Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11610
.pdf
Внешняя поверхность фланца 46 предназначена для выполнения функции шкива, посредством которого
медленное вращение передается на стол от соответствующего ременного привода. Ремень отсоединяется,
когда стол необходимо переместить в положение, в котором сахар может выгружаться непосредственно в
чашу. Стол приспособлен для выгрузки в чашу, установленную под столом в соответствующем кронштейне
70. Стол удерживается роликами 50, чтобы его можно было легко перемещать из положения, в котором он
может принимать кипяченый сахар из устройства термообработки, во второе положение, в котором 75 сахар
может выгружаться непосредственно в чашу, которая может быть перемещена в подходящее для этой цели
положение.
Охлаждающий стол может быть снабжен термометром, расположенным таким образом, чтобы 80% вареного
сахара, выгружаемого со стола, соприкасались с его чувствительной частью.
При работе с охлаждающим столом следует отметить, что по мере медленного вращения стола и
продолжения процесса охлаждения кипяченый сахар, выгружаемый из устройства термообработки и лежащий
на охлаждающей поверхности 39, образует слой, более вязкий, чем кипяченый сахар, подаваемый на стол. По
этому охлажденному слою течет больше сахара, который охлаждается как излучением, так и охлаждающим
эффектом, передаваемым через охлажденный слой, так что слой будет нарастать до определенной степени.
Этот слой периодически удаляется оператором путем приподнимания края слоя в подходящей точке перед
подачей сахара, радиально надрезая кольцевой слой в приподнятой части ножницами. Затем надрезанный
слой откатывается или частично откатывается от подаваемого материала, так что по мере продолжения
вращения стола подаваемый материал выгружается на очищенную поверхность. Надрезанный слой подается
через отверстие стола в поддон или чашу, где он плавится или смешивается с ранее выгруженным кипяченым
сахаром. сахар.
При желании слой можно разрезать в двух или более точках для удобства удаления 110 и нанесения через
отверстие.
Хотя охлаждающий стол особенно подходит для использования в сочетании с машиной для варки сахара,
описанной в указанной выше спецификации, его можно использовать в сочетании с любой другой установкой
непрерывного варки сахара, и его применение не ограничивается охлаждением сахара, но может быть
использовано для охлаждения других жидкостей или полужидкостей. 120 Теперь, подробно описав и
определив природу моего изобретения и то, каким образом оно предназначено
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_406651.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=406651&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB406651A
[]
, N rem
/ A ', f= _
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (США): 4 июля 1931 года.
406,651 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 30 мая 1932 г., № 15270/32.
Завершено: 28 февраля 1934 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования средств предотвращения обратного воспламенения в выпрямителях или относящиеся к
ним.
Мы, компания WEST Ix NGHOUSE ELECTRIC & MANUFACTU 1 t ING COMP 2 ANY, расположенная в
Ист-Питтсбурге, штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, корпорация, организованная и
существующая в соответствии с законами штата Пенсильвания, в указанных Соединенных Штатах Америки
(правопреемники Джозефа Э. Ф. Сефиана, проживающего по адресу: Ланкастер-стрит, 1115, Питтсбург, штат
Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, гражданин Соединенных Штатов Америки), настоящим
заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны
и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к средствам предотвращения обратного излучения в выпрямителях, и в
частности к ртутно-дуговым выпрямителям с металлическим резервуаром, хотя и не ограничивается ими.
В результате длительной серии экспериментов по изучению природы и происхождения причин обратного
воспламенения мы обнаружили, что что бы ни вызывало обратное воспламенение, оно, как правило, длится
очень короткий промежуток времени, меньший, чем тот, который могут измерить приборы, способные
считывать время в десять микросекунд. Эти причины обратного воспламенения, по-видимому, возникают
случайным образом, по некоторым законам случайности, не с большими интервалами, а со средней
скоростью, зависящей от приложенного напряжения, размера и состояния пространства между электродами,
вызывающими обратное воспламенение, и т. д. Небольшой процент этих причин обратного воспламенения,
по-видимому, имеют большую продолжительность, чем другие. Однако мы обнаружили, что практически все
причины обратного воспламенения имеют продолжительность менее 10 микросекунд.
t 40 Мы обнаружили, что когда объект замыкает или размыкает контакт с анодом в непроводящий период, то
есть когда на анод подается отрицательное напряжение, акт замыкания или размыкания контакта
представляет собой причину обратного выгорания, возможно, в результате образования крошечной дуги в
точке контакта. Вероятно, по крайней мере некоторые причины обратного выгорания в ртутно-дуговых
выпрямителях связаны с замыканием или размыканием контактов между мельчайшими каплями ртути или
даже более мелкими частицами пыли с активными анодами. Какими бы ни были причины обратного
выгорания, важно отметить, что они имеют очень короткую продолжительность и возникают случайным
образом.
Процесс обратного выхлопа в выпрямителе можно анализировать как состоящий из двух периодов. Первый
период — это период, в течение которого активна причина возникновения проблемы. Эти причины обычно
имеют неизвестную природу, но их эффект заключается в том, что напряжение на выпрямителе (в обратном
направлении) на мгновение падает до низкого значения. Причины возникновения проблемы, вероятно,
активны лишь в течение очень короткого времени, которое, по оценкам наших экспериментов, составляет
менее 10⁶ до 10¹⁰ секунд. Примером причины возникновения проблемы является установление или разрыв
контакта с электродом капель ртути или других частиц, как указано выше.
До возникновения причины, вызывающей обратный разряд, ток, протекающий в обратном направлении через
темное пространство вокруг анода, составляет порядка 10–50 микроампер на квадратный сантиметр
поверхности анода, или около 10–50 миллиампер для анода площадью 1000 квадратных сантиметров. Этот
нормальный обратный ток в выпрямителе, или ток тлеющего разряда, значительно изменяется в зависимости
от условий, очень быстро увеличиваясь с давлением пара (приблизительно пропорционально квадрату
давления) и также увеличиваясь при увеличении токов, протекающих к другим электродам, и при увеличении
напряжения.
В течение короткого промежутка времени, когда активен фактор, вызывающий обратный ток, обратный ток
через электрод быстро нарастает. Например, если выпрямитель имеет номинальную мощность 600 вольт,
1000 ампер, постоянного тока, можно ожидать, что реактивное сопротивление трансформатора, питающего
электрод, обычно составляет около 0,5 Ом, или индуктивность L = 1,32 х 10⁴ генри. Максимальное обратное
напряжение будет несколько более чем в два раза превышать напряжение постоянного тока, 10⁶, или около
1500 или 1600 вольт. При обратном напряжении E = 1500 скорость нарастания тока в период активности
фактора, вызывающего обратный ток, будет равна "M 1 7: \ 11 .
; 1 1 ' 'y ' 't 7 _ 7,; E 1500 114 X 7 L L 32 X 10-l X 107 ампер в секунду. Во время выпадения осадков
продолжительностью от 104 до 10 секунд ток будет нарастать до 1140 ампер.
Это приводит нас ко второму периоду процесса обратного воспламенения, а именно к периоду,
непосредственно следующему за прекращением действия причины, вызывающей обратное воспламенение.
Если ток i O в обратном направлении достигает достаточно большого значения в течение периодов
возникновения, как в приведенном выше примере, где были достигнуты токи от 11 до 1100 ампер, то
образуется устойчивая дуга i 5, которая будет продолжать существовать даже после прекращения действия
причины, вызывающей обратное воспламенение. Затем ток продолжает расти, и происходит короткое
замыкание. Цель изобретения состоит в предотвращении короткого замыкания или самоподдерживающейся
дуги в результате любой причины обратного воспламенения.
Таким образом, если ток в период возникновения причины не достиг достаточно высокого значения,
устойчивая дуга не может образоваться. Она переходит в (или продолжает существовать в виде) свечения, и
если напряжение свечения превышает напряжение питания на выпрямителе, ток снова уменьшается, так что
второй период обратного выгорания, или период, в течение которого устойчивая дуга вызывает короткое
замыкание, не происходит.
Что касается величины тока, необходимого для образования самоподдерживающейся дуги, то известно, что
для поддержания дуги в однофазном ртутно-дуговом выпрямителе требуется не менее 4 или 5 ампер
постоянного тока, иначе она будет нестабильной и будет часто гаснуть. Известно, что при атмосферном
давлении для большинства электродных материалов дуга после её образования становится нестабильной и
переходит в тлеющее состояние при токе около 0,5 ампер. Разумно предположить, что аналогичная величина
будет справедлива и для дуг в парах ртути при низком давлении, как в ртутно-дуговом выпрямителе, и можно
предположить, кроме того, что ток тлеющего разряда несколько большей величины, порядка 1 ампера или
нескольких десятых ампера, не будет образовывать дугу, если причина обратного возгорания прекратится до
того, как ток станет больше. Можно ожидать, что даже токи порядка 1 ампера или более будут образовывать
дуги, которые станут нестабильными и погаснут в течение короткого времени по сравнению с период
неактивности анода.
Изобретение, следовательно, заключается в создании средства внешней цепи, включающего
намагничиваемый реактор с коэрцитивным намагничивающим током порядка 1 ампера, развивающий рабочее
напряжение путем изменения остаточной намагниченности до нулевой индукции за время порядка 10⁵
секунды, и имеющий практически мгновенную составляющую тока в обмотке, обусловленную вихревыми
токами в сердечнике и других местах, порядка 1 ампера или менее, благодаря чему анодный ток становится
слишком малым, чтобы образовать самоподдерживающуюся дугу в течение времени после возникновения
причины обратного зажигания, которое коротко по сравнению с длительностью нормального периода
бездействия затронутого анода.
Согласно изобретению, каждый анод выпрямителя соединен последовательно с таким внешним контуром,
который будет удерживать обратный ток на уровне, не допускающем образования самоподдерживающейся
дуги во время продолжения обратного тока. Эти внешние контуры могут представлять собой насыщенные
реакторы или насыщенные соединенные реакторы, как сами по себе, так и в сочетании с шунтирующими
средствами, такими как резистор, конденсатор или грозозащитный разрядник, подключенные к электродам
обратного тока. Когда такие внешние контуры представляют собой реакторы, как в конкретных вариантах
осуществления изобретения, показанных в настоящей заявке, особое внимание следует уделить конструкции
реакторов, чтобы не только обеспечить их насыщение при токах порядка ампера, но и обеспечить переходный
вихретоковый эффект того же порядка величины или даже меньше, если говорить о токах в обмотках
реактора. Поскольку реактор насыщается при таком токе... При низком токе он значительно перенасыщается
при нормальных токах нагрузки, скажем, 800 ампер, так что его реактивное сопротивление при полной
нагрузке довольно мало, что позволяет избежать вредного воздействия на кривую регулирования
выпрямителя. За исключением, возможно, случаев использования связанных реакторов, обычно желательно
принимать меры для максимально возможного снижения реактивного сопротивления при полной нагрузке при
проектировании специального реактора, как будет указано далее.
Изобретение позволяет радикально изменить конструкцию самого выпрямителя, чтобы использовать крайне
неэффективный выпрямитель, или даже ранее невозможный, или такой, который имел бы одну или даже
множество причин обратного выхлопа в течение каждого полупериода, комбинируя его с таким внешним
контуром выпрямителя, согласно изобретению, который предотвратит возникновение короткого замыкания
внутри выпрямителя из-за любой (или почти никакой) причины обратного выхлопа. Таким образом, стоимость
и требования к занимаемому пространству выпрямителей существенно снижаются, а средняя частота
возникновения обратного выхлопа, вместо 3 или 4 в месяц, как в современных коммерческих ртутно-дуговых
выпрямителях с металлическим баком, может быть снижена до гораздо меньших значений.
Для более полного понимания изобретения далее, на примере и с помощью прилагаемых чертежей, будут
описаны несколько конструктивных форм, которые может принимать изобретение.
Рисунок 1 представляет собой схематическое изображение выпрямителя, использующего специально
разработанные насыщенные анодно-свинцовые реакторы в соответствии с изобретением; рисунки 2 и 3
представляют собой диаграммы, иллюстрирующие работу реакторов, показанных на рисунке 1; рисунок 4
представляет собой поперечное сечение одной из опор реактора, плоскость сечения обозначена на рис. 1 как
IV-IV; рисунок 5 представляет собой схематическое изображение цепей и аппаратуры, иллюстрирующее
использование соединенных реакторов в связи с многофазным ртутно-дуговым выпрямителем с
металлическим резервуаром; рисунки 6, 7 и 8 представляют собой изображения, иллюстрирующие
использование грозозащитных разрядников, резисторов и конденсаторов, соответственно, для усиления
действия дроссельных катушек.
На фиг. 8 также показан в поперечном сечении нетрадиционная конструкция выпрямителя, иллюстрирующая
тот факт, что изобретение позволяет использовать выпрямители с крайне плохими характеристиками; фиг. 9
представляет собой поперечное сечение модифицированной формы реактора; фиг. 10 представляет собой
схематическое изображение характеристик реактора на фиг. 9; фиг. 11 представляет собой изображение,
иллюстрирующее влияние 4 нл емкости между витками обмотки на реактор, в, возможно, преувеличенном
случае таких эффектов емкости, а фиг. 12, 13, 14 и 15 представляют собой более или менее схематические
изображения, иллюстрирующие четыре способа преодоления влияния емкости между витками или от витков к
железному сердечнику, чтобы иметь возможность достичь целей изобретения в конструкциях реакторов,
которые в противном случае были бы проблематичными из-за токов емкости.
На фиг. 1 изобретение проиллюстрировано в связи с двуханодным ртутным выпрямителем, который может
быть как с металлическим резервуаром, так и со стеклянной колбой. Изобретение в самом широком смысле
не ограничивается количеством анодов или внешними цепями выпрямителя, будь то выпрямительные цепи
или инвертированные выпрямительные цепи, независимо от того, работает ли он в однофазном, трехфазном,
шестифазном или двенадцатифазном режиме.
На фиг. 1 в качестве примера показан ртутно-дуговой выпрямитель 16а, включающий закрытый
вакуумированный сосуд 17, ртутный катод 18, два анода 19, положительный и отрицательный
выпрямительные токовые выводы 20 и 21, источник переменного тока 22 и специально сконструированный
анодно-выводной реактор 23, соединенный последовательно с каждым из анодов 19. Каждый
анодно-выводной реактор 23 включает ламинированный сердечник 24, предпочтительно кольцеобразной
формы, на который намотан изолированный кабель 25, имеющий достаточное количество витков для
обеспечения желаемых характеристик, как описано ниже, и обладающий достаточной токовой пропускной
способностью для пропускания токов полной нагрузки анода, с которым он соединен.
Реакторы 23 уникальны тем, что спроектированы для насыщения при чрезвычайно малом токе, порядка
ампера, или примерно одной тысячной от номинального тока полной нагрузки реактора. Эти реакторы
пропускают токи порядка 800 или 1000 ампер в одном направлении. Обратный ток в нормальном режиме
работы составляет порядка 10–50 миллиампер. Тип кривой насыщения намагничиваемого сердечника 24
такого реактора показан на рис. 2, где либо магнитная индукция B, в гауссах на квадратный сантиметр в
железе, либо магнитный поток I, либо B, умноженное на площадь A железного сердечника, построены в
зависимости от намагничивающей силы H, в гильбертах на сантиметр длины сердечника, или в ампер-витках
IT. Соотношения между B и O, а также между HI и lo IT следующие:
B=p IA 11 = h 7 r IT 1 = 1 ( 1) ( 2) где 1 — длина сердечника в сантиметрах. Кривая намагничивания — это
свойство намагничиваемого материала, используемого для сердечника, и это известная константа каждого
материала, марки железа, стали или сплава железа, доступного на рынке. Согласно изобретению, мы
обеспечиваем насыщение намагничиваемого сердечника, когда ток через катушку составляет один ампер,
более или менее, при этом отклонение тока насыщения от этого значения обсуждается далее в данной
спецификации.
Возможно, правильнее было бы сказать, что коэрцитивный ток 27 на рис. 2, или обратный ток, необходимый
для уменьшения остаточной намагниченности 28 (рис. 2) до j 20 нуля, составляет примерно одну десятую
ампера.
Для проектирования реактора в соответствии с изобретением, с особым акцентом на намагничивающие токи
M реактора, то есть, пренебрегая пока вихревыми токами 406 651, мы сначала определим, какое изменение
магнитного потока или магнитной индукции B допустимо в активной зоне реактора в течение времени, пока
продолжается причина обратного воспламенения, или в течение времени, пока продолжается самая
длительная причина обратного воспламенения, для которой проектируется реактор. Это изменение
магнитного потока или индукции может происходить от точки i ≠ 28 на кривой до точки 29, 30 или даже 31, или
любого промежуточного значения в соответствии с коэффициентом запаса прочности, который должен быть
учтен для возможных вторых или третьих причин обратного воспламенения в любом данном полуцикле.
Затем значение изменения магнитного потока, или изменения индукции B, считывается с кривой гистерезиса,
которая известна для каждого образца магнитного материала.
Далее следует рассмотреть обратное напряжение, которое должен выдерживать выпрямитель. Для
выпрямителя на 600 вольт это напряжение можно принять, например, за максимальное значение 1600 вольт.
Если это напряжение подается на реактор, то 2 E; E = AB A Tx 10-8, ( 3) где B — общее изменение индукции,
допустимое за время t, которое можно принять равным 10 секундам, 10-5 секундам или даже меньше, в
зависимости от количества неконтролируемых обратных возгораний, которые должны быть допустимы за
определенный промежуток времени, например, за год или несколько лет.
Таким образом, мы имеем два уравнения (2) и (3) для решения трех неизвестных, а именно, числа витков T,
средней длины активной зоны 1 и площади активной зоны A. Следовательно, легко разработать проект
реактора в соответствии с этими двумя уравнениями.
Например, мы можем наложить условие, что будем использовать только один слой обмотки на сердечнике 24,
и что мы сделаем сердечник круглой формы и как можно меньшего размера. Другими словами, внутренние
стороны витков обмотки будут соприкасаться друг с другом и с внутренней периферией сердечника. Таким
образом, реактивное сопротивление рассеяния сводится к минимуму, и, следовательно, реактивное
сопротивление реактора при токе полной нагрузки будет минимальным, что окажет минимальное влияние на
регулирование выпрямителя, что обычно желательно. Это дает нам третье условие, которое определяет три
неизвестных T, i и A. Таким образом, T + d + A'X ( 4) 55, где d — внешний общий диаметр изолированного
кабеля, составляющего обмотку реактора. Эта формула предполагает квадратное поперечное сечение
сердечника, что дает радиальную толщину сердечника, равную /A. Если используется прямоугольное сечение
сердечника, следует применить соответствующий множитель к члену /A в уравнении ( 4).
Решение трех одновременных уравнений 65.
Уравнения (2), (3) и (4) дают T 312 _ 7 d HT 112 _rr E 12 r Atil Z X 104 = 0, (5) 4 ir-d R 4,I-d Hl O, которое можно
решить относительно T'/2, предполагая, что подобраны подходящие значения d, H, I, At и ABE, таким образом
фиксируя число витков T. Подставляя значение T в уравнения (2) и (3) соответственно, получаем длину
сердечника 1 в сантиметрах и площадь сердечника A в квадратных сантиметрах.
В качестве дополнительного средства для уменьшения реактивного сопротивления при полной нагрузке
(помимо использования однослойной обмотки) мы предпочитаем изготавливать сердечники наших
самоиндуктивностей, таких как реакторы 23 на рис. 1, с помощью сплошных кольцевых перфораций, чтобы
избежать даже мельчайших воздушных зазоров между соединениями в перфорациях. Для достижения этой
же цели, а именно уменьшения реактивного сопротивления реактора при работе выпрямителя под нагрузкой,
желательно сделать изменение магнитного потока, например, 28-29, 28-30, 28-31, во время длительной
причины обратного выхлопа, как можно большим. Это связано с тем, что реактивное сопротивление
определяется наклоном кривой гистерезиса, 90, и желательно иметь как можно большее отношение между
реактивным сопротивлением, действующим во время обратного выхлопа, и реактивным сопротивлением,
действующим при работе выпрямителя под током нагрузки. Это отношение может достигать 200 или 300, или
значительно большего значения. Более того, благодаря правильному проектированию.
Когда мы изготовили реакторы в соответствии с только что изложенными идеями и протестировали их с
помощью катодно-лучевого осциллографа, мы обнаружили, что практически мгновенно возникал ток порядка
нескольких ампер, который начинал течь сразу после подачи напряжения на реактор, имитируя условия
реальной работы, когда обвал напряжения внутри выпрямителя во время продолжения обратного выгорания
внезапно приводит к возникновению напряжения на реакторе, которое ранее существовало на выпрямителе.
Токово-временная характеристика реактора имела общую форму, показанную на рис. 406,651 5.
График построен на основе данных реального реактора. На горизонтальном участке кривой начальное
нарастание тока несколько превышает расчетное значение для реактора из-за непрерывности вихревых
токов, пока поток в реакторе не станет достаточным для насыщения активной зоны, после чего ток t:
внезапно повернулся вверх, в момент:
порядок сони 30 или 40 микро-сек. Эти вихревые токи создают проблемы при проектировании, которые
количественно не были учтены, поскольку вихревые токи обычно встречаются в экструзии 3 г, в реактивных
сопротивлениях C формирователей и реакторов. Из-за характера токов, с которыми приходится сталкиваться
во время непрерывного обратного огня-предохранения, и из-за характера переходных процессов в течение
периода времени, в течение которого он должен быть работоспособным, эти вихри в основном в ламинатах,
что оказывает влияние на материал реактора. Эквивалентный ток -cc, если катушка 25, из-за вихревого тока в
сердечнике 24, определяется уравнением.
Elb 2 4 Ap T \velee a — коэффициент, учитывающий поверхностный эффект токов в железе, b — это толщина
ламината в сантиметрах, удельное сопротивление железа в единицах. Коэффициент a обычно не равен нулю,
а изменяется со временем. Если его получить, то его можно принять равным и определить экспериментально.
Считается, что он имеет порядок i 1, в зависимости от толщины ламината.
Для того чтобы уменьшить пиковую составляющую вихревого тока I примерно до того же значения, что и
коэрцитивный ток, мы значительно уменьшаем толщину ламинатов. С этой целью используется сплав p I w 71
ch, известный в рамках tr:
«Гиперник», представляющий собой композит, содержащий 50 % никеля, 50 % и различное количество
марганца, вместо кремниевой стали, которая использовалась изначально. Наша первая реакция была
проведена из материала, обычно используемого для реакторов с железным сердечником, – листов
кремниевой стали толщиной 14 мил или 0,35 сантиметра. При этом токи были слишком высокими. Мы
построили реактор, используя тот же материал, что и для сердечника, но прокатанный в листы толщиной 5
мил или 0,125 сантиметра.
После того, как вихретоковый эффект все еще был слишком высок (65 bnt), поскольку это был практический
предел толщины кремниевой стали, мы далее решили использовать гиперник, прокатанный до толщины 2 мил
или 0,005 сантиметра. Считается, что даже более тонкие ламинаты могут быть еще более тонкими (70
сантиметров). Поскольку вихретоковый эффект быстро увеличивается, если между ламинатами возникают
какие-либо токи, необходимо соблюдать тщательные меры предосторожности при изоляции новых реакторов,
что может быть сделано, например, с помощью жидкого стекла или любого другого изоляционного покрытия,
известного разработчикам электрических аппаратов.
В малом уравнении (6) для вихревого тока 80 ч мы имеем компонент 1 тока в катушке, это e из записанного на
предположении о квадратной быстрой площади поперечного сечения A железа. Если используется очень
короткая прямоугольная область, как это, вероятно, будет на практике, необходимо использовать множитель
85 - токов с A, как было предварительно указано в связи с экватором (4). Следует отметить, что эффект
вихревой составляющей тока может быть уменьшен за счет уменьшения потоков в средней длине i магнитной
цепи, 9 & Это может быть сделано с использованием прямоугольной области A, имеющей минимальный
размер в радиальном направлении, тем самым (6) также вводя множитель (больше 1 в отношении длины к 95
ширине прямоугольника) в числители в инатор уравнения (6), таким образом еще больше уменьшая вихревой
ток. Эффект вихревых токов IT 3 кОм тока I также может быть быстро уменьшен, и p достигается за счет
уменьшения толщины b абсолютных латентных слоев, при этом ток уменьшается пропорционально квадрату
толщины Le To Эффект вихревых токов также может быть восстановлен (уменьшен путем выбора железа с
высоким сопротивлением).
В конечном итоге, эффект вихревых токов может быть дополнительно уменьшен за счет выбора катушки с как
можно более толстыми витками.
С помощью описанных выше способов величина эффекта вихревого тока может быть снижена до такого
низкого значения, что ток 41 (i порядка масштаба на рис. 3) уменьшается до точки, где nt I, или ток 33, в любой
момент времени с заданным значением, например, 30 или 40 микросекунд, может составлять порядка одной
десятой от указанного значения, ампера или нескольких десятых от заданного значения ампера.
На рисунке 4, где показано поперечное сечение железа и вид реактора 2:3, было невозможно показать слои
24 такими тонкими, какими они являются на самом деле, поскольку линии были бы слишком узкими или
расположены слишком близко друг к другу, чтобы быть видимыми на этом чертеже.
Следует отметить, что временные отрезки, упомянутые здесь, а именно от 1 до 1000 микросекунд, очень
коротки по сравнению со временем полуцикла 50-циклового тока, полуцикл которого составляет 10 000
микросекунд.
На рис. 5 показана выпрямительная система, в которой несколько анодов подключены к одному и тому же
отводу трансформатора и соединены посредством связанных реакторов.
Таким образом, на схеме 35 очень наглядно показан выпрямитель с металлическим бачком, имеющий
двенадцать анодов 36–47, питаемых от 6-фазной вторичной обмотки 48 трансформатора 49, соединенной
звездой и имеющей 3-фазную первичную обмотку 50 в форме треугольника. Аноды соединены парами с
соответствующими вторичными выводами трансформатора j5 через соединенные реакторы 51 изобретения.
Таким образом, аноды 36 и 42 соединены с выводами катушки на реакторе 51, а середина этой катушки
соединена с соответствующим вторичным выводом. Этот соединенный реактор сконструирован в
соответствии с уже указанными принципами таким образом, чтобы ограничивать ток, когда возникает
обратное возгорание по отношению к одному из анодов, до значения, которое не вызовет
самоподдерживающуюся дугу после прекращения обратного возгорания, что, как указано выше, происходит
практически всегда значительно менее чем за 10 микросекунд.
Преимущество схемы с соединенными реакторами, показанной на рис. 5, можно понять из следующих
соображений: Обратное воспламенение — редкое явление в большинстве выпрямителей. Даже в очень
плохом выпрямителе, в котором анод воспламеняется в среднем раз в час, что было бы совершенно
непрактично в качестве коммерческого выпрямителя, анод функционирует удовлетворительно в течение 216
000 операций или циклов, при этом каждый цикл заканчивается отказом. Если бы вместо одного анода
использовались два анода, соединенных параллельно, вероятность обратного воспламенения обоих анодов в
любом заданном полуцикле в этом выпрямителе составила бы (2 16 000)², или такое двойное обратное
воспламенение происходило бы в среднем раз в 216 000 часов, или почти тридцать лет в среднем, между
случаями обратного воспламенения в каждой из двух соединенных анодных цепей в одном и том же
полуцикле.
Вероятность одновременного обратного выхлопа в обеих анодных цепях значительно ниже из-за очень
короткой продолжительности причины обратного выхлопа и того факта, что новый реактор 51 не допускает
возникновения обратного выхлопа даже в течение оставшейся части цикла. Таким образом, если реактор
сможет устранить начинающийся обратный выхлоп в течение одной тысячной части полуцикла, вероятность
одновременного обратного выхлопа в двух связанных анодных цепях в течение той же тысячной части любого
(разорванного) полуцикла будет в миллион раз ниже, чем приведенные выше цифры.
Преимущество использования связанного реактора 51, в отличие от самоиндуктивного реактора 23,
заключается в том, что эти 70 связанных реакторов, или балансировочных трансформаторов, позволяют
свободному потоку тока к анодам до тех пор, пока токи распределяются поровну. Таким образом, в нормально
проводящей части цикла практически отсутствует сопротивление потоку тока к 75 анодам, поскольку оба
связанных анода способны одновременно пропускать ток. Проблема ограничения реактивного сопротивления
полной нагрузки реактора до как можно меньшего значения, чтобы избежать слишком большого падения
вольт-амперной характеристики выпрямителя, как в системе, показанной на рис. 1, таким образом,
исключается в схеме связанных реакторов на рис. 5. Возможно использование многовитковых реакторов и
даже реакторов с воздушными зазорами в сердечниках.
Отличительной особенностью сопряженного реактора 51 является то, что он насыщается при токе 90,
составляющем примерно один ампер или одну тысячную от тока полной нагрузки, и что его начальный ток при
приложении максимального обратного напряжения выпрямительной системы 95 имеет тот же порядок
величины, что и ранее отмечалось в обсуждении вихретоковых эффектов.
Величина тока, которую реактор позволяет накапливать в течение любого заранее определенного временного
интервала, например, 10 микросекунд, не является жестко заданным и фиксированным значением тока, но
может изменяться в достаточно широких пределах в зависимости от требуемой степени совершенства работы
или от того, насколько экономически целесообразно обеспечить такую работу. Таким образом, например,
возможно, нецелесообразно нести дополнительные расходы на предотвращение обратного воспламенения
выпрямителя раз в 100 лет, в отличие, например, от случая раз в 20 лет. Иногда, чтобы использовать
реакторы относительно небольшого размера и стоимости, можно предотвратить обратное воспламенение в
результате относительно небольшой доли причин, а не доводить его до 99,99% или чего-то подобного.
В любом случае, при наличии 120 реакторов практически практического размера невозможно предотвратить
рост обратного тока во время действия причины обратного выгорания до значения, во много раз
превышающего нормальное значение от 10 до 50 миллиампер. После прекращения действия причины
обратного выгорания этот увеличенный ток должен продолжать протекать через реактор в течение короткого
времени из-за индуктивности.
Этот ток в выпрямителе будет 130 406,651 406,651 принимать форму тлеющего разряда очень высокого
напряжения. Это высокое напряжение само по себе нежелательно, поскольку оно угрожает изоляции, но что
еще более важно, оно увеличивает опасность возникновения второй причины возникновения до того, как
обратный ток через выпрямитель уменьшится до значения, близкого к нормальному, поскольку было
обнаружено, что частота возникновения причин возникновения очень быстро возрастает по мере повышения
напряжения. Возникновение второй причины возникновения, когда ток через реактор велик, позволяет току
еще больше увеличиться, и, таким образом, значительно увеличивает вероятность развития дуги и короткого
замыкания.
Поэтому мы предпочитаем использовать средства ограничения напряжения, чтобы поддерживать напряжение
на выпрямителе на умеренном уровне после исчезновения причины обратного выгорания. Таким средством
ограничения напряжения может быть вентиль, например, используемый для молниезащиты, резистор или
конденсатор. Он может быть подключен только к клеммам переменного тока (анодам), если он подходит
только для переменного тока, или он может быть подключен к каждому аноду и катоду.
На фиг. 6 показано средство ограничения напряжения в виде группы разрядников 53, известных под торговой
маркой «Автоклапан», имеющих один общий вывод, соединенный с нейтральным выводом вторичной обмотки
трансформатора 54, и другие выводы которых соединены с соответствующими анодами 55. Реакторы
обратного ограничения тока 56, как описано ранее, подключены к питающим проводам анодов. Вместо
разрядника «Автоклапан» 53 может быть использован любой подходящий тип клапана ограничения
напряжения или грозозащитного разрядника.
На фиг. 7 показано ограничивающее напряжение средство -L 5 в виде множества резисторов 58, которые
соединены между ртутным катодом 59 и соответствующими анодами 60 многоанодного ртутно-дугового
выпрямителя с металлическим резервуаром, при этом отдельные анодные реакторы 62 используются, как
описано выше. Это необходимо, если максимальное обратное напряжение 1,0 вольт не должно быть
превышено, и если ограничивающий резистор 58 должен пропускать ток 0,5 ампер для уменьшения анодного
тока низковольтного выпрямителя до 50 миллиампер или 10 мкА; Сразу после прекращения обратного тока и
в то время как ток в реакторе все еще течет со скоростью 1 ампер, или на 0,5 больше, чем нормальный
обратный ток в выпрямителе, сопротивление шунта должно иметь значение около 32 000 Ом, что приведет к
очень незначительным потерям энергии.
На фиг. 8 показано средство ограничения напряжения в виде конденсатора 64, который шунтируется между
анодом и катодом защищаемого выпрямителя, при этом анодно-выводной реактор используется, как описано
ранее 7 G. Фиг. 8 также указывает на важную особенность изобретения, заключающуюся в том, что с этим
изобретением могут использоваться выпрямители, отличные от обычных или традиционных конструкций. Это
можно объяснить следующим образом: 75 Частота возникновения провоцирующих причин обратных
возгораний, по-видимому, увеличивается с плотностью положительного ионного тока к электродам,
поддерживающим обратное напряжение. По этой причине на практике 80 используется низкое давление
ртути, экраны, перегородки, сетки и т. д., поскольку все это уменьшает положительный ионный ток к
неактивным анодам. Экраны также необходимы для предотвращения попадания капель ртути на неактивные
аноды, поскольку любой такой контакт является провоцирующей причиной обратного возгорания. Однако
использование перегородок, экранов и т. д. имеет тот недостаток, что значительно повышает Нормальное
падение напряжения в электрической дуге приводит к снижению эффективности выпрямителя, а также к
существенному увеличению его объема или размеров.
Если описанными выше способами предотвратить возникновение коротких замыканий, вызванных причинами
провоцирования, экраны и перегородки больше не нужны, и становится возможным получить высокое
напряжение тления между неактивным анодом и катодом за счет близкого расположения анодов и катода, то
есть катод находится в темном пространстве, окружающем анод, которое в предыдущих выпрямителях с
металлическим баком составляло порядка 4–8 дюймов (10–20 см) темного пространства в зависимости от
давления пара, тока в других электродах и напряжения.
Таким образом, может быть использована конструкция, показанная на рис. 8 1 o, состоящая из одного
плоского анода 66 и ртутного бассейна 61, расположенного на плоской ртутной чашке 68, которая
изолирована от анода с помощью фарфорового кольца (69), при этом вся конструкция герметично запечатана
и откачивается с помощью насосного соединения 70. Необходимо использовать устройство поддержания
заряда желаемой или предпочтительной конструкции, как указано на 71, детали которого составляют часть
настоящего изобретения. Анод и катод могут охлаждаться подходящими способами, хорошо известными в
данной области техники, так что они могут работать при относительно низкой температуре около 350 ± 125 °C
в металлических частях. Поскольку ударные ртутные дроны больше не представляют опасности благодаря
новому реактору обратного ограничения тока 65 и средствам ограничения напряжения 64, эта компактная
конструкция из одного 320 Создание выпрямителя (т.е. нино) становится возможным, что позволяет получить
чрезвычайно эффективный выпрямитель. Следует понимать, что для работы в режиме линейной фазы может
быть использовано любое количество таких выпрямителей.
На рис. 9 показана конструкция самоиндуктивного реактора, использующего сердечник, часть поперечного
сечения которого уменьшена, как показано на рис. 73. Следует отметить, что из анализа ранее приведенных
уравнений для проектирования реактора следует, что площадь поперечного сечения сердечника должна быть
большой, чтобы удовлетворить условиям работы при обратном токе порядка одной десятой ампера.
Благодаря короткой части общей уменьшенной площади поперечного сечения, соотношения B-H при этом
коэрцитивном токе в одну десятую ампера существенно не изменятся по сравнению с тем, какими они были
бы, если бы поперечное сечение сердечника не было уменьшено на рис. 73, но соотношение B-I для очень
больших токов насыщения будет определяться почти исключительно насыщением малого участка 73.
Таким образом, на рис. 10, если большая кривая 74 представляет собой кривую насыщения большого
поперечного сечения, а меньшая кривая — кривую насыщения меньшего сечения 73, то кривая насыщения
сердечника, показанного на рис. 9, будет изгибаться от одной кривой к другой, как показано пунктирными
линиями 76 на рис. 10. В данной конструкции желательно разместить как можно больше витков обмотки 77
вокруг уменьшенного сечения 73, чтобы способствовать насыщению этого сечения при очень низком токе.
Благодаря конструкции, показанной на рис. 9, реактивное сопротивление реактора при протекании токов
нагрузки может быть меньше, чем если бы использовался сердечник с равномерным сечением.
В целом было установлено, что влияние емкости между витками катушки практически незначительно. В
экстремальных конструкциях реакторов, использующих данное изобретение, предполагается, что
распределенная несущая способность обмотки катушки может это обеспечить.
Невозможно ограничить ток, скажем, до 0,3 ампер в течение 10 секунд, поскольку такая распределенная
емкость позволяет величинам тока в различных витках катушки быть разными.
В случае возникновения обратного выхлопа, первым разряжается крайний виток катушки. Для этого крайнего
витка индуктивность равна... Из-за своей близости к железному сердечнику сопротивление очень мало, и
сопротивление потоку тока практически соответствует импульсному импедансу, который он имел бы, если бы
был прямым проводником того же сечения и находился на том же расстоянии от заземленного проводящего
материала. То есть начальное сопротивление разряда может составлять всего несколько сотен Ом. Затем, по
мере проникновения разряда в катушку, вступает в действие взаимное магнитное воздействие витков, и
импеданс увеличивается до тех пор, пока, наконец, когда разряд полностью проникнет в катушку, импеданс не
примет высокое значение, соответствующее установившейся индуктивности катушки. Время, необходимое
для этого, составляет одну половину цикла собственных колебаний катушки. После этого периода катушка
будет переразряжена, и возникнут колебания, которые обычно быстро затухают. В качестве примера
рассмотрим катушку, имеющую индуктивность в ненасыщенном состоянии 10 мкГн и собственный период 101
цикл.
Начальное сопротивление может составлять 500 Ом. Рассмотрим случай внезапного приложения к нему
напряжения 1500 вольт. Из-за установившейся индуктивности ток через него будет возрастать со скоростью
-1/1 = 15 00 ампер в секунду, так что через 10¹² секунд ток составит всего 90 ампер. Однако из-за переходного
процесса начальный ток равен 0 ампер, и он затухает до значения, сравнимого с долей ампера, прошедшего
через установившуюся индуктивность, только через несколько 10¹² секунд. Таким образом, цель катушки, а
Соседние файлы в папке патенты