Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_14120
.pdf
соединены с линиями Li, 105 L2, L3 через предохранители F, катушки нагревателя H и разъединитель I.
Как показано на рис. 9, автоматический выключатель B замыкается, когда переключатель C перемещается к
контактам S. При этом вспомогательный переключатель c также замыкается, катушка b3 получает питание, и
вспомогательный переключатель b замыкается; это исходное положение. Когда рукоятка выключателя C
отпускается, этот выключатель C отсоединяется от контактов S, замыкает контакты D и размыкает
выключатель C; это рабочее положение. В остальном расположение соответствует описанному в связи с рис.
9. 120 Автоматический выключатель контакторного типа с электромагнитным замыканием и включает в себя
рычаги B, установленные изолированно на валу b4, закрепленном в подшипниковых кронштейнах b5 и
имеющем поворотные контакты 125 b6, управляемые пружинами b7, которые обеспечивают упругое
контактное давление между контактами b6 и неподвижными контактами B1; подшипниковые кронштейны
несут трехжильный магнит b8, центральный сердечник которого несет замыкающие контакты i3 3, вывод 4,
выключатель перегрузки E, вывод 3, замыкающую катушку b3, вывод 6, пары соединенных контактов b2, c2 и
bl, cl вспомогательных выключателей b и c (приводимых в действие соответственно выключателями B и C) и
вывод 7, подключенный к линии L.
Когда шестерня находится в положении, показанном на рис. 9, описанная выше цепь размыкается, поскольку
вспомогательные переключатели t) b и c оба разомкнуты, и видно, что описанные соединения таковы, что
когда автоматический выключатель B разомкнут, как на рис. 8, и переключатель, приводимый в действие
пружиной, замыкает контакты «треугольника» D, шестерня находится в положении «выключено». Если
переключатель C, управляемый рукояткой c3, вопреки своей пружине, переместить в контакт с контактами
«звезды» S, то один комплект концов обмоток статора двигателя соединяется клеммами Id, Iid, IlId, выводами
8, переключателем C и контактами S с соединительной планкой «звезды» s; это перемещение переключателя
C замыкает вспомогательный переключатель c, который механически соединен с C; при этом катушка
замыкания b3 получает питание, и автоматический выключатель замыкается, соединяя другой комплект
концов указанных обмоток статора через клеммы Is, I's, 0 IlIs, вывод 9, контакты D, контакты B', контактор B,
предохранители F, нагревательную катушку II, изолируя переключатель I от сети L1, L2, L3.
Замыкание автоматического выключателя B замыкает вспомогательный выключатель b, который
поддерживает цепь замыкающей катушки b3 независимо от вспомогательного выключателя c. Это начальное
положение шестерни, обозначенное как «звезда», в котором двигатель может быть «постепенно» перемещен
по мере необходимости.
Когда истечет необходимый интервал для обеспечения желаемого ускорения двигателя, рукоятка c3
переключателя отпускается, и переключатель возвращается под действием пружины (предпочтительно в
сочетании с тумблерным механизмом для обеспечения надежного замыкания контакта) в положение,
показанное на фиг. 1 и 9; затем клеммы I, IT, IIT подключаются к эфиру и к линиям L', LV, L'; это рабочее
положение «треугольник». Цепь защищена предохранителями F, которые перегорают при ненормальной
перегрузке, и автоматическим выключателем B, который размыкается при прекращении питания или при
перегрузке такой величины и продолжительности, что срабатывает тепловое устройство защиты IT
выключателя перегрузки E. Для остановки двигателя редуктор можно перевести в положение «выкл» путем
размыкания кнопки остановки J или путем размыкания дистанционного выключателя остановки ji (см. рис. 9),
подключенного к клеммам 3, когда соединительная перемычка между ними удалена; при этом цепь
замыкающей катушки b3 автоматического выключателя обесточивается, катушка b3 и один из рычагов B,
несущий якорь b9, также обесточиваются.
Контакты соединены гибкими лентами bl10 с кронштейнами предохранителей 11, в которых размещены
предохранители E.
Предохранители F (см. рис. 19 и 20) представляют собой предохранители закрытого типа с контактами f2 на
противоположных концах; нижние части 13 предохранителей заданного номинала имеют цилиндрическую,
шестиугольную или иную призматическую форму, размеры которой точно соответствуют соответствующим
гнездам f4 пускового устройства того же номинала; гнезда закреплены на контактах 15; в кронштейнах
имеется резьбовое отверстие i для винтов 16 с фрезерованной головкой, которые при завинчивании и
фиксации гайками 17 обеспечивают и поддерживают контактное давление; ток проходит от кронштейна 11 к
верхнему контакту 12 и от нижнего контакта f2 к контакту 15 и соответствующему клеммному разъему
предохранителя, подключенному к одному из клемм нагревательного элемента H.
Конструкция термочувствительного выключателя перегрузки (см. рис. 11, 12 и 13) следующая:
нагревательный элемент H из высокоомного металла, намотанный в открытую цилиндрическую спираль,
поддерживается двумя штифтами hl и U2, к которым соответственно подсоединены противоположные концы
спирали; эти штифты служат клеммами, один из которых соединен с контактом предохранителя f5 (рис. 19), а
другой — с одним из контактов изолирующего выключателя. Над спиралью H и параллельно ей
биметаллическая полоса h3 закреплена с одного конца на клеммной колодке h4, установленной на
кронштейне M5; предпочтительно, что опорное средство включает в себя металлическую массу h6,
обладающую теплоемкостью, достаточной для стабилизации температуры полосы.
Обычно имеется два нагревательных элемента H, по одному в каждой из двух фаз, и две нагревательные
ленты, но может быть и по три каждого типа; два рычага h7 установлены на валу AS и снабжены
регулировочными винтами h9, контактирующими со свободным концом ленты, и предназначены для придания
углового перемещения валу AS, когда ленты 1U3 (или любая из них), нагреваясь нагревателями H,
изгибаются вверх из-за разницы в расширении двух металлов, из которых состоит лента.
На валу hS закреплен рычаг отключения (см. рис. 13), хвостовая часть которого в нормальном положении, как
показано на рисунке, упирается в хвостовую часть elO выключателя перегрузки E и прижимает контакт
выключателя el к гибкому контакту e2, расположенному на гибкой полоске e3, показанной на рис. 11 под углом,
причем ее нижний конец закреплен и соединен с клеммой e4 полоской e5. Выключатель E шарнирно
закреплен в точке e6 и снабжен пружиной e7, которая стремится его разомкнуть; он соединен гибкой лентой
eS, шпилькой ell и полоской e12 с клеммой e9; клеммы e4 и e9 подключены к цепи замыкающей катушки H3
автоматического выключателя B. 70 Хвостовая часть elO выключателя E имеет прорезь в точке e13, и когда
двухкомпонентные металлические полоски через рычаги hT передают угловое перемещение валу h8,
хвостовая часть hl1 рычага отключения h10 перемещается вниз 75 хвостовой части e1O до (как показано
пунктирными линиями); ее конец входит в прорезь e13, после чего выключатель E остается свободным для
размыкания; это происходит, когда величина перегрузки и ее длительность таковы, что тепло, выделяемое в
нагревателе H, повышает его температуру до c@, превышающей заданный предел, который соответствует
безопасному пределу нагрева обмоток двигателя.
85 Выключатель E снабжен рычагом сброса e14, который, когда выключатель E разомкнут, при возникновении
перегрузки может быть установлен в исходное положение с помощью толкателя K (см. рис. 2), приводимого в
действие рычагом -11.5 на 9 (изолирующий выключатель, когда последний разомкнут).
Детали конструкции выключателя и средств его блокировки показаны на фиг. 14–18. Каждый рычаг
разъединителя I 95 установлен на квадратном валу I с изоляцией I2 между валом и крепежными частями
рычагов I; I3 (см. рис. 14 и 16) - представляет собой головку штифта, к стержню I14 которого прикреплена
рукоятка I5 разъединителя, на которой закреплен кулачок I6.
Головка штифта имеет поперечный паз iT шириной, равной квадратному торцу il вала, и цилиндрическое
углубление i8 io5 для установки центрирующего цилиндрического штифта на конце вала 11; таким образом,
рукоятка неподвижно поворачивается относительно вала. На противоположном конце (см. рис. 16А и 17)
кулачок 19 снабжен поперечным пазом 10, с которым входит другой конец вала 11; цилиндрический выступ на
этом конце вала соединяет подшипник, выполненный в корпусе 12; функция кулачков 16 и 19 будет описана
позже.
Контактирующие части 13 рычагов разъединителя I имеют сегментную форму и в положении, показанном на
рис. 15, соприкасаются с парами контактов 1120, установленных пружинными контактными частями 115 на
неподвижных клеммных колодках 16; каждая пара контактов 15 соединена последовательно между
соответствующими клеммами нагревательного элемента HT и линейными клеммами L', L2, L3 соответственно
(см. рис. 9).
Один из разъединителей снабжен рычагом ilT, который, когда разъединитель полностью замкнут,
предназначен для замыкания контактов с помощью выключателя J3, который может соединять рычаг c6,
соединенный стержнем c7 с рычагом c8, установленным на валу c9, расположенном в подшипниках
скольжения, и к которому прикреплена рукоятка выключателя c3; рычаг e.0, закрепленный на валу c9 (см. рис.
5), соединен пружинным элементом 70 с неподвижной точкой c12 в корпусе подшипника c13. Пружина 0ll,
воздействующая через рычаг, образованный тягой c6 и шатуном cl, обычно удерживает переключатель C в
положении 75, показанном на фиг. 5, в котором соответствующие контакты c20 контактируют с
соответствующими контактами дельта-" D.
Вал c9 несет вспомогательный переключатель c, предназначенный для соединения двух пружинных контактов
80 cl, c4, которые, однако, не соединены, когда переключатель C находится в положении, показанном на рис.
5. Когда рукоятка перемещается в направлении стрелки -, переключатель aG, c7 выпрямляется (см. рис. 85 6),
а рычаги переключателя C перемещаются в положение, в котором контакты (21) контактируют с
соответствующими контактами «звезды» S, которые, как указано, соединены вместе, образуя общую точку
«звезды» 90°. Когда переключатель C перемещается в описанное ранее положение «звезда», переключатель
a соединяет контакты cl и c2, которые, как описано в связи с рис. 9, находятся в цепи замыкающей катушки b3
автоматического выключателя, после чего цепь замыкается; затем цепь замыкается, после чего
переключатель b, подключенный к автоматическому выключателю и показанный пунктирными линиями на
рис. 4, замыкает гибкие контакты bl, b2, которые поддерживают цепь замыкающей катушки, когда
переключатель c размыкается.
Как видно из рисунка 5, контакты c1, c29; bl, U2 установлены на общем кронштейне c14; контакты
переключателя, разумеется, изолированы друг от друга, а упругое давление обеспечивается изолированными
пружинами c15.
После разгона двигателя рукоятка 110 c3 отпускается, при этом пружина, действующая через переключатели,
возвращает переключатель C в положение «треугольник», показанное на рис. 5, и по мере замыкания
контактов «треугольника» переключатели выпрямляются, что предотвращает дребезжание контактов.
В описанной выше схеме при определенных условиях возможно выполнить соединение «треугольник» с
неподвижным двигателем; например, когда переключатель C выполняет соединение «звезда», и редуктор
используется для регулировки электродвигателя, а обслуживающий персонал, неосторожно остановив
двигатель, отпускает рукоятку переключателя C, который затем замыкает соединение «треугольник» с
автоматическими выключателями. Одно из изменений согласно настоящему изобретению, в котором эта
сложность 130 удобно расположена в цепи катушки замыкания выключателя b3, как показано пунктирными
линиями на рис. 9, таким образом, что когда изолирующий контакт t5 размыкается и сегментная часть
проходит через контакт i14, выключатель J размыкается. В результате цепь размыкается на автоматическом
выключателе до размыкания контактов i14, что позволяет избежать возникновения дугового разряда на этих
контактах, который может возникнуть из-за медленного замыкания.
Вместо отдельного выключателя J3, устройство Aria LL-7 может быть подключено любым подходящим
способом к выключателю остановки J.
таким образом, чтобы движение изолятора при открытии размыкало выключатель до того, как контакты i14
будут разомкнуты.
Для предотвращения открытия крышки основного корпуса А при замкнутом выключателе один из рым-болтов
a.2 (см. рис. 3 и 16 и 18) на краю проема двери, с помощью которого дверь фиксируется в закрытом
положении, снабжен защелкой a3, которая при замкнутом выключателе предотвращает, воздействуя на
кулачок 16 на ручке, вращение рым-болта вокруг его штифта a4; поэтому для открытия двери необходимо
перевести выключатель в положение «выкл», в котором кулачок iG находится вне защелки a3, что позволяет
рым-болту выдвинуться из паза в двери.
на противоположном или шарнирном конце двери (см. рис.).
1
На фиг. 1GA и 17) один из болтов петли a5, вокруг поворотного штифта a6 которого поворачивается дверь при
открывании, снабжен защелкой aTl. Как указано, дверь можно открыть только тогда, когда выключатель
находится в положении «выключено»; в положении «включено» выключателя кулачок i9 (см. фиг. 17i)
находится на пути защелки a7, но когда выключатель разомкнут, радиальный край i19 кулачка i9 M находится
чуть дальше пути, по которому проходит защелка aT при открывании двери; как только происходит движение
открывания, a7 блокирует край i9 от углового перемещения и, таким образом, предотвращает закрытие
выключателя, пока дверь открыта.
На фиг. 4, 5, 6, 7 и 8 показано подходящее устройство для ручного переключателя с пружинным управлением:
рычаги переключателя C установлены изолированно на валу c4, закрепленном в подшипниках c5. Каждый
рычаг c4 несет два шарнирных контакта, c20 и c21, шарнирно закрепленных в точке c22 и снабженных
пружиной r23, которая обычно прижимает контакты c20 и c21 наружу; соответствующие пары контактов
соединены гибкими полосками c24 с клеммами c25, к которым подсоединены выводы 8 (см. рис. 9).
Удлинение вала c4, несущее 361,368, позволяет преодолеть проблему, заключающуюся в такой конструкции
переключателя, что при его отпускании в указанных условиях его движение, при воздействии пружины,
останавливается в середине хода (когда этот переключатель не замыкает контакты) любым подходящим
препятствующим устройством, которое деформируется при увеличении давления пружины силой,
приложенной оператором к рукоятке; например, переключатель может иметь кулачок, на который нажимается
ролик, так что в середине хода он входит в зацепление с углублением, образованным в кулачке.
Предохранители F рассчитаны на срабатывание только при чрезмерной перегрузке, такой как короткое
замыкание, и не срабатывают при перегрузках, которые обычно возникают при запуске, но следует отметить,
что в силу конструкции предохранителей пусковой выключатель при обычных условиях не может быть
оснащен предохранителями с более высоким номиналом, чем у выключателя.
Тепловой элемент защиты от перегрузки сконструирован таким образом, что размыкание выключателя
защиты от перегрузки определяется величиной и длительностью перегрузок.
Приведенные в качестве примера конструктивные особенности могут быть изменены в зависимости от
размера и назначения пускового выключателя.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_361369.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=361369&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB361369A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): август. 12, 1929.
361,369 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): август. 12, 1930. № 24747/30.
$ < Завершено. Принято: ноябрь. 12, 1931.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области динамо-электрических систем и связанные с ними усовершенствования.
Мы, компания THnn BRITIsH THoMsON-xOUSTON COmiFxANY LIMITED, британская компания с
зарегистрированным офисом по адресу: Crown House, Aldwych, London, W.C.2, B (дочерняя компания Прилипа
Лэнгдона Алджера, 1758 г., Wendell Avenue, Schenectady, County of Schenectady, State of New York, United
States of America, гражданин Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем, что характер данного
изобретения и способ его осуществления будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Изобретение относится к динамо-машинам, и его основная цель состоит в том, чтобы предложить новую и
простую схему для возбуждения обмоток магнитного поля синхронной динамо-машины.
0 Электрические машины, позволяющие быстро переключаться между различными числами полюсов,
обеспечивая таким образом две эффективные рабочие скорости при использовании в качестве синхронного
генератора или синхронного двигателя.
В процессе работы генераторов с водяным колесом часто происходит значительное изменение напора или
количества воды в зависимости от времени года, что приводит к неэффективной работе водяного колеса в
течение некоторого времени, поскольку наиболее эффективная скорость вращения водяного колеса зависит
от доступного напора воды, а также от объема потока. Ранее эта проблема решалась с помощью
специальных водяных колес с лопастями, которые можно было регулировать для достижения максимальной
эффективности при используемом напоре воды, но это усложняло конструкцию водяного колеса.
Однако максимальную эффективность можно получить и при изменении скорости вращения водяного колеса
в зависимости от напора воды. Генератор с водяным колесом обычно подключается для питания цепи с
фиксированной частотой, и любое отклонение от номинальной скорости приведет к изменению частоты, если
не будет предусмотрено изменение количества его полюсов. Специалистам в данной области хорошо
известно, что при фиксированном числе полюсов синхронного генератора его частота будет изменяться
прямо пропорционально его скорости вращения. Поэтому становится желательным достижение
максимальной эффективности водяного колеса при различных напорах воды и одновременное поддержание
нормальной частоты, и эти желаемые результаты изобретение обеспечивает путем изменения количества
полюсов генератора в соотношении 2 к 3 или наоборот. Таким образом, например, при нормальном напоре
воды 160° генератор может быть подключен к 2N полюсам, где N — любое четное число, — и генератор будет
приводиться в движение водяным колесом с его нормальной скоростью и будет выдавать свою нормальную
частоту.
При существенном снижении напора или объема потока воды генератор может быть повторно подключен к
трем полюсам, и генератор будет приводиться в движение водяным колесом со скоростью, составляющей две
трети от его нормальной скорости вращения, тем самым поддерживая низкую эффективность работы и
нормальную частоту.
Специалистам в данной области хорошо известно, что при фиксированной частоте скорость как синхронных,
так и асинхронных двигателей 75 будет изменяться обратно пропорционально увеличению или уменьшению
числа их полюсов. Некоторые типы больших судов обычно движутся на экономичных, или так называемых,
крейсерских скоростях, но по очевидным причинам они должны иметь максимальную аварийную скорость,
значительно превышающую крейсерскую. В прошлом для привода судов этого типа использовались
асинхронные двигатели, а увеличение скорости достигалось изменением количества полюсов двигателя.
Индукционный двигатель имеет нежелательный низкий коэффициент мощности и КПД на низких или так
называемых крейсерских скоростях, а также, кроме того, имеет больший вес, чем синхронный двигатель
соответствующего класса. Поэтому крайне желательно использовать двухскоростные синхронные двигатели,
поскольку они обладают более высокой эффективностью на низких или так называемых крейсерских
скоростях, а также потому, что их коэффициент мощности может быть отрегулирован до единицы для любой
синхронной скорости, что обеспечивает две эффективные рабочие скорости.
Желаемый результат, достигаемый данным изобретением, достигается путем изменения количества полюсов
в соотношении 3 к 2 при увеличении скорости до максимума и, наоборот, путем изменения количества
полюсов в соотношении 2 к ? соотношение, когда скорость должна быть снижена до нормального уровня.
Изменение скорости J05 можно получить в односкоростном двигателе 361,369, приводящем в движение
судно, путем изменения частоты питания, например, путем уменьшения скорости турбины, приводящей в
движение генератор. Однако эта процедура нежелательна, поскольку значительно снижает эффективность
работы туирлины.
Таким образом, целесообразность использования двух синхронных двигателей Spoerd очевидна.
Изобретение лучше всего будет понято из приведенного ниже описания, рассмотренного в связи с
прилагаемыми чертежами. В тексте и на рисунках 2S обозначает нормальную скорость машины, 3S
обозначает скорость на 500° выше нормальной; 3N обозначает количество полюсов при нормальной скорости;
2N обозначает количество полюсов при скорости на 50° выше нормальной.
На фиг. 1 представлены схемы подключения вращающегося многополюсного элемента поля двухскоростной
синхронной динамо-машины, воплощающей изобретение, а на фиг. 2 представлена модификация схемы,
показанной на фиг. 1. Инжир.
1
A обозначает полярность полевого элемента при подключении к скорости 2S и 3N полюсам, а Fit,. "
обозначает полярность полевого элемента при подключении к скорости 3S и 2N полюсам, оба рисунка. 1A и
1B обозначают схему, показанную на рис. 1. Инжир.
2
На рисунке 2A обозначена полярность полевого элемента при скорости 2S и 3K полюсах, а на рисунке 2B —
полярность полевого элемента при скорости 3S и 2N полюсах. 2A и 2B относятся к схеме, показанной на рис.
2. На рисунках 3, 4, 5 и 6 представлены кривые потока, на которые будут ссылаться при объяснении
изобретения.
Обращаясь к рис. 1 и 2, на обоих из которых элемент поля представлен как развитый на плоской поверхности,
10 представляет собой вал многополюсной синхронной динамо-машины с вращающимися полюсами; 11, 12,
13, 14 и 15 представляют собой коллекторные кольца, 16 на рис. 1 представляет собой пятиполюсный
двухпозиционный реверсивный переключатель с одним дополнительным переключателем pr6ng-1 17 и 18
дюймов. На рис. 2 изображен двухполюсный двухпозиционный реверсивный переключатель. A, B, O, D, E и F
обозначают шесть выступающих полюсов, составляющих полевую единицу, и может быть использовано
любое количество таких полевых единиц, которое обеспечит необходимое количество полюсов. В
иллюстративных целях мы показываем только один полевой блок, представляющий поле, которое может быть
изменено с шести полюсов на четыре полюса или наоборот. На рис. 1 показаны шесть выступающих полюсов,
соединенных в три отдельные группы цепей. Группа 1 состоит из возбуждающих катушек, установленных на
полюсах A и D, расположенных друг напротив друга; группы 2 и 3 состоят из возбуждающих катушек,
установленных на смежных парах полюсов B и C, а также E и F соответственно; группы 2 и 3 разделены
полюсами группы 1.
«Группа цепей 1, состоящая из каждого полюсного наконечника 70, предпочтительно должна иметь
соотношение ширины этих полюсных наконечников к ширине полюсных наконечников других групп,
представленное любым значением от 1,00 до 0,25 включительно, для получения наилучших результатов».
Соотношение ширин l,00 обеспечивает нормальные характеристики на низких скоростях с плохими
характеристиками на высоких скоростях, в то время как низкое соотношение ширин обеспечивает хорошие
характеристики на высоких скоростях за счет некоторого ухудшения характеристик на низких скоростях.
Две катушки каждой группы соединены последовательно, но их соединение изменено на противоположное,
чтобы получить противоположные полюса, как показано на рис. ]А, и их соответствующие концы катушки
соединены с коллекторными кольцами 11 и 12, 12 и 13, 14 и 1..
Коллекторное кольцо 12, функционирующее как общее соединение для групп 1 и 2. Шестиполюсное состояние
достигается путем последовательного или параллельного соединения трех групп цепей с подходящим
источником постоянного тока через выключатель 16. Условие с четырьмя точками подключения достигается
путем оставления группы 1 разомкнутой или, предпочтительно, независимо закороченной, при этом
соединения с источником постоянного тока или с группой 2 или 3 остаются неизменными, а соединения с
источником постоянного тока оставшейся группы 100 меняются местами, при этом обе группы остаются
соединенными последовательно или параллельно с источником постоянного тока.
Для наглядности мы показали группу 1 с коротким замыканием, группу 2 без изменений и группу 3 с обратным
расположением. Прослеживая поток тока, видно, что при положении переключателя 1(6 (lo'e) в правильном
положении три группы цепей соединены параллельно источнику постоянного тока, и соединения таковы, что
образуются шесть полюсов с переменной полярностью, как показано на рис. 1А, что дает условие 3K, 2S. При
замыкании выключателя 16 в положении «влево» группа 1 закорочена, группа 2 остается неизменной, группа
3 имеет обратную полярность, группы 2 и 3 остаются соединенными параллельно источнику постоянного тока,
и соединения таковы, что образуются четыре полюса с переменной полярностью, как показано на рис. 1B, что
дает 120 состояние 2N,.3S. Очевидно, что в четырехполюсном режиме две закороченные катушки в группе 1
потребляют мало постоянного тока. Специалистам в данной области хорошо известно, что при точном
соответствии i25 udehine rTihning с частотой сети, которая является предварительным рабочим режимом, две
короткозамкнутые катушки не пересекают магнитный поток, следовательно, напряжение не будет 130 в
центре такого металлического участка, чтобы не возник наведенный полюс противоположной полярности,
обычно называемый последовательным полюсом.
Такая ситуация существует в шестиполюсном соединении, и поэтому невозбужденные выступающие полюса
A и D станут последовательными полюсами, каждый из которых будет иметь противоположную полярность по
отношению к паре одинаковых выступающих полюсов, таким образом, образуя шесть полюсов с
чередующейся полярностью, как показано на рис. 2А, что дает состояние ВКЛ. 28.
Для достижения четырехполюсного состояния обе группы цепей остаются соединенными последовательно,
но одна из групп цепей должна иметь поменянное местами соединения с источником постоянного тока. В
качестве иллюстрации мы показали, что группа, включающая E и F, обратима. Замкнув переключатель 18
влево и проследив поток тока, можно увидеть, что 85 две группы цепей соединены последовательно с
источником постоянного тока, при этом ток в полюсах E и F меняет полярность, создавая таким образом
четыре полюса с чередующейся полярностью, как показано на рис. 2B, что дает 90 условие 2N, 3S. Для
получения шестиполюсного и четырехполюсного состояний можно использовать любое подходящее
коммутационное устройство, но для наглядности на рис. 2 показан правильно подключенный двухполюсный
переключатель 9n, для этой цели реверсивный переключатель 18.
Приведенное ниже теоретическое обсуждение хорошо известно специалистам в данной области и,
рассматриваемое в сочетании с чертежами, поможет понять необходимость и преимущества изобретения. На
рис. 1, если отношение ширины полюсных наконечников A и D к ширине остальных 105 полюсных
наконечников представлено значением 1,00, то при условии наличия 3N полюсов имеется шесть полюсов с
чередующейся полярностью, а общее периферийное сопротивление полюсов составляет 1080 электрических
градусов, как показано линиями от 0 до 110 на рис. 1.
3.
Каждый полюсный наконечник создает поток, занимающий 180 электрических градусов, как показано,
например, линией от 0 до 180 на рис. 3, а дуги между центрами соседних полюсов составляют 180
электрических градусов, как показано, например, линией от 90 до 200, а дуга между центрами полюсов A и D
составляет 540 электрических градусов, как показано, например, линией от 270 до 810 на рис. 3. Таким
образом, на рис. 3 мы видим стандартное намагничивание и возбуждение синусоидальным потоком
максимальной силы, что приводит к стандартному двигателю и наиболее эффективному режиму работы,
поскольку КПД соответствует КПД стандартного двигателя.
На рис. 4 изображены те же полюсные наконечники, что и на рис. 3, но теперь элемент поля соединен на 130°
с 2N полюсами, что создает в них индуцированные токи, и ток в них не будет течь. Однако изменение условий
эксплуатации, приводящее к колебаниям скорости вращения машины, вызовет короткое замыкание катушек,
что приведет к перерезанию магнитного потока X, в результате чего в них будет индуцировано напряжение и
по ним будет протекать ток, заставляя их функционировать как демпфирующие обмотки и, таким образом,
оказывать стабилизирующее воздействие на машину, предотвращая колебания скорости и, следовательно,
помогая поддерживать синхронизацию машины с частотой сети.
Для получения шестиполюсного и четырехполюсного состояний, а также для закорачивания катушек группы 1
в четырехполюсном состоянии, можно использовать любое подходящее коммутационное устройство. Для
наглядности на рис. 1 показан правильно подключенный пятиполюсный двухпозиционный выключатель 16 с
одним дополнительным контактом 17 в левом положении.
Обращаясь к рис. 2, который представляет собой модификацию схемы, показанной на рис. 1, видно, что
шесть выступающих полюсов расположены в трех отдельных группах. Группа 1 состоит из полюсов А и D,
расположенных друг напротив друга, но не имеющих возбуждающих катушек и, следовательно, не способных
создавать магнитный поток. Группы 2 и 3 состоят из возбуждающих катушек, расположенных на смежных
полюсах B и C, а также E и F соответственно, причем группы 2 и 3 разделены полюсами группы 1. Группа 1,
состоящая из каждого третьего полюсного наконечника без возбуждающих катушек, предпочтительно должна
иметь соотношение ширины этих полюсных наконечников к ширине полюсных наконечников других групп,
представленное любым значением от 1,00 до 2,5 включительно, для достижения наилучших результатов,
выбор зависит от желаемых характеристик относительно высоких и низких скоростей. Две катушки каждой
группы цепей соединены последовательно, но с обратной полярностью, чтобы обеспечить противоположную
полярность, как показано на рис.
2A и соответствующие им концы катушек соединены с коллекторными кольцами 12 и 13, а также 14 и 15
соответственно, при этом коллекторное кольцо 1]1, показанное на рис. 1, опущено как ненужное. Обе группы
цепей подключены к соответствующему источнику постоянного тока через выключатель 18. Шестиполюсное
состояние достигается замыканием выключателя 18 вправо, и, как видно из схемы, при расположении
относительно тока соединения таковы, что две цепи соединены последовательно с источником постоянного
тока, и образуются две пары полюсов с противоположной полярностью в каждой паре, причем одинаковые
полюса каждой пары разделены невозбужденными полюсами A и D. Специалистам в данной области хорошо
известно, что когда металлический участок, подверженный намагничиванию, имеет одинаковые полюса на
концах, это вызовет образование четырех полюсов с чередующейся полярностью. Сплошная кривая 20 на
рис. 4 представляет собой поток, создаваемый активными возбуждающими катушками, а две горизонтальные
линии кривой показывают, что нулевой магнитный поток создается полюсами A и D, которые не возбуждаются
в условиях 2N.
Первое впечатление может быть таким: нерегулярная волновая функция потока, представленная...
Кривая 20 приведет к созданию некачественной, если не совершенно непрактичной, машины. Однако
развитие техники позволило эффективно проектировать такие машины, главным образом за счет
расположения обмоток якоря таким образом, чтобы они размыкали цепь при возникновении напряжений,
вызванных бесполезными гармониками магнитного потока. Результирующие характеристики машины
соответствуют характеристикам машины, магнитный поток которой представлен пунктирной линией 21 на рис.
4
и которая представляет собой почти синусоидальную волну. Поскольку имеется четыре полюса с
чередующейся полярностью, общая периферийная дуга составляет 720 электрических градусов, как показано
линиями от 0 до 720 на рис. 4, а дуга каждого полюса результирующего потока составляет 180 электрических
градусов, как показано, например, линией от 0 до 180 на рис. 4. Поскольку имеется шесть полюсных
наконечников, а отношение ширины полюсных наконечников A и D к ширине остальных полюсных
наконечников равно 1,00, то дуга между центрами соседних полюсных наконечников составит одну шестую от
общей полярной дуги в 720 электрических градусов или равную 120 электрическим градусам, как показано,
например, линией от 0 до 120 на рис. 4, а дуга между центрами 40 полюсов A и D составляет 360
электрических градусов, как показано, например, линией от 180 до 540 на рис. 4. На рис. 4 показано
стандартное возбуждение, в результате чего возникает волновой поток меньшей интенсивности, чем на рис.
3, и, следовательно, КПД машины на рис. 4 ниже, чем на рис. 3.
Кроме того, на рис. 4 показана очень слабая намагниченность машины, воплощающей изобретение, поскольку
отношение ширины невозбужденной области к ширине возбужденной области представлено значением 1,00,
и тем не менее, в результате фактических и исчерпывающих испытаний мы установили, что машина была
совершенно нормальной и практичной, за исключением того, что ее эффективность была ниже, чем у
машины, показанной на рис. 3.
Очевидно, что для достижения наилучшего возможного магнитного потока при уменьшении отношения
ширины полюсов A и ID к ширине остальных полюсов от 1,00 до 2,5 включительно, отношение площади
полюсных дуг, занимаемых потоком полюсов A и D, к площади полюсных дуг, занимаемых потоком полюсов B,
a, E и F, должно соответственно уменьшиться. В данном случае уместно показать дуги, занимаемые потоком
от полюсов, и дуги между центрами полюсов с соотношениями 1,00 и 0,26 соответственно. В условиях
наличия 3N полюсов имеется шесть полюсов 70 с чередующейся полярностью, образующих общую
периферийную дугу в 1080 электрических градусов, как показано линиями от 0 до 1081 на рис. 5. При
соотношении 1,00, занимаемое потоком каждого полюса составит A7, электрические градусы, как показано на
рис. 3, а дуга между центрами соседних полюсов составит 180 электрических градусов, как показано на рис. 3.
При соотношении 0,215 дуга, занимаемая потоком полюсов A8 и D, будет составлять по 0,25 дуги,
занимаемой потоком полюсов B, D, E и F. Если предположить, что W — это дуга, занимаемая потоком A8
каждого из полюсов B, C, E и F, то общая дуга полюса машины, которая равна 1080 электрическим градусам,
может быть представлена 4,5 Вт, следовательно, W равно 241 электрическому градусу, а 0,25 Вт равно 60
электрическим градусам.
Очевидно, что угол между центрами полюсов B и C или E и F составляет 240 электрических градусов, как
показано, например, линией 420, переходящей в линию 660 на рис. 5, а дуга между центрами полюса A или D
и его соседних полюсов составляет 150 электрических градусов, как показано, например, линией 270,
переходящей в линию 420 на рис. 5.
Для наглядного примера мы выбрали соотношение 0,25 на рис.
5.
Анализ рис. 5 показывает, что дуги, занимаемые потоком полюсов A и D, составляют по 60 электрических
градусов каждая, как показано, например, линиями от 240 до 300, тогда как дуги, занимаемые потоком
полюсов B, E и F, составляют по 240 электрических градусов каждая, как показано, например, линиями от 0 до
240, таким образом, сохраняется соотношение 0,25. Дальнейшее изучение рис. 5 показывает, что дуга между
центром любого из полюсов A или D и центром соседнего полюса B составляет 150 электрических градусов,
как показано, например, линией 270; дуга между центрами любого из соседних полюсов B и C или E и F
составляет 240 электрических градусов, как показано, например, линией 420 660; и дуга между центрами
полюсов A и D составляет 540 электрических градусов, как показано, например, линией 270 810. Полная
кривая X-линии 22 на рис. 5 представляет поток, создаваемый возбуждающими катушками, а области малого
потока — это области, создаваемые полюсами А и.
Д. По причинам, аналогичным указанным в пункте 125 описания, сопровождающего рис. 4, результирующий
поток может быть представлен пунктирной кривой 23 на рис. 5. На кривой 2 показаны шесть полюсов с
чередующейся полярностью, общая периферийная дуга которых составляет 1080 электрических градусов.
Для полюсов B, C, E и F дуга будет изменяться от максимума в 240 до минимума в 20 электрических градусов;
дуга между центром полюса A или D и центром соседнего полюса будет изменяться от максимума в 180 до
минимума в 100 электрических градусов; дуга между центрами соседних полюсов B и C или E и F будет
изменяться от максимума в 240 до минимума в 120 электрических градусов, а дуга между центрами полюсов
A и D будет изменяться от максимума в 540 до минимума в 360 электрических градусов.
Если построить кривые магнитного потока для каждого из 80 условий, показанных на рис. 3, 4, 5 и 6, но
используя только четыре возбуждающие катушки, как объяснено в связи с рис. 2, то будет видно, что дуги,
занимаемые магнитным потоком различных полюсов 85, и дуги между центрами различных полюсов будут
такими же, как и при соответствующем условии с использованием шести возбуждающих катушек. Поэтому нет
необходимости иллюстрировать кривые этих условий с помощью четырех возбуждающих катушек. Хотя все
описанные варианты дают меньшую эффективность, чем у стандартного двигателя, представленного на рис.
3, следует помнить, что из-за большей скорости вращения 95 режимы 2N 3S могут обеспечить большую
фактическую мощность, чем у стандартного двигателя 3N 28, представленного на рис. B3. Путем разумного
выбора четырех или шести возбуждающих катушек 100 и соотношения ширины каждого третьего полюсного
наконечника в одной группе к ширине остальных полюсных наконечников можно получить значительную
вариацию эффективности на высоких и низких скоростях.
105 Таким образом, например, если требуется получить большую производительность на высокой скорости и
лишь относительно очень малую на низкой скорости, то КПД на высокой скорости должен быть как можно
выше, даже если он достигается за счет снижения КПД на низкой скорости, и это особенно верно, если
машина должна работать на высокой скорости большую часть времени. И наоборот, если на высокой скорости
требуется лишь небольшой выходной сигнал, то КПД на низкой скорости должен быть как можно выше, даже
если это достигается за счет снижения КПД на высокой скорости, и это особенно верно, если машина
большую часть времени будет работать на низкой скорости. Таким образом, если отношение ширины каждого
третьего полюсного элемента в той же группе к ширине других полюсных элементов принимается равным
1,00, то низкая скорость очень эффективна, а высокая скорость эффективна, как указано в описаниях,
сопровождающих рис. 3 и 4. С другой стороны, поскольку отношение ширины каждого третьего полюсного
наконечника в той же группе к ширине другого полюса составляет 130 градусов, как показано линией от 0 до
линии 1N8J, и дуга для потока каждого полюса равна 18l!
Электрические градусы показаны, например, линией от 0 до 180.
Кривая 23 представляет собой почти синусоидальную волну, но имеет меньшую силу, чем кривая 19 на рис. 3
Следовательно, эффективность Зиада ниже, чем показано на рис. 3.
На рис. 6 изображены те же полюсные наконечники, что и на рис. 5, но теперь полевой элемент подключен
для 2N полюсов, что дает четыре полюса с чередующейся полярностью. Сплошная линия кривой 24 на
рисунке 6 представляет собой магнитный поток, создаваемый активными возбуждающими катушками i, а две
Соседние файлы в папке патенты