Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13470
.pdf
В одном из вариантов осуществления изобретения 105F предусмотрено устройство для автоматического
управления синхронизацией inulti4 i - t ij j i 1 i f - p i, подключенных к подходящему источнику постоянного тока
через переключатель 7, полевые реостаты 8 и контактные кольца 9.
Для синхронизации генераторов 5 и 6 предусмотрено 70 возбуждение обмоток возбуждения генераторов и их
параллельное соединение через проводники 12, 13 и 14, при этом соединение между машинами
осуществляется сначала через трехфазный 75 дроссель 15, который, когда напряжения двух машин
практически равны, а соответствующие фазные напряжения практически противоположны, закорочен.
Соединение двух генераторов переменного тока через дроссель осуществляется с помощью
синхронизирующего контактора 16, рабочая катушка 17 которого управляется реле, реагирующим на
напряжение. Управление может осуществляться с помощью одного вольтметрового реле, но предпочтительно
использовать два индукционных дисковых реле 18 и 19, каждое из которых снабжено двумя электромагнитами
с экранированными полюсами: один — электромагнит открытия, снабженный катушкой 20 (90), другой —
электромагнит закрытия, снабженный катушкой 21. Электромагниты воздействуют на диск 22 в
противоположных направлениях, и при одинаковых токах, протекающих через катушки 20, 95 и 21
электромагнитов, размыкающий электромагнит создает крутящий момент, который, скажем, на 5 или 10%
меньше, чем крутящий момент, создаваемый замыкающим электромагнитом, который стремится повернуть
шпиндель 23 реле 100 против силы управляющей пружины.
24 и тем самым переместить контакт 25, установленный на шпинделе 23, от упора 26 к взаимодействующему
неподвижному контакту 2ir.
Для удобства усилие, прилагаемое управляющей пружиной 105, может регулироваться, например, с помощью
стрелки, перемещающейся по калиброванной шкале. Также возможно, что сила, прилагаемая магнитом при
закрытии или открытии, будет регулироваться. Два реле 10 аналогично отрегулированы, и катушка 21
замыкающего электромагнита реле 18 и катушка 20 размыкающего электромагнита реле 19 соединены
последовательно друг с другом, а на стороне дросселя 15, расположенной ближе к генератору 6, к
проводникам 13 и 14, подключенным к двум фазам указанного генератора, в то время как катушка 21
замыкающего электромагнита реле 19 и катушка 20 размыкающего электромагнита реле 18 соединены
последовательно друг с другом и на стороне дросселя 15, расположенной ближе к генератору 5, к
проводникам 13 и 14, подключенным к двум фазам указанного генератора. Контакты реле 18 и 19 соединены
последовательно с рабочей катушкой 17 синхронизирующего контактора 16 через шины и 11, цепь включает
проводник. 130 полярных динамо-электрических машин, соединенных с двигателями внутреннего сгорания,
включают средства, предназначенные для работы, когда указанные машины находятся в состоянии,
подходящем для синхронизации, и средства, предназначенные для работы в определенном состоянии, когда
катушки двигателей находятся в правильном относительном положении или точках своих рабочих циклов, при
этом синхронизация автоматически устанавливается, когда указанные средства сработали и указанные
средства управления сработали или приняли определенное состояние.
Изобретение будет описано в качестве примера со ссылкой на прилагаемые схемы и чертежи, на которых, как
показано на рисунке 1, изображены схемы, демонстрирующие применение изобретения к двум дизельным
двигателям, предназначенным для приведения в движение судна; средства управления некоторыми
контактами управления опущены, в то время как на рисунках 2, 3, 4 и 5 показаны способы управления
указанными контактами.
На рисунке 1 электронные двигатели 1x водоросли 2 соединены непосредственно с щупами 3 и 4, а также с
щупами tLl в противоположных направлениях. Эти восьмицилиндровые четырехтактные дизельные двигатели
похожи друг на друга и симметрично расположены по разные стороны от центральной линии судна, при этом
их коленчатые валы параллельны или практически параллельны этой центральной линии, и предусмотрено
синхронное выполнение цикла работы соответствующих цилиндров двух двигателей.
При желании можно добиться более низкой скорости, но нормальная максимальная частота вращения
двигателя составляет 280 об/мин.
Двигатели 1 и 2 расположены таким образом, чтобы приводить в движение две синхронные динамо-машины
переменного тока 5 и 6, которые могут быть электрически соединены и сконструированы таким образом,
чтобы циклы работы соответствующих цилиндров соответствующих двигателей происходили синхронно. При
этом предусмотрены средства, которые автоматически синхронизируют машины 5 и 6, когда соответствующие
поршни двигателей 1 и 2 находятся в аналогичных точках своих циклов работы. В представленной на
иллюстрации форме синхронизирующее устройство включает в себя средства, которые стремятся обеспечить
синхронизацию машин 1 и 2, когда последние находятся в состоянии, подходящем для синхронизации, и
средства, которые предотвращают синхронизацию машин, если движущиеся части двигателей 1 и 2 не
находятся соответственно в надлежащем относительном положении или вблизи него.
Машины 5 и 6 представляют собой 80-киловаттные 24-полюсные трехфазные генераторы переменного тока,
обмотки возбуждения которых питаются от шин 10 и 11.
В процессе работы, когда необходимо обеспечить синхронизацию генераторов 5 и 6 и двигателей 1 и 2,
обмотки генераторов запитываются одинаковым током возбуждения, а частота вращения двигателя
регулируется до тех пор, пока напряжение одного генератора не будет существенно отличаться от
напряжения другого генератора. Это происходит до тех пор, пока замыкающий электромагнит одного из реле
18 и 19 не преодолевает суммарную силу i5 управляющей цепи 24 и размыкающего электромагнита, контакт
25 этого реле остается разомкнутым. Однако, когда напряжения генераторов достигают подходящих
относительных значений, например, когда одно напряжение отличается от другого не более чем на
пять-десять процентов, цепь катушки 17 синхронизирующего контактора замыкается через контакты 25, 27
двух реле 18 и 19, и контактор 16 замыкается, тем самым соединяя генераторы 5 и 16 через дроссель 15, и
генераторы стремятся синхронизироваться.
Синхронизирующая операция осуществляется путем замыкания рабочего контактора 32, рабочая катушка 33
которого подключена к шинам 10 и 11, цепь включает проводник 34, катушку 33, проводник 35, превентивные
контакты 30, которые замыкаются только тогда, когда подвижные части двух двигателей находятся в
надлежащем относительном положении или в основном в нем, проводник 37, контакты 38 синхронизирующего
реле 39, проводник 40, вспомогательные контакты 41 контактора 16 и проводник 42.
Вспомогательные контакты 41 синхронизирующего контактора 16 замыкаются с задержкой по времени при
замыкании самого синхронизирующего контактора, и тем самым предотвращают замыкание цепи через
катушку 33 рабочего контактора до того, как синхронизирующее реле 39 успеет сработать. Вспомогательный
подвижный контакт m 41 может, например, быть соединен с основной подвижной частью контактора 16
посредством пружины 43 и работать под управлением демпфера или аналогичного устройства, которое
замедляет перемещение указанного контакта в замкнутое положение. Синхронизирующее реле 39 имеет
контакторный тип, и его контакты 38 нормально замкнуты, при этом рабочая катушка 44 реле подключена к
одной фазе дросселя 15. Чувствительность синхронизирующего реле такова, что реле замыкается только
тогда, когда генераторы 5 и 6 находятся вблизи своих синхронных положений, а напряжение на хокерном
контакте 15 равно нулю или практически равно нулю (при условии, что превентивные контакты 36 замкнуты,
генераторы синхронизируются за счет замыкания рабочих контактов).
контактор 32.
d. Предохранительные контакты 36 и механизм 70 для их совместной работы с другими частями
синхронизирующего механизма могут иметь различные формы, но в 2i<.
2
Подвижный контакт с острым краем 40 предназначен для того, чтобы входить между двумя пружинными
контактами 47 и соединять их, которые обычно разделены и дополнительно разделены контактом 46. Когда
плоский контакт входит между ними, контакт 46 установлен на корпусе 48 дифференциального редуктора,
включающего одно или несколько планетарных колес 40, установленных в корпусе и соединенных с двумя
аналогичными расположенными напротив друг друга коническими колесами 50 и 51, также вращающимися,
установленными в корпусе 48 и приводимыми в движение валами 52 и 54 (валы 53 и 55, предусмотренные на
двигателе 1). Вал 52 приводится в движение от вала 56, вращающегося в полуобороте, двигателя 1 через
зубчатое колесо 57, а вал 5 передается от вала 58, вращающегося в полуобороте, двигателя 2 через зубчатые
колеса 59, 62 и 64, при этом вал 60 снабжен подшипниками 61 на конце двигателя 2, а вал 95 63 установлен в
подшипниках 65. Конструкция такова, что когда двигатели 1 и 2 вращаются в противоположных направлениях
с равными скоростями, конические колеса 50 и 51 также вращаются в противоположных направлениях с
равными скоростями.
Более того, скорости вращения валов 52 и 54 вдвое превышают скорости вращения валов 56 и 53,
вращающихся в половинном направлении, соответственно.
Станет ясно, что если валы 52, 105 и 54 вращаются с разной скоростью, то корпус 48 будет вращаться со
скоростью, равной половине разницы между скоростями двух валов, тогда как если валы вращаются с
одинаковой скоростью, то корпус 110 останется неподвижным. Кроме того, когда полуоси 56 и 58 находятся в
заранее определенных относительных положениях друг относительно друга, корпус 48 находится в
соответствующем известном положении. Следовательно, когда валы 56 и 58 и возвратно-поступательные
части двигателей 1 и 2 находятся в аналогичном положении, подвижный контакт 46 находится в заданном
положении, и предусмотрено, что только когда контакт 46 находится в указанном положении или практически
в нем, он замыкает контакты 47 и позволяет синхронизировать генераторы 5 и 6.
После синхронизации генераторов контакт 46 (291) остается в рабочем положении, и поскольку контакты 25,
27 реле 18 и 19, а следовательно, и синхронизирующий контактор 16 и его вспомогательные контакты 41
остаются замкнутыми, то поддерживается подача напряжения на катушку 33 рабочего контактора 32. При
желании контактор 332 может быть снабжен вспомогательными контактами, предназначенными для
прерывания цепей катушек 260, 21 реле 18 и 19 и 10, а также для замыкания поддерживающей цепи его
масла:33. Возможно, будет предусмотрено более одного фиксированного положения для подвижного контакта
41; например, валы 52 и 54 могут вращаться со скоростью, равной скорости полупериодических валов 0( и 58
соответственно, в этом случае будут два диаметрально противоположных положения, в которых могут быть
предусмотрены две пары контактов 4.7, соединенных параллельно, отдельно в таких положениях для
взаимодействия с подвижным контактом 46.
На рисунке 3 профилактические контакты 66 и 67 установлены соответственно на контактных кольцах 68 и 69,
закрепленных на концах валов 70 и 71, от которых они изолированы, и взаимодействуют с щетками 72 и 73.
Валы 70 и 71-5 выровнены и соединены с валами 56 и 58, расположенными по половинному ходу двигателей
1 и 2, аналогично валам 52 и 54 на рис. 2.
Они приводятся в движение, но в данном случае валы 71, 3 и 70 вращаются в одном направлении.
Зубчатая передача устроена таким образом, что валы 71 и 70 вращаются с теми же скоростями, что и валы 56
и 58.
Контакты 66 и 67 расположены в определенном относительном положении валов 71 и 70 таким образом,
чтобы входить в зацепление друг с другом, и очевидно, что такое положение валов 70 и 71 соответствует
определенному относительному положению валов 56 и 58. Кроме того, контакты 66 и 67 расположены на
валах 70 и 71 таким образом, что при зацеплении контактов двигатели 1 и 2 находятся в аналогичном
положении, и соответствующие цилиндры срабатывают одновременно.
Для наглядности контакты 66 и 67 показаны установленными на пружинных рычагах, но на практике один из
контактов будет установлен так, чтобы его контактная поверхность была заподлицо с поверхностью диска или
цилиндра 5q из изоляционного материала, установленного на приводном валу, так что другой контакт будет
прижиматься к поверхности диска или цилиндра и плавно перемещаться по ней. После синхронизации
генераторов 5 и 6, генераторы 66 и 67 начинают двигаться синхронно.
На фиг. 4 установлены, но изолированы от валов 56 и 58, контактные кольца 75 и 74, взаимодействующие с
щетками 81 и 80, и снабжены рычагами 77 и 76, на которых размещены щетки 79 и 78. Щетки 78 и 79
перемещаются по внутренним поверхностям 6i helle, аксиально охватывая изолированные участки 83
коммутаторов 85 и 86.
Каждый коммутатор снабжен тридцатью сегментами, и последующие сегменты 82 коммутатора 85,
расположенные по часовой стрелке, соответственно соединены проводниками 84 с последующими
сегментами 83 коммутатора 86, расположенными против часовой стрелки. Отсюда следует, что когда щетки
78 и 79 находятся на соединенных между собой сегментах Ho 82 и 83, между щеткой 80 и щеткой Ul
образуется цепь через контактное кольцо 774, рычаг 76, щетку 78, указанные сегменты и проводник 84, щетку
79, рычаг 77 и контактное кольцо 75. Рычаги 76 и 77 расположены относительно полуоборотных валов 58 и 5
таким образом, что такое движение происходит только тогда, когда возвратно-поступательные части
соответствующих цилиндров двигателей находятся в аналогичных положениях или приблизительно в них в
течение своих рабочих циклов. Следует понимать, что профилактические контакты могут быть закрыты, когда
указанные части, скажем, составляют более 7% от заданных 99 относительных положений. Щетки 78 и 79
расположены таким образом, чтобы зацепляться с одним сегментом 82 или 83, прежде чем покинуть другой
сегмент, и, следовательно, когда двигатели работают синхронно, цепь 95 через предохранительные контакты
поддерживается.
На рис. 5 якоря 90 вспомогательных генераторов 87 и 88 установлены на концах полуторных валов 56 и 58
двигателей 1 и 2.
Генераторы 87 и 88 аналогичны магнето и состоят из постоянных магнитов 89 и двухполюсных якорей
челночного типа 90, обмотки 91 которых соединены через контактные кольца 92 и 93 со щетками 94 и 95.
Обмотки 91 генераторов 87 и 88 соединены через щетки 94 и 95 последовательно с обмоткой 97 реле,
снабженного предохранительными контактами 98, и последовательно с токоограничивающим дросселем 96.
Конструкция такова, что при одновременном срабатывании соответствующих цилиндров двух двигателей
якоря 90 находятся в одинаковом положении, а напряжения двух генераторов 87 и 88 в цепи обмотки 97
равны и противоположны по знаку. Подвижный контакт 98 находится в замкнутом положении, но если
подвижные части двух двигателей сильно смещены относительно своих правильных относительных
положений в рабочих циклах, поскольку напряжение генераторов 87 и 88 не противоположно по фазе, через
катушку 97 протекает ток 125, вызывая размыкание контактов 98, и контакты остаются разомкнутыми до тех
пор, пока подвижные части двигателей, включая полуоси 56 и 58, не окажутся вблизи своих правильных
относительных положений, после чего контакты снова замыкаются.
В процессе эксплуатации, когда судно E''lip выведено из порта, двигатели синхронизируются просто путем
возбуждения поля! Обмотки генераторов 5 и 6, регулировка дроссельной заслонки двигателя до тех пор, пока
обороты двигателя не станут почти одинаковыми, хотя один двигатель очень медленно обгоняет другой:
за счет вращения с немного большей скоростью, например, на 1/3 цикла в секунду.
После этого двигатели, достигнув состояния, близкого к тому, в котором их возвратно-поступательные части и
полуоси 56 и 58 находятся в аналогичном положении, генераторы автоматически синхронизируются и
заставляют двигатели работать синхронно.
Например, при использовании защитных контактов, как показано на рис. 2, оператор может ускорить процесс
синхронизации, наблюдая за движущимся контактом и слегка увеличивая скорость двигателя до тех пор, пока
контакт не окажется почти в разрешающем положении, а затем регулируя дроссельную заслонку и скорость
двигателя до наиболее благоприятного значения для достижения синхронизации.
Для удобства предусмотрена синхронизирующая лампа или аналогичное устройство, а также амперметр или
ваттметр для индикации тока или мощности, протекающей между генераторами 5 и 6. После синхронизации
генераторов и двигателей оператор может отрегулировать дроссельную заслонку двигателя, чтобы
обеспечить правильное распределение нагрузки между двигателями. Одно из главных преимуществ
электрического соединения двигателей, как описано выше, заключается в том, что мощность может
передаваться электрически от одного вала к другому и выравнивает скорости вращения валов в момент,
когда нагрузка на один вал может внезапно сильно измениться.
5: Генераторы переменного тока могут использоваться для обеспечения электропитанием вспомогательных
систем, и в этом случае их мощность может быть соответствующим образом увеличена. Мощность может
отводиться напрямую или через преобразовательное оборудование, и, как правило, будут предусмотрены
соответствующие средства регулирования напряжения. Разумеется, будут предусмотрены соответствующие
защитные устройства для защиты оборудования.
Изобретение может быть применено к двигателям, составляющим часть редуктора электрической системы
судового гребного винта, например, двигатели If и 2 могут быть сконструированы таким образом, чтобы
приводить в движение гребные винты через двигатели постоянного тока, питаемые от генераторов,
соединенных с двигателями. Или же изобретение может быть применено к поршневым насосам или
двигателям, установленным на общей конструкции на земле.
Теперь, подробно описав и определив природу нашего изобретения и план его осуществления, мы заявляем,
что то, на что мы претендуем, является… В конструкции, предназначенной для снижения вибрации указанного
типа, устройства для автоматической синхронизации динамо-электрических машин, включая средства
управления, управляются в зависимости от относительного углового положения динамо-электрических машин
и расположены таким образом, чтобы работать или принимать определенное положение, позволяющее
осуществлять или разрешать автоматическую синхронизацию динамо-электрических машин только тогда,
когда возвратно-поступательные части двигателей находятся в надлежащем относительном положении или
точке 85 циклов работы или вблизи него.
2. В данной конструкции, описанной ниже, предусмотрено устройство для автоматического управления
синхронизацией многополюсных динамоэлектрических машин, соединенных с двигателями, включающее
средства, предназначенные для работы, когда указанные машины находятся в состоянии, подходящем для
синхронизации, и средства управления, предназначенные для работы или принятия определенного
состояния, когда возвратно-поступательные пары двигателей находятся в своих соответствующих
относительных положениях или точках своих рабочих циклов или вблизи них, причем синхронизация
осуществляется автоматически, когда указанные средства управления сработали и средства управления
сработали или приняли определенное состояние.
3.
Устройство указанного типа, в котором предусмотрено устройство для 105 автоматического управления
синхронизацией многополюсных динамо-электрических машин, соединенных с двигателями, включающее
средства, которые стремятся обеспечить синхронизацию динамо-электрических машин, когда они находятся в
состоянии, подходящем для синхронизации, и средства, которые позволяют такую синхронизацию только
тогда, когда возвратно-поступательные части двигателей находятся в своих надлежащих относительных
положениях или точках своих рабочих циклов или вблизи них.
Соседние файлы в папке патенты