Wynalazek niniejszy dotyczy ukladów do automatycznej regulacji maszyn elek¬ trycznych, a zwlaszcza silników pradu zmiennego.W pewnych okolicznosciach posiada do¬ nioslosc utrzymanie stalej szybkosci nie¬ których maszyn i urzadzen, jak równiez moznosc zmiany szybkosci. Majac jednak do rozporzadzenia tylko prad zmienny, na¬ potyka sie wówczas na znaczne trudnosci, szybkosc bowiem silnika indukcyjnego wa¬ ha sie w zaleznosci od obciazenia, napiecia i czestotliwosci sieci.Wynalazek ma na celu stworzenie sto¬ sunkowo prostego i taniego ukladu silnika pradu zmiennego, którego praca moze od¬ bywac sie zarówno przy stalej, jak i wszel¬ kiej innej zadanej szybkosci.Urzadzenia, przeznaczone do utrzyma¬ nia stalej szybkosci silnika, skladaly sie w róznych znanych ukladach zazwyczaj z przyrzadów, uruchomianych elektromagne¬ tycznie, które zmienialy opornosc obwodu wirnika, oraz z regulatorów z lampami ka- todowemi, wszystkie jednak takie urzadze¬ nia byly kosztowne czy to ze wzgledu na kapital inwestowany, czy tez na eksploa¬ tacje.Wynalazek dotyczy silnika pradu zmien¬ nego, skladajacego sie z wirnika z kolekto¬ rem, polaczonym z uzwojeniem wirnika, o- raz ze stojana, wyposazonego w uzwojenieC" magnesowe, które wzbudza roboczy stru- * * *Jnicn magnetyczny. Wedlug wynalazku u- * zwojehie* magnesowe F2 silnika glównego (fig. 1) wlaczone jest np. zapomoca prze¬ lacznika 7 przez uzwojenie magnesowe F3 maszyny regulacyjnej typu synchroniczne¬ go, której wirnik jest sztywno polaczony z wirnikiem silnika glównego np. przez osa¬ dzenie obu wirników na jednym wale. U- klad jest tak pomyslany, ze gdy silnik glów¬ ny wiruje z szybkoscia synchroniczna ma¬ szyny regulacyjnej, to zjawisko regulacji nie wystepuje. Gdy jednak szybkosc silni¬ ka glównego staje sie wieksza od szybkosci synchronicznej maszyny regulacyjnej, wów¬ czas maszyna regulacyjna dazy do sprowa¬ dzenia szybkosci silnika glównego do swej szybkosci synchronicznej. Jezeli szybkosc silnika glównego staje sie mniejsza od szybkosci synchronicznej maszyny regula¬ cyjnej, to maszyna ta dazy do zwiekszenia szybkosci silnika glównego az do swej szyb¬ kosci synchronicznej.W najdogodniejszym ukladzie wedlug wynalazku wspomniany wyzej silnik glów¬ ny pradu zmiennego posiada wirnik, zaopa¬ trzony w uzwojenie, polaczone z komutato¬ rem, który wspólpracuje z kilkoma szczot¬ kami zwartemi, podobnie jak w ukladzie komutatorowym silnika pradu stalego.Jedno z uzwojen stojana silnika glów¬ nego (wzbudzajace) przylaczone jest do zródla pradu zmiennego i moze wzbudzac w tym stójanie strumien, który zkolei wzbu¬ dza w uzwojeniach wirnika prad, usuwajac w ten sposób koniecznosc doprowadzania pradu do uzwojenia wirnika przez komuta¬ tor tak, jak to dzieje sie w silnikach pradu stalego. Stojan silnika jest równiez zaopa¬ trzony w drugie uzwojenie, które sluzy jako glówne uzwojenie magnesowe, wytwarza¬ jace strumien, który wspóldziala ze stru¬ mieniem, wzbudzonym w wirniku przez pra¬ dy wzbudzane w uzwojeniach tego wirnika, przyczem strumien ten jest wlasnie stru¬ mieniem roboczym.Maszyna synchroniczna moze byc do¬ wolnego typu, lecz stosownie do jednego z przykladów wynalazku wirnik nalezy do ty¬ pu wirników o biegunach wystajacych (fig. 1); wedlug innej zas odmiany wynalazku, wirnik ten jest (fig. 2) typu wirników zwar¬ tych (klatkowych).Jak wspomniano, uzwojenie magneso¬ we glównego silnika wlaczone jest do sie¬ ci przez uzwojenie magnesowe wirnika re¬ gulacyjnego. W odmianie wynalazku wedlug fig. 1 miedzy obydwa uzwojenia wlacza sie przelacznik (7), który przy rozruchu maszyny wylacza uzwojenie maszyny re¬ gulacyjnej, natomiast wlacza w razie po¬ trzeby opornik kompensacyjny 13 o malej opornosci, który ulatwia rozruch, przepu¬ szczajac prad o wiekszem natezeniu przez uzwojenie magnesowe silnika glównego.Najdogodniej jest zasilac silnik pradem jednofazowym, przyczem poprawne przesu¬ niecie fazy miedzy pradami obydwóch u- zwojen silnika glównego otrzymuje sie przez wlaczenie kondensatora 12 w szereg z uzwojeniem magnesowem silnika glówne¬ go, przyczem pojemnosc takiego kondensa¬ tora obiera sie tak, aby kompensowala ona indukcyjnosc uzwojenia magnesowego w ce¬ lu doprowadzenia pradu magnesujacego do zgodnosci w fazie z pradem w wirniku.W ukladach szczególnych, przedsta¬ wionych na rysunku (fig. 1 i 2), szybkosc silnika glównego utrzymywana jest na sta¬ lym poziomie mniej wiecej okolo 1200 obro¬ tów na minute. Najlepiej, gdy silnik glówny jest maszyna czterobiegunowa. Gdy uzwo¬ jenie magnesowe pomocniczej maszyny re¬ gulacyjnej jest odlaczone od uzwojenia magnesowego silnika glównego, wówczas silnik glówny bedzie dzialal jako cztero- biegunowy silnik bocznikowy pradu zmien¬ nego, którego szybkosc mozna zmieniac przez zmiane opornosci pozornej obwodu uzwojenia magnesowego. Naogól takie ma¬ szyny pracuja podobnie, jak silnik boczni¬ kowy pradu stalego, a mianowicie z chwila __ 2 —zmniejszenia natezenia pola przez zwiek- czenie opornosci obwodu uzwojenia magne¬ sowego szybkosc silnika wzrasta, a gdy na¬ tezenie pola magnesujacego zostanie wzmocnione przez zmniejszenie opornosci pozornej uzwojenia magnesowego, to szyb¬ kosc silnika maleje.W przykladzie wykonania wynalazku, przedstawionym na rysunku (fig. 1) i obja¬ snionym w niniejszym opisie, pomocnicza maszyna regulacyjna jest maszyna typu synchronicznego o biegunach wystajacych, posiadajaca szesc biegunów, tak iz przy szybkosci synchronicznej, gdy uzwojenie magnesowe pomocniczej maszyny regula¬ cyjnej przylaczone jest do uzwojenia ma¬ gnesowego silnika glównego, to pomocnicza maszyna regulacyjna bedzie pracowac badz jako silnik, badz jako pradnica w zalezno¬ sci od przesuniecia fazy wzgledem pradu magnesujacego. Przy szybkosci, rózniacej sie od szybkosci synchronicznej, w szereg z uzwojeniem magnesowem silnika glównego, t. j. w obwodzie tego uzwojenia, znajdzie sie opornosc pozorna. O ile podczas pracy silnika przy szybkosci synchronicznej silni¬ ka pomocniczego szybkosc silnika glówne¬ go zacznie malec wskutek zmiany obciaze¬ nia lub wahania napiecia sieci, to zmienia sie ustosunkowanie faz, a pomocnicza ma¬ szyna regulacyjna zaczyna wówczas dzia¬ lac jako silnik i wytwarza sile przeciw- elektrobodzcza, która, bedac przeciwna na¬ pieciu na sieci, bedzie dazyla do zmniejsze¬ nia natezenia pradu w uzwojeniu magne¬ sowem silnika glównego. Wynikajace stad oslabienie pola magnetycznego silnika glównego przyczyni sie wlasnie do odzy¬ skania stalej szybkosci tego silnika. Podob¬ nie, gdy szybkosc silnika glównego bedzie dazyla do nieznacznego zwiekszenia ponad wartosc normalna, to pomocnicza maszyna regulacyjna zacznie dzialac jako pradnica i wzbudzi dodatkowa (posilkowa) sile e- lektrobodzcza, która, dodajac sie do napie¬ cia sieci, zwiekszy natezenie pradu w uzwo¬ jeniu magnesowem silnika glównego. Takie wzmocnienie pola magnetycznego silnika glównego przyczyni sie znowu do utrzyma* nia stalosci szybkosci tego silnika.W innej dogodnej postaci wykonania wynalazku (fig. 2) maszyna pomocnicza (regulacyjna) nalezy do typu silników a- synchronicznych ze zwartem uzwojeniem wirnika. Maszyna pomocnicza skonstruo¬ wana jest tak, ze gdy jej pierwotne uzwoje¬ nie zapomoca przelacznika 7 wlaczone jest w szereg z uzwojeniem magnesowem silni¬ ka glównego, to maszyna ta, jako asynchro¬ niczna, przy dokladnej szybkosci synchro¬ nicznej (1200 obrotów na minute w przy¬ padku 60 okresów) nie bedzie pracowala ani jako silnik, ani tez jako pradnica, lecz raczej bedzie stanowila opornosc pozorna, wlaczona w szereg z uzwojeniem magneso¬ wem silnika glównego. O ile przy zmianie obciazenia lub wahaniach napiecia na sieci szybkosc silnika opadnie nieznacznie poni¬ zej normalnej szybkosci roboczej, to po¬ mocnicza maszyna regulacyjna zacznie dzialac jako silnik i wytworzy sile przeciw- elektrobodzcza, która, badac przeciwna napieciu sieci, wywola zmniejszenie nate¬ zenia pradu w uzwojeniu magnesowem sil¬ nika glównego, tak iz pole magnetyczne sil¬ nika glównego zostanie oslabione. Wskutek oslabienia pola magnetycznego silnika glów¬ nego silnik ten odzyska stala szybkosc. Po¬ dobnie tez, gdy szybkosc silnika glównego zwiekszy sie nieco ponad swa normalna wartosc, to pomocnicza maszyna regulacyj¬ na zacznie dzialac jako pradnica i wytwo¬ rzy dodatkowa (posilkowa) sile elektro- bodzcza, która, dodajac sie do napiecia sie¬ ci wywola wzrost natezenia pradu w uzwo¬ jeniu magnesowem silnika glównego, tak iz pole magnetyczne tego silnika zostaje wzmocnione. Wzmocnienie pola magnetycz¬ nego silnika glównego sprowadzi szybkosc tego silnika do wartosci stalej. W urzadze¬ niu tego rodzaju okazalo sie mozliwe u- trzymac stalosc szybkosci silnika glównego — 3 —z 4oMa4aoscia do ^4% przy normalnych wahaniach napiecia w sieci wzglednie przy normalnych wahaniach obciazenia.Wedlug fig, 1 rysunku zródlo energji e- lektrycznej 1, w danym przypadku o pra¬ dzie jednpfazowym, jest polaczone z glów¬ nym silnikiem komutatorowym 2. Czestotli¬ wosc pradu zmiennego zaklada sie zasad¬ niczo jako stala i równa 60 okresom na se¬ kunde. Wirnik 4 maszyny pomocniczej 3 jest sprzezony z tym samym walem 5, co wfrnik 6 glównego silnika 2. Przelacznik 7 jest tak wlaczony, ze gdy znajduje sie na kontakcie 8 (jak na rysunku), to pomocni¬ cza maszyna elektryczna nie jest wzbudza¬ na. Gdy zas przelacznik 7 przestawiony jest na kontakt 9, pomocnicza maszyna 3 jest wzbudzana.Glówna maszyna 2 jest czterobieguno- wym bocznikowym silnikiem pradu jedno¬ fazowego z komutatorem, posiadajacym w stójanie Uzwojenie wzbudzajace Flf pola¬ czone przewodami 10! i 11 ze zródlem pradu 1. Napiecie zostaje indukowane w uzwoje¬ niu wirnika 6 zapomoca uzwojenia Fx stoja- na, czyli uzwojenia wzbudzajacego. W sto- jauie silnika glównego sa umieszczone rów¬ niez dodatkowe cewki magnesowe F2.Gdy przelacznik 7 znajduje sie w po¬ lozeniu 8, to obwód przebiega od przewo¬ du 10 przez cewki magnesowe F2, konden- polozenie 9, to obwód glównego silnika 2 przebiega od przewodu 10 przez cewki F2, kondensator 12, przelacznik 7, uzwojenie magnesowe F3 pomocniczej maszyny 3 i o- pornik 14 do przewodu 11. Opornosc 14 jest taka, ze gdy silnik biegnie z normalna predkoscia, otrzymuje sie nalezyte nateze¬ nie pradu. Opornosc ta w niektórych przy¬ padkach moze równac sie zeru. Uzwojenie wzbudzajace Fx i uzwojenie magnesowe F2 glównego silnika 2 oraz uzwojenie magne¬ sowe F3 pomocniczej maszyny najlepiej jest osadzic na wspólnej nieruchomej cze¬ sci zespolu.Co sie tyczy dzialania glównego silnika 2, gdy przelacznik 7 jest przestawiony w polozenie 8, to prad przeplywa z przewo¬ du zasilajacego 10 przez uzwojenie wzbu¬ dzajace F1 do przewodu zasilajacego 11, nadajac przez to uzwojeniu F1 napiecie, którego czestotliwosc jest utrzymywana zasadniczo 60 okresów na sekunde. Gdy wirnik 6 glównego silnika 2 obraca sie, to zostaje indukowane napiecie w uzwojeniu wirnika 6, które jest wykonane identycznie z uzwojeniem twornika, stosowanem zwy¬ kle w maszynach pradu stalego.Strumien magnetyczny, wytworzony za¬ pomoca uzwojenia wzbudzajacego F19 jest opózniony blisko o 90° wzgledem napiecia sieci wskutek znacznej indukcyjnosci ce- sator J2, przelacznik 7 i opornik regulacyj-|^wek F19 podczas gdy prad w wirniku jest «tz 11 A~ ^-VM.M.J» ** O-' -z i___ i ¦¦ j ¦ r__- -a : i ^ ny 13 do przewodu 11. Pojemnosc konden sator-a 12 jest taka, ze napiecie na koncach uzwojenia F2 zostaje w stosunku do pradu w wirniku przesuniete w fazie w ten spo¬ sób, iz magnetyczny strumien wzbudzaja¬ cy jest zasadniczo w fazie z pradem wirni¬ ka, Opornosc opornika 13 moze byc zmie¬ niana w celu zmiany natezenia pradu, ply¬ nacego przez cewki F2.Pomocnicza maszyna 3 jest synchro¬ niczna szesciobiegunowa maszyna o wysta¬ jacych biegunach, skladajaca sie ze stoja- na o uzwojeniu magnesowem F3 i z wirnika 4. Gdy przelacznik 7 jest przestawiony w zasadniczo w fazie ze strumieniem magne¬ tycznym. Aby strumien magnetyczny wzbu¬ dzenia uzgodnic w fazie z pradem wirnika, niezbedne jest wzbudzenie pola zapomoca pradu przesunietego w fazie o 90° wzgle¬ dem sily elektrobodzczej, wzbudzonej w wirniku. Osiaga sie to zapomoca kondensa¬ tora, wlaczonego w szereg z cewkami F2.Prad przeplywa od przewodu zasilajacego 10 przez cewki F2, kondensator 12, prze¬ lacznik 7 i opornik regulacyjny 13 do prze¬ wodu zasilajacego 11. Pojemnosc konden¬ satora 12 jest tak dobrana, ze prad, prze¬ plywajacy przez cewki F2, jest przesuniety — 4 -=w fazie odnosnie do pradu, plynacego przez uzwojenie wirnika 6 glównego silnika 2. W ten sposób zapomoca cewek F2 wytwarza sie strumien, który odchyla sie o 90° od si¬ ly elektrobodzczej, wzbudzonej w wirniku.Wytwarza to strumien magnetyczny za¬ sadniczo w fazie z pradem wirnika. Wtedy silnik glówny bedzie mial charakterystyki robocze podobne do charakterystyk silnika bocznikowego pradu stalego pod tym wzgle¬ dem, ze gdy strumien bedzie oslabiony przez zwiekszenie opornosci pozornej w ob¬ wodzie uzwojenia magnesowego, predkosc silnika zostaje zwiekszona, a gdy strumien bedzie wzmocniony przez zmniejszenie o- pornosci pozornej w obwodzie uzwojenia magnesowego, predkosc silnika zostaje zmniejszona. Opornik regulacyjny 13 regu¬ luje wartosc opornosci pozornej obwodu wzbudzenia.Prace silnika ze scisle stala predkoscia mozna osiagnac, przestawiajac przelacznik 7 w polozenie 9. Przelacznik 7 w polozeniu 9 laczy uzwojenie magnesowe F3 maszyny synchronicznej 3 o wystajacych biegunach w szereg z cewkami wzbudzajacemi F2 glównego silnika 2. Pomocnicza maszyna synchroniczna jest przedstawiona jako sze- sciobiegunawa, podczas gdy glówny silnik 2 jest przedstawiony jako czterobiegunowa maszyna pradu zmiennego z komutatorem.Przy czestotliwosci 60 okresów na sekunde szesciobiegunowa maszyna pomocnicza o- siaga swa predkosc synchroniczna przy 1200 obrotach na minute. Przy tej predko¬ sci pracuje ona jako pradnica albo jako sil¬ nik, zaleznie od jej polozenia w fazie w stosunku do pradu wzbudzenia. Przy pred¬ kosciach innych niz synchroniczna bedzie ona glównie opornoscia pozorna, polaczona w szereg z cewkami magnesowemi F2 glów¬ nego silnika 2. Opornik 14 jest wlaczony w szereg z cewkami magnesowemi F2 silnika glównego 2 i uzwojeniem magnesowem F3 pomocniczej maszyny 3, tak ze prad, ply¬ nacy przez te cewki, moze byc doprowa¬ dzony do prawidlowej wartosci, gdy silnik 2 pracuje z normalna predkoscia. Oczywi¬ scie, jezeli opornosc pozorna cewek magne¬ sowych F2 i uzwojenia F3 jest takiej warto¬ sci, ze otrzymuje sie nalezyty prad, to o- pornik 14 moze byc zbedny.Jezeli predkosc silnika glównego 2, gdy biegnie on z predkoscia synchroniczna, zacznie sie obnizac ponizej normy wskutek zmiany obciazenia lub napiecia zasilania, to wirnik 4 maszyny pomocniczej 3 bedzie równiez zmniejszal swa predkosc. Teraz pomocnicza maszyna bedzie dzialala jako silnik i wytworzy sile przeciw-elektrobodz- cza, która bedzie skierowana przeciw na¬ pieciu sieci zasilajacej i zmniejszy prad, plynacy przez uzwojenie magnesowe F2 glównego silnika 2. Wskutek tego pole ma¬ gnetyczne uzwojenia F2 zostanie oslabiane, co spowoduje, ze silnik glówny powróci do swej predkosci normalnej. Podobniez, jesli predkosc glównego silnika zaczyna wzra¬ stac nieco powyzej predkosci normalnej, maszyna pomocnicza 3 bedzie dzialala ja¬ ko pradnica i wytworzy dodatkowa sile e- lektrobodzcza, która doda sie do napiecia sieci zasilajacej i zwiekszy prad, plynacy przez uzwojenie F2 silnika glównego 2. Po¬ le silnika glównego zostanie przez to wzmocnione, co spowoduje, ze silnik po¬ wróci do swej normalnej predkosci.Uklad na fig. 2 jest podobny do ukladu, przedstawionego na fig. 1, z tym jednak wy¬ jatkiem, ze zamiast maszyny 3 typu syn¬ chronicznego jest zastosowana maszyna a- synchroniczna typu zwartego 3', posiada¬ jaca wirnik 4* i pierwotne uzwojenie F%.Uzwojenie magnesowe F\ jest polaczone z pozostala czescia obwodu w ten sam spo¬ sób, jak uzwojenie magnesowe F3 jest po¬ laczone na fig. 1.Gdy przelacznik 7 jest przestawiany w polozenie 8, to dzialanie ukladu wedlug fig. 2 fest identyczne z dzialaniem ukladu we¬ dlug fig. 1. Przelacznik 7 jest przestawiany w polozenie 9 w celu otrzymania pracy ze — 5scisle stala predkoscia. Przelacznik 7 w polozeniu 9 laczy uzwojenie magnesowe F\ maszyny asynchronicznej w szereg z cewkami wzbudzenia F2 glównego silnika 2. Maszyna pomocnicza 3' jest szesciobie- gunowa zwarta maszyna, a silnik glówny 2 — czterobiegunowa maszyna komutato¬ rowa pradu zmiennego. Przy czestotliwo¬ sci 60 okresów na sekunde synchroniczna predkosc szesciobiegunowej maszyny po¬ mocniczej 3* wynosi 1200 obrotów na mi¬ nute. Gdy glówny silnik pedzi ja z ta szyb¬ koscia, to maszyna pomocnicza nie pracuje ani jako pradnica, ani jako silnik. Przy tej szybkosci maszyna pomocnicza 3' dziala jako opornosc pozorna, wlaczona w szereg z cewkami magnesowemi F2 silnika glów¬ nego 2. Szybkosc ta jest normalna szybko¬ scia silnika, odpowiadajaca sredniemu na¬ pieciu sieci zasilajacej i sredniemu obcia¬ zeniu. W polozeniu 9 przelacznika 7 opor¬ nik 14 jest wlaczony w szereg z cewkami magnesowemi F2 i uzwojeniem magneso- wem F\. Oczywiscie, jezeli opornosc pozor¬ na pierwotnego uzwojenia F\ i cewka ma¬ gnesujaca F2 maja taka wartosc, ze otrzy¬ muje sie nalezyty prad, to opór 14 moze byc zbyteczny.Jezeli z powodu niewielkiej zmiany w obciazeniu lub w wartosci napiecia zasi¬ lania predkosc glównego silnika obniza sie ponizej normalnej predkosci, to predkosc wirnika 4' maszyny pomocniczej 3* rów¬ niez zmniejsza sie. Gdy wirnik 4* obraca sie z predkoscia mniejsza, niz jego pred¬ kosc synchroniczna, to maszyna pomocni¬ cza 3* dziala jako silnik i wytwarza sile przeciwelektróbodzcza, która bedzie skie¬ rowana przeciwnie wzgledem napiecia sie¬ ci zasilajacej i zmniejszy prad, przeplywa¬ jacy przez cewki F2 glównego silnika 2. Z tej przyczyny wzbudzenie silnika glówne¬ go zostaje oslabione; silnik bedzie utrzy¬ mywal predkosc tylko nieco mniejsza od normalnej. Podobnie, jezeli predkosc silni¬ ka glównego 2 wzrosnie nieco powyzej nor¬ malnej swej wartosci, maszyna pomocnicza 3* bedzie dzialala jako pradnica i wytwo¬ rzy dodatkowa sile elektrobodzcza, która wzmocni napiecie sieci zasilajacej i zwiek¬ szy prad, plynacy przez uzwojenie magne¬ sowe F2 silnika glównego. Wzbudzenie sil¬ nika glównego 2 zostanie wiec wzmocnio¬ ne; silnik otrzyma predkosc tylko nieco wyzsza od normalnej predkosci.W jednem urzadzeniu, gdzie zastoso¬ wano wynalazek wedlug fig. 2, okazalo sie, ze predkosc wahala sie w granicach jednej cwierci procentu predkosci synchronicznej przy normalnych wahaniach obciazenia i napiecia sieci zasilajacej.Aczkolwiek byly przedstawione i opisa¬ ne szczególowo dwie postacie wykonania wynalazku, nalezy rozumiec, ze wynalazek ma charakter ogólny i nie mozna go ujmo¬ wac, jako ograniczonego do poszczególnych przykladów wykonania. PL