения напряжения. Когда напряжение
падает до заданного значения, контакты реле срабатывают под действием пружины, восстанавливая цепь
возбуждения. В процессе работы такие реле быстро размыкаются и замыкаются при вибрационном движении.
Именно дополнительные затраты на изготовление и установку таких панелей регуляторов, а также
вибрационных электромагнитных реле и других необходимых компонентов в значительной степени
препятствовали повсеместному внедрению систем генераторов с регулируемым напряжением для
автомобилей и ограничивали их использование узкой областью применения.
Нам известно, что уже было предложено ограничить натяжение динамо-машины с регулируемой скоростью
путем подключения к ней 80 устройств, которые периодически вызывают изменение направления
возбуждающего тока в обмотке возбуждения динамо-машины.
Также было предложено регулировать напряжение динамо-машины путем возбуждения ее поля с помощью
отдельного генератора, имеющего основную обмотку возбуждения и две вспомогательные обмотки магнитов
поля с противоположными обмотками, и расположить последние обмотки поля таким образом, чтобы они
попеременно преобладали, помогая или противодействуя возбуждению поля, создаваемому основной
обмоткой магнита поля.
Таким образом, одной из целей настоящего изобретения является создание усовершенствованного метода и
средства для быстрого уменьшения и увеличения выходного напряжения электрогенератора с регулируемой
скоростью вращения с целью поддержания его практически постоянного значения на всех скоростях в
пределах заданного диапазона рабочих скоростей.
Еще одна цель — создание усовершенствованного электрогенераторного аппарата, который будет выдавать
на свои выходные клеммы быстро колеблющееся, но практически постоянное напряжение и ток нагрузки,
ограниченный заданным максимумом, при всех скоростях генератора в пределах заданного рабочего
диапазона скоростей.
Таким образом, изобретение заключается в способе поддержания практически постоянного напряжения,
генерируемого электрическим генератором того типа, в котором напряжение генерируется за счет
относительного движения цепи якоря, и основного магнитного поля, создаваемого электромагнитной
обмоткой, при всех скоростях генерации выше заданного минимума. Указанный способ состоит в постоянном
создании частичного нейтрализующего эффекта на f5 указанного основного магнитного поля посредством
вспомогательной обмотки возбуждения, имеющей противоположную полярность по отношению к основной
обмотке возбуждения; в ослаблении напряженности указанного основного магнитного поля, когда напряжение
генератора достигает заданного верхнего предела, путем уменьшения напряжения на указанной основной
обмотке возбуждения; и в увеличении напряженности указанного основного магнитного поля, когда
напряжение генератора падает до заданного нижнего предела, путем увеличения напряжения на указанной
основной обмотке возбуждения. При этом указанный частичный нейтрализующий эффект вызывает
ослабление и усиление основного магнитного поля с высокой частотой, а ток для питания обеих указанных
обмоток возбуждения I подается от щеток генератора и всегда имеет одинаковую полярность.
Изобретение дополнительно заключается в электрогенерирующем устройстве, включающем генератор с
относительно подвижной цепью якоря и основным магнитным полем, создаваемым электромагнитной
обмоткой, характеризующемся средствами для постоянного создания частичного нейтрализующего эффекта
на указанное основное магнитное поле, средствами для периодического уменьшения напряженности
указанного основного магнитного поля путем уменьшения напряжения цепи основного поля всякий раз, когда
генерируемое напряжение, зависящее от относительной скорости цепи якоря и поля, возрастает до заданного
верхнего предела, и для периодического и попеременного увеличения напряженности указанного основного
магнитного поля путем увеличения напряжения цепи основного поля всякий раз, когда генерируемое
напряжение падает до заданного нижнего предела, тем самым поддерживая выходное напряжение
практически постоянным при всех скоростях выше заданной минимальной скорости, причем указанный
частичный нейтрализующий эффект вызывает уменьшение и увеличение напряжения цепи основного поля с
высокой частотой, причем ток для создания указанного частичного нейтрализующего эффекта и для питания
указанных обмоток поля подается от щеток генератора и всегда имеет одинаковую полярность.
Изобретение полностью раскрывается в следующем описании, приведенном в связи с прилагаемыми
чертежами, на которых:
Рис. 1 — схема электрических соединений и аппаратуры, иллюстрирующая в схематической форме
некоторые особенности варианта осуществления нашего изобретения; рис. 2 — упрощенный продольный
поперечный разрез электрического генератора, представляющего собой частичный вариант осуществления
нашего изобретения; рис. 3 — вид сверху элементов генератора, изображенных на рис. 2; рис. 4, 5, 6 —
схематические изображения, аналогичные рис. 1, иллюстрирующие модификации; рис. 7 — еще одно
схематическое изображение, иллюстрирующее другую модификацию, связанную с третьим типом конструкции
генератора с щетками, который мы можем использовать; рис. 8 — изображение, в целом аналогичное части
рис. 2, иллюстрирующее модификацию нашего изобретения, которую мы можем использовать в связи с
биполярным генератором; рис. 9 — схематическое изображение системы цепей и аппаратуры, которую мы
можем использовать в связи с биполярным генератором, фрагментарно изображенным на рис. 8; Фиг. 10
представляет собой поперечный разрез коммерческого электрогенератора с торца, иллюстрирующий вариант
осуществления нашего изобретения, примененный к нему в виде единого блока; Фиг. 11 представляет собой
частичный вид сверху, частично отделенный от генератора и вспомогательного оборудования, показанного на
Фиг. 10; Фиг. 12 и 13 представляют собой виды, аналогичные Фиг. 10 и 11, но иллюстрирующие модификацию;
Фиг. 14 представляет собой вид, снятый с плоскости 16 на Фиг. 12.
Обращаясь к чертежу, на фиг. 1, 2 и 3 показан один из вариантов осуществления нашего изобретения, а также
система схемных соединений и устройств, с помощью которых может быть реализован вариант
осуществления, показанный на фиг. 2 и 3.
На рис. 2, пункт 1, показана полая цилиндрическая стальная оболочка диаметром 115 мм, образующая ярмо
электрического генератора.
Подобный кожухообразный кронштейн хорошо известен в данной области техники и является частью корпуса
генератора. Торцевая пластина, 120 подшипников для якоря, вал и т. д. были опущены для упрощения,
поскольку эти детали не являются существенной частью нашего изобретения и хорошо известны
специалистам в данной области. 125 К внутренней стенке оболочки 1, например, винтами 2-2 и радиально
выступающими внутрь, как показано на рисунке 3-3, прикреплены два полевых полюса. Генератор на рис. 2
представляет собой многополярный 136 420,304 болт 30.
Винт 34 клеммы электрической цепи может быть соединен с контактом 25 путем ввинчивания в ножку 20
описанного выше кронштейна, а также может быть предусмотрен винт 3i клеммы 70, соответствующий
контакту 26 и ввинчивающийся в ножку 29 другого кронштейна.
Обращаясь теперь к схеме на рис. 1, генератор в целом, условно обозначенный цифрой 40, питает свою
собственную обмотку возбуждения, при этом обмотка одного полюса, а именно обмотка 7, соединена
проводами 41, 42, 43, 44 и 45 непосредственно с щетками 46-46 генератора. Все 80 обмоток 6-6-6 соединены
последовательно и подключены к щеткам генератора 46 через контакты 25 и 26, когда эти контакты замкнуты;
или, когда они разомкнуты, через резистор 8 47; при желании может быть предусмотрен конденсатор 48 для
подавления искрения, которое может возникнуть на контактах 25-26 при их размыкании.
На схеме 1 в остальном изображена аккумуляторная батарея 49, подключенная к сети 42 и 44 и,
следовательно, к щеткам генератора, а также множество ламп 50-50, подключенных к сети 42 и 44. 95 На
рисунке 51 показан переключатель, управляемый обмоткой 52, находящейся под напряжением
непосредственно между щетками 46 генератора 40, для выполнения хорошо известной функции замыкания
цепи через батарею 49 только тогда, когда генератор вырабатывает напряжение, достаточное для
балансировки или зарядки батареи.
В работе варианта нашего изобретения, показанного на фиг. 1–3 включительно, при вращении якоря
генератора 4 и постепенном увеличении его скорости обмотки возбуждения 6 и 7 получают питание в виде
постепенно возрастающего напряжения и тока. Для правильной зарядки батареи 1i0 49, если предположить,
что это батарея на 6 вольт, напряжение генератора не должно превышать некоторого заранее определенного
значения, например, 7,5 вольт. 115 Подача напряжения на обмотку 7, помимо создания магнитного потока в
полюсе возбуждения 3, создает магнитный поток в сердечнике 13, который течет в U-образном сердечнике и
через воздушный зазор 241 через якорь 22.
Повышение напряжения генератора по мере увеличения его скорости увеличивает напряжение обмотки
возбуждения 7; а упругость якоря 22, длина воздушного зазора 24' и другие конструктивные особенности,
понятные специалистам в данной области, спроектированы таким образом, что когда напряжение,
подаваемое на обмотку возбуждения 7, возрастает до заданного значения, генератор 130 имеет в общей
сложности четыре полюса 3, два из которых показаны на рис. 2, расположенные в диаметрально
противоположном направлении.
Якорь 4, установленный на валу 5, может вращаться между полюсами 3 известным способом.
Каждый из полюсов 3 имеет обмотку для его питания; рассматриваемый генератор, имеющий четыре полюса,
снабжен обмотками 6-6-6 на 3 из полюсов и обмоткой 7 на четвертом полюсе.
Полевые обмотки 6 и 7 имеют одинаковую форму и, как обычно в таких конструкциях, предпочтительно
намотаны в предварительном слое. Полюса 3 имеют прямоугольную форму, как показано на рис. 3, при этом
их длина в осевом направлении генератора больше, а обмотки возбуждения предпочтительно намотаны
таким образом, чтобы плотно прилегать к полюсам 3 с их длинной стороны и не задевать концы полюсов, как
показано на рис. 8, из-за относительно большого радиуса, как показано на рис. 9, до которого намотаны
катушки. Таким образом, между концом 11 полюса 3 и концевыми витками 12 обмоток образуется
пространство.
На одном конце обмоток 7, как показано на фиг. 2 и 3, U-образный сердечник 13 из железа или другого
ферромагнитного материала соединен с обмотками 7 путем выступания одной из ножек 14 U-образного
сердечника вверх через описанное выше пространство. В оболочке 1, направленной вверх, вырезано или
иным образом сформировано углубление 195, через которое выступает ядро.
Сердечник 13 крепится к оболочке 1 с помощью кронштейна 15 в форме канала, имеющего одну ножку 16,
закрепленную на оболочке 17 винтом 17, и стенку 18 канала, приклепанную, как показано на рисунке 19, к
ножке 14 сердечника 13.
К другой ножке 20 канала, как показано на рисунке 21, приклепан упругий стальной или другой железистый,
магнитоуправляемый язычкообразный якорь 22, который проходит поперек и прилегает к концам полюсов 23 и
24 U-образного сердечника. Таким образом, между полюсным концом 24 и якорем 22 предусмотрен
воздушный зазор 241.
Благодаря этой конструкции теперь станет ясно, что ток, протекающий в обмотках 7 и создающий полевое
намагничивание в полюсе 3 генератора, также будет создавать намагничивание в сердечнике 13, которое,
действуя через воздушный зазор 241, будет притягивать якорь 22, преодолевая его присущую ему упругость.
Электрический контакт 25 установлен на якоре 22 и взаимодействует с ответным контактом 26, закрепленным
на выступающем рычаге 27 кронштейна 28, вертикальная ножка 29 которого жестко закреплена и
электрически изолирована от сердечника 13 с помощью болта 30, изоляционной прокладки 31 и хорошо
известной изоляционной втулки или втулки 32 и шайб 33, связанных с 420,304.
Например, при напряжении 7,5 вольт, магнитный поток, генерируемый в сердечнике 13, будет достаточен для
притяжения якоря 22 и размыкания контактов 25-26. Схема подключения к обмоткам возбуждения
6-6-6 Таким образом, соединение разрывается, или его напряжение значительно снижается при введении
резистора, подобного тому, что находится на рис. 1 (47), и, соответственно, генерируемое напряжение падает.
Падение напряжения уменьшает напряжение обмотки 7, что снижает магнитный поток в сердечнике 13, и
достигается точка, в которой упругость якоря 22 заставляет его отходить от полюса 24 и замыкать контакты
25-26, восстанавливая цепь возбуждения для обмоток 6.
Напряжение снова возрастает, и контакты 25-26 снова размыкаются, и это действие продолжается: якорь 22
совершает быстрые колебательные движения, быстро размыкая и замыкая контакты 25-26. Таким образом,
выходное напряжение генератора не может, например, превышать 7,5 вольт, и может быть предотвращено
его существенное падение путем соответствующего определения упругости якоря 22, и, следовательно,
результирующее напряжение, подаваемое генератором на батарею и цепь лампы, остается практически
постоянным при всех скоростях выше минимальной скорости, при которой при полном включении обмотки
возбуждения он может генерировать 7,5 вольт. Такой диапазон скоростей можно назвать рабочим диапазоном
скоростей.
Важно отметить, что ослабление поля, вызванное разрывом контактов, имеет важное значение.
25-26 должно произойти быстро, то есть ток возбуждения обмоток 6 должен быстро уменьшиться. Среди
прочих причин есть две основные. Если поле затухает медленно, возникнет тенденция к возникновению дуги
на контактах 25-26, и чем медленнее затухает ток, тем дольше будет длиться любая возникшая дуга;
во-вторых, небольшие колебания напряжения, вызванные замыканием и размыканием контактов 25-26 и
сопутствующими колебаниями напряженности поля, могут вызвать видимое мерцание ламп 50-50,
находящихся под напряжением цепи, что, очевидно, нежелательно.
Согласно нашему изобретению, оба этих и другие нежелательные особенности работы, которые возникают в
генераторной системе, имеющей батарею и лампы в цепи, из-за быстрого замыкания и размыкания цепи
возбуждения, устраняются новым способом. С этой целью обмотка 7 намотана в обратном порядке
относительно полярности обмоток 6.
Иными словами, в многополюсном генераторе, имеющем, например, четыре обмотки возбуждения,
полярность обмоток чередуется по мере вращения генератора, и мы меняем полярность одной из этих
обмоток и используем ее для обмотки 7.
Обращаясь к рис. 1, при размыкании контактов 25-26 магнитный поток, создаваемый обмотками 6-6-6,
немедленно начинает уменьшаться, вызывая снижение напряжения, и это действие ускоряется магнитным
потоком 70, создаваемым обмоткой 7, который направлен в противоположную сторону, стремясь создать
противонапряжение. Таким образом, затухание магнитного потока и соответствующее затухание или
уменьшение генерируемого напряжения происходит очень быстро и гораздо быстрее, чем если бы обратная
обмотка не использовалась.
Обмотка 7 предпочтительно имеет меньшую силу витков в амперах, чем обмотка 6, так что ее обратная
магнитодвижущая сила не 80 значительно уменьшает общую магнитодвижущую силу обмоток возбуждения,
взятых в целом, и, следовательно, мало влияет на напряженность поля в целом или на выходную мощность
генератора; 85 и любое уменьшение выходной мощности, возникающее из-за обратной обмотки 7, может быть
легко компенсировано соответствующим увеличением количества меди в обмотке якоря. 90 Таким образом,
обеспечив относительно слабую обмотку 7 и обратное направление вращения, она будет обладать
достаточной магнитодвижущей силой, чтобы вызвать быстрое падение напряжения при размыкании
контактов, но при этом очень мало замедлит нарастание общего магнитного потока генератора обмоток 6-6-6
при повторном замыкании контактов 25-26. Таким образом, напряжение будет очень быстро нарастать при
замыкании контактов 100 из-за быстрого преодоления обмотки 7 обмотками 6-6-6 при подаче напряжения, а
также очень быстро спадать из-за сопротивления обмотки 7, когда обмотки 6-6-6 обесточены.
В результате происходит очень быстрое изменение напряжения, совпадающее с замыканием и размыканием
контактов 25-26, и эта высокая частота уменьшает или полностью устраняет нежелательное мерцание ламп,
таких как 50-50, подключенных к генератору.
Опять же, из-за наличия и описанного выше действия противодействующей или «противоположной» обмотки
7, может быть использовано меньшее сопротивление 115 47 для достижения заданного снижения
напряженности поля и соответствующего снижения напряжения при размыкании контактов; и при меньшем
сопротивлении 47 потенциал между контактами 25-26 120 в момент их размыкания будет меньше, а
следовательно, и меньше склонность к искрению.
Таким образом, как указано выше, частота колебаний напряжения, возникающих в результате периодического
изменения напряженности поля, значительно увеличивается, что устраняет мерцание ламп, а склонность к
искрению или дуговому разряду на контактах 25-26 значительно снижается или устраняется, и оба этих
результата достигаются при использовании i30 420,304 48, а также с резистивным блоком 47 или без него). В
данной работе мы показали другие системы соединений, в которых могут быть реализованы некоторые или
все преимущества нашего изобретения. 70 В модификации, показанной на рис. 4, регулирующая обмотка 7
состоит из двух частей: 7 и 71. Часть 7 подключается непосредственно к клеммам генератора. Микросхема
Dart 71 подключена к клеммам 75 через контакты 25-26, а обмотки возбуждения 6-6-6 подключены к клеммам
через контакты 25 и 26.
Две части 7 и 71 противоположной обмотки возбуждения 80 намотаны в одном направлении, чтобы помогать
друг другу, и могут представлять собой части одной обмотки, намотанной на один полюс возбуждения.
В данной системе соединения резистор 47 (85) не используется. Когда контакты 25-26 размыкаются под
действием магнитного поля от обмоток 7 и 7', обмотка 7 остается под напряжением на генераторе, в то время
как обмотки 90 6-6-6 ослабевают. Полевые обмотки
6-6-6 Разрядка происходит обратно через часть 71 противоположной обмотки, так что часть 71 теперь
противодействует части 7 и частично нейтрализует ее; и, кроме того, 95, помимо обратного тока возбуждения
от разряжающегося поля, размыкание контактов 25-26 приводит к снижению потенциала на обмотке 7. Но,
хотя противодействующее поле в целом ослабляется, поле обмоток 6-6-6 ослабляется сильнее, чем в
описанных выше схемах, так что соотношение между противодействующим полем
7, 71, В целом, поле 6-6-6 i05 остается примерно таким же, как и в ранее описанных схемах, где вся
противоположная обмотка остается подключенной к генератору, а обмотки 6-6-6 лишь незначительно
ослаблены сопротивлением i10. В результате этого все поле генератора быстро ослабевает, и генерируемое
напряжение быстро падает; якорь быстро втягивается, замыкая контакты 25-26; искрение на контактах быстро
подавляется; и частота замыкания и размыкания контактов увеличивается за счет частичного
нейтрализующего эффекта противоположной обмотки 7, что приводит к уменьшению склонности ламп к
разряду, который может составлять 120 ! Под воздействием генератора начинает мерцать.
В модификации, показанной на рис. 5, не только контакты цепи 25-26, управляемые полем, размыкаются
потоком от обмотки возбуждения, но и автоматический выключатель и реле обратного тока i25, показанные в
целом под номером 160, также срабатывают от потока от обмотки возбуждения.
В конкретном варианте, представленном на рис. 5, оба устройства работают от одной понижающей обмотки
поля 7. U-образная обмотка обратного поля 130, 7.
Как теперь станет ясно, в представленном на фиг. 1-3 варианте осуществления нашего изобретения мы
предложили средство и способ регулирования выходного напряжения генератора с регулируемой скоростью
вращения, в работе которого может использоваться обмотка возбуждения генератора! как в качестве обмотки
возбуждения, так и в качестве обмотки возбуждения для выключателя, имеющего контакты, управляющие
включением цепи возбуждения таким образом, чтобы поддерживать напряжение практически постоянным или
в пределах заданных максимальных и минимальных значений во всем диапазоне рабочих скоростей.
Элементы выключателя, изображенные на фиг. 2 и 3, могут быть установлены непосредственно на
генераторе, что позволяет обойтись без отдельной опорной панели или подобного устройства. Таким
образом, генератор, включая его регулирующий выключатель, может быть изготовлен как полноценный
саморегулирующийся генераторный блок, обеспечивающий на своих клеммных щетках указанное практически
постоянное напряжение. Кроме того, в тех случаях, когда важна или желательна высокая частота колебаний
напряжения регулирования и/или снижение склонности к искрению на контактах, мы, как описано выше,
предусмотрели способы достижения этого путем использования одной обмотки возбуждения с обратным
направлением и подачи на нее напряжения на щетки генератора независимо от цепи, подающей напряжение
на другие обмотки возбуждения 6-6-6.
Хотя на рисунке 48 показан конденсатор, его можно опустить, и он не является существенной частью нашего
изобретения.
Одним из преимуществ нашего изобретения, как указано выше, является значительное снижение стоимости
производства генератора регулирования напряжения. Использование выключателя в цепи возбуждения,
который может быть установлен непосредственно на раме генератора, устраняет необходимость в
дополнительной панели и опоре для нее; а использование обмотки возбуждения в качестве обмотки,
питающей выключатель, делает ненужным специальное электромагнитное устройство для управления
выключателем, и благодаря обратному или реверсивному включению обмотки 7 требуется меньшее
сопротивление в блоке 47, а резистивный блок становится относительно небольшим и простым, а
следовательно, и более дешевым.
Резисторный элемент 47, как и в некоторых известных технических решениях, где резисторные элементы
обычно используются в цепях возбуждения генераторов, может быть намотан в плоскую катушку.
индуктивно или неиндуктивно и прикреплены к внешней поверхности одной из обмоток возбуждения, которая
служит для них опорой.
Хотя мы можем предпочесть использовать систему регулирования напряжения, показанную на рис. 1 (с
конденсатором 420,304, основным элементом 13 и способом работы его контактов 25 и 26 для осуществления
регулирования напряжения, включая его функцию понижения напряжения, это уже было объяснено ранее.
Другая часть обмотки 7, предпочтительно противоположный ее конец, имеет петлю, проходящую через другой
U-образный сердечник 161, благодаря чему она может принимать магнитный поток, создаваемый обмоткой 7.
Упругий стальной или другой железный якорь 162 закреплен одним концом к ножке 163 U-образного элемента
и изолирован от нее, а другой конец расположен напротив конца другой ножки 164. На конце якоря 162
расположен контакт 165, а рядом с контактом 165 находится неподвижный контакт 166. Обмотка 167,
намотанная на ножку 164, имеет один конец, соединенный с контактом 166, а другой конец соединен
проводом 168 с одной стороной генератора.
Генераторное напряжение подается на обмотку 7, и когда при увеличении скорости вращения генератора оно
достигает значения, достаточного для зарядки или «поддержания» заряда батареи 200, якорь 162
притягивается сердечником 161 и замыкает контакты 165-166. Затем ток может передаваться от генератора к
батарее через контакты 165-166 и через обмотку 167. При снижении напряжения батарея 200 вызовет
обратное течение тока через обмотку 167, нейтрализуя действие обмотки 7 и размыкая контакты 165-166
известным образом для защиты батареи от разряда.
В модификации рис. 6, помимо схемных соединений, показанных на рис. 1, мы изобразили контакты 211 и 212
переключателя обмотки 210, которые размыкаются при притяжении якоря 213 обмоткой 210; и резисторный
блок 214, включенный последовательно с обмотками возбуждения.
6---6, когда контакты разомкнуты.
В нормальном состоянии контакты замкнуты, но при чрезмерном потреблении тока или перегрузке батареи,
ламп и т. д. питаемой системы обмотка 210 будет заряжена в достаточной степени, чтобы разомкнуть
контакты 211-212, ввести резистор 214, ослабить поле и снизить выходное напряжение до безопасного
значения.
В вышеизложенном мы показали и описали различные устройства и системы соединения, с помощью которых
выходное напряжение генератора, работающего с переменной скоростью, может регулироваться до
практически постоянного значения. Как уже упоминалось ранее, существуют преимущества, которые можно
получить, используя так называемый режим регулирования генератора «третья щетка», при котором
выходной ток ограничивается максимальным заданным значением за счет реакции якоря внутри генератора.
Мы обнаружили, что описанная выше система и устройство регулирования напряжения нашего изобретения
могут быть применены к генератору с регулированием тока третьей щетки, обеспечивая таким образом
генератор и систему, которые будут регулировать как максимальный ток, так и практически постоянное
напряжение на всех скоростях в рабочем диапазоне.
Типичным примером, когда может быть целесообразно использовать как регулирование тока, так и
регулирование напряжения, является система, в которой емкость батареи относительно велика и которая при
низком уровне заряда может при зарядке потреблять от генератора чрезмерно большой ток. Третий регулятор
щеток защитит генератор, ограничив возможный ток до заданного максимума, а регулятор напряжения
защитит аккумулятор, предотвратив поступление в него избыточного зарядного тока.
Регулировка напряжения дополнительно будет заряжать аккумулятор с максимально допустимой скоростью и
плавно регулировать заряд в соответствии с известными принципами работы систем регулирования
напряжения, а также одновременно защитит любую лампу в цепи от повреждения высоким напряжением.
Система, позволяющая осуществлять оба типа регулирования, показана на рис. 7. Полевые обмотки 66-6-6 95
питаются током от третьей щетки 175 генератора либо через контакты 25-26 при их замыкании, либо через
сопротивление 47 при разомкнутых контактах, а обмотка возбуждения 7 питается непосредственно от
основных щеток генератора. Регулировка напряжения осуществляется аналогичным образом, как описано
выше, путем размыкания контактов 25-26 и пробоя цепи возбуждения обмоток. 105
6(-(66 или путем последовательного включения резистора 47 с обмотками 6-6-6, при этом контакты
управляются потоком от обмотки возбуждения 7, как описано здесь ранее. Выходной ток будет
регулироваться так же, как и в любом известном генераторе щеток третьего поколения. Таким образом,
регулирование ограничения тока можно рассматривать как наложенное на регулирование напряжения. 115
Любые из описанных выше изменений конструкции или изменений в соединениях проводов могут быть
использованы для регулирования напряжения и других вспомогательных функций в сочетании с функциями
регулирования тока третьей щетки генератора.
Рассматриваемые выше генераторы представляли собой многополюсные генераторы с четырьмя полюсами.
Очевидно, что многополюсные генераторы 125 с более чем четырьмя полюсами могут быть использованы со
всеми преимуществами нашего изобретения.
Наше изобретение с небольшими изменениями также применимо к биполярным генераторам и корпусу
генератора i30 420,M04, а также радиально под отверстием 200.
Конструкция переключателя 197, включающая контакты и описываемую магнитную цепь, питаемую обмоткой
196, 70, установлена на металлическом основании 203, расположенном в отверстии 200 и закрепленном на
корпусе 198 винтом 204.
Магнитная цепь переключателя, показанная в целом под номером 205, включает в себя канальную часть 206,
расположенную вогнуто по отношению к наблюдателю, и канальную часть 207, расположенную вогнуто по
отношению к наблюдателю, причем две канальные части соединены соединительным фланцем 208. Часть 80
202 обмотки 196 расположена в двух канальных участках 206 и 207 и, таким образом, образует магнитную
цепь, частично охватывающую участок обмотки 202.
Верхний фланец 209 части канала R 207 крепится к основанию 203 и изолируется от него винтом 210 и
подходящей изоляционной втулкой 211, при этом упругий стальной якорь или рычаг переключателя 212
закреплен на фланце 209 между ним и втулкой 211.
Верхний фланец 213 канальной части 206 крепится к основанию 203 и изолируется от него винтом 214 и
подходящей изолированной втулкой 215. 95 Контакт 216, закрепленный на рычаге переключателя 212, входит
в зацепление с контактом 217 на конце винта 288, регулируемо ввинченного через основание 203.
В процессе работы ток в обмотке 100 196 генерирует магнитный поток в магнитной цепи 205, при этом поток
течет вверх через канал 207 к рычагу переключателя 212 через воздушный зазор между рычагом
переключателя и верхним фланцем 213 канала 206 и вниз через канал 206 и через соединительный фланец
208, замыкая магнитную цепь.
Поток в воздушном зазоре 2f8 может притягивать обмотку якоря 212 и разрывать контакт в точках 216-217,
когда напряжение на обмотке 196 превысит заданное значение.
Схема подключения обмотки 115 196, обмоток 6-6 и контактов 216-217 такая же или аналогичная схеме
подключения соответствующих деталей 182.
6-6, и 25-26 на рис. 9, заземляющее соединение 219 на рис. 10, соответствующее 120 линии 219 на рис. 9.
Описанное на фиг. 10 и 11 дополнительное устройство может быть установлено на генераторе с помощью
одного винта 204, который жестко крепит основание 203 к раме генератора 125, и путем соединения обмотки
196 с выходными клеммами генератора. После такой установки и при формировании цепей, показанных на
рис. 9, генератор будет работать, выдавая 130 Вт, что будет описано далее.
На рис. 8 показана оболочка поля генератора 180, имеющая полюс.
181 и на нем полевая обмотка 6.
Вторая обмотка 5A 182 накладывается поверх обмотки 6 на одном из полюсов и намотана в обратном порядке
по отношению к ней. U-образный магнитный сердечник 183 продет через обмотку 10 182 снаружи обмотки 6, и
к одному из U-образных выводов 184 приклепан стальной или другой ферромагнитный упругий якорь 186,
несущий на своем свободном конце контакт 25. К свободному концу другой ножки U 187 приклепан, как
показано на рисунке 188, немагнитный кронштейн 189, несущий контакт 26, расположенный рядом с контактом
25. Конструкция из заклепок на рисунке 188 может быть изолирована любым из нескольких способов,
показанных выше. Подходящая система для генератора, изображенного на рис. 8, показана на рис. 9.
Основные обмотки возбуждения 6-6 соединены с щетками генератора 190-190 либо через резистор 47, либо
непосредственно через зацепленные контакты 25 и 26.
Контакты 25 и 26 управляются обмоткой 182, воздействующей на якорь 186, как описано выше.
Когда напряжение на клеммах генератора достигает заданного значения, магнитный поток, создаваемый
обмоткой 182, становится достаточным для размыкания контактов 25-26, что приводит к ослаблению обмоток
возбуждения 6-6, что теперь станет понятным. При ослаблении поля, как описано выше, обмотка 182,
имеющая противоположную полярность по отношению к обмотке 6, «прогибает» его, вызывая быстрое
затухание магнитного потока в полюсе 181 и, таким образом, ускоряя снижение напряжения с
сопутствующими преимуществами, подробно рассмотренными выше.
На фиг. 10 и 11 показано вспомогательное устройство, которое может быть установлено на коммерческий
генератор, чтобы при работе на переменных скоростях он выдавал практически постоянное напряжение в
соответствии с нашим изобретением.
Вспомогательное устройство включает в себя, в общем, обмотку 196 и электромагнитный переключатель 197,
которые могут быть изготовлены и проданы пользователю для использования с его коммерческим
генератором.
Рассматриваемый генератор представляет собой двухполюсный генератор, включающий стальной корпус
198, имеющий полюса возбуждения 199-199 и обмотки возбуждения 6-6.
Стальные корпуса 198 генераторов этого типа имеют дугообразное отверстие 200, прилегающее к одному из
концов корпуса; и обмотка 196, предпочтительно предварительно намотанная обмотка, имеет такую форму,
чтобы охватывать один из полюсов 199 в одной ее части, как показано на фиг. 201, а в другой части, как
показано на фиг. 202, расположена поперечно относительно выходного напряжения 420,304, практически
постоянного напряжения, как описано выше, в частности, в связи с фиг. 8 и 9.
На рисунках с 12 по 14 включительно показан еще один вариант дополнительного переключающего
устройства и обмотки. Данное вспомогательное устройство функционирует так же, как и показанное на
рисунках.
и 11, но обмотка 220, соответствующая обмотке 196 на рис. 10, сформирована таким образом, чтобы
генерировать в магнитной цепи выключателя больший поток на ампер тока в обмотке, чем в форме,
показанной на рис. 10 и 11, и конструкция выключателя имеет другую конструкцию.
Конструкция переключателя включает в себя основание 221, имеющее корпус 222 и крыловидную часть 223,
при этом основание изготовлено из листового металла, а крыловидные части перфорированы, как показано
на рисунке 224, благодаря чему основание может быть жестко закреплено на корпусе генератора 225 с
помощью винтов 226-226.
Основание 221 предпочтительно выполнено из немагнитного материала и имеет приклепанные на
противоположных концах, как показано на рисунках 227-227, угловые элементы 228 и 229, выполненные из
стали или другого магнитного материала. Железный сердечник 230 соединен с угловыми элементами 228 и
229 винтами 231-231, а множество витков 232-232 обмотки 220 охватывают сердечник 230. Изоляционные
головки 233-233 и изоляционная втулка 234 могут изолировать витки 232 обмотки от прилегающих стальных
частей.
Угловой элемент 235 жестко крепится к угловому элементу 229 парой изолированных винтов 236-236, и при
желании элемент 235 может быть снабжен клеммным контактным винтом 286.
Трехногий кронштейн 237 из листового металла жестко закреплен к угловому элементу 228 винтом 238,
причем к двум его ножкам 239-239 приклепаны, как показано на рисунке 240, две ножки 241 трехногой плоской
пружины из листового металла 242, а оставшаяся ножка пружины приклепана, как показано на рисунке 243, к
железному якорю 244.
Оставшаяся ножка 245 кронштейна 237 имеет крюкообразную форму и зацеплена одним концом пружины
натяжения 246, другой конец которой зацеплен за хвостовую часть 247 якоря 244, расположенного позади
ножки кронштейна 239.
Благодаря такой конструкции якорь 244 имеет свободное упругое шарнирное движение относительно
пружины 242 и упруго удерживается в положении против часовой стрелки пружиной 246. На конце,
противоположном пружине 246, якорь 244 имеет контакт 248, взаимодействующий с ответным контактом 249
на конце регулировочного и опорного винта 250, ввинченного через элемент 235.
Поток, генерируемый в сердечнике 23D витками 232 обмотки 220, протекает через сердечник, через угловой
элемент 229, через воздушный зазор 251 между элементом 229 и якорем 244, через якорь 244, через
воздушный зазор 252 между якорем и угловым элементом 228 и через угловой элемент 70 228 обратно в
сердечник 230.
Сила притяжения магнитного потока в воздушных зазорах будет притягивать якорь 244 и размыкать контакты
248-249 всякий раз, когда ток, находящийся в обмотках катушки 75 232-232, превысит заданное значение.
Описанное выше электромагнитное устройство может быть размещено таким образом, чтобы его части,
включая витки обмотки 80 232-232, находились внутри отверстия 263, образованного в корпусе 225
генератора.
Как и в случае с фиг. 10 и 11, схема с фиг. 12-14 подключена в цепях двухполюсного генератора, как показано
на схеме фиг. 9.
Также станет очевидным, что электромагнитный переключатель и конструкция обмотки, описанные в связи с
рисунками с 10 по 14 включительно, могут быть изготовлены как отдельный аксессуар и проданы
пользователям коммерческих генераторов для адаптации генератора к регулированию напряжения.
Хотя мы проиллюстрировали вспомогательные устройства, показанные на рис. 10–14 включительно, как
устройства, применяемые к двухполюсным генераторам, очевидно, что они могут применяться и к
генераторам с более чем двумя полюсами.
На практике наше изобретение оказывает такое же воздействие на питаемую систему, как и системы
регулирования напряжения, известные из предшествующего уровня техники. Однако используемая нами
конструкция переключателя и принцип его работы отличаются от аналогичных устройств предшествующего
уровня техники, в частности, полным исключением относительно дорогостоящих регулирующих панелей и
расположенных на них электромагнитных переключателей, а также другого вспомогательного оборудования
предшествующего уровня техники. Согласно нашему изобретению, контакты переключателя 25-26,
управляющие обмоткой возбуждения и обеспечивающие регулирование напряжения до практически
постоянного значения, приводятся в действие энергией от обмотки, расположенной на полюсе возбуждения
или подключенной к нему. 115
Таким образом, мы полностью исключаем все электромагнитные обмотки, предназначенные исключительно
для регулирования напряжения. Хотя регулирующая обмотка является обратной, такая обмотка
предназначена не только для выполнения функции регулирования напряжения, поскольку, согласно нашему
изобретению, такая обратная обмотка также выполняет функцию подавления колебаний, которая, конечно же,
невозможна с любой обмоткой реле регулирования напряжения предшествующего уровня техники,
расположенной вне генератора. Даже в случае двухполюсного генератора, показанного на фиг. 10–14
включительно, где дополнительная обмотка 182 или 196 130 420,304 показывает, что напряжение падает до
заданного значения, контакты замыкаются, в результате чего указанное сопротивление отключается от цепи
возбуждения.
5. Способ по п. 1, в котором обмотки указанных двух полей 70 питаются от генерируемого напряжения.
6. Способ получения постоянного напряжения от электрогенераторов с регулируемой скоростью вращения, в
основном описанный выше и проиллюстрированный на прилагаемых 75 чертежах.
7. Электрогенераторная установка, включающая генератор с относительно подвижной обмоткой якоря и
основным магнитным полем, создаваемым электромагнитной обмоткой 80, характеризующаяся средствами
для постоянного создания частичного нейтрализующего эффекта на указанное основное магнитное поле,
Соседние файлы в папке патенты