Opublikowano dnia 1 kwietnia 1958 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr40990 KI, 21 '#,,6/01 Fimag Finsterwalder Maschinen G. m. b. H. in Verwaltung Finsterwalde, Niemiecka Republika Demokratyczna Uklad polqczen wzbudzania i dowzbudzania (kompaundowania) do pradnic wewnatrzbiegunawych prqdu zmiennego o stalym napieciu Patent trwa od dnia 14 sierpnia 1956 r.Bezregulatorowe pradnice pradu zmiennego o stalym napieciu, na mniejsze moce sa wyko¬ nywane najczesciej jako pradnice zewnatrzbie- gunowe, gdyz do wielkosci okolo 100 kVA ten typ pradnicy wymaga mniejszego nakladu ma¬ terialów, anizeli pradnica o biegunach we¬ wnetrznych, a pirzy tyim ma ©m dodatkowa za¬ lete tanszego wykonania wskutek równiez mniejszego nakladu robocizny.Gdy jednak pradnice .wiekszej mocy maja miec ten sam uklad wzbudzania i dowzbudza¬ nia (kompaundowania), to nalezy miec na wzgledzie nastepujace wady maszyn o biegu¬ nach zewnetrznych. Mianowicie duzy prad ob¬ ciazenia musi tam byc odprowadzany przez pierscienie slizgowe i szczotki. Narzady te pod¬ legaja latwo scieraniu, wymagaja pielegnacji i zajmuja stosunkowo duzo miejsca, na skutek czego otrzymuje sie wieksza dlugosc maszyny.W maszynach niskiego napiecia, w których ply¬ na znaczne prady, straty na tarcie i straty pra¬ dowe w pierscieniach slizgowych wynosza kil¬ ka dziesiatych procentu pobieranej mocy w Przelaczenie napiecia pradnicy z gwiazdy w trójkat lub odwrotnie, co jest czesto pozadane, jest praktycznie mozliwe tylko za pomoca nie¬ wygodnego urzadzenia przelaczajacego przed pierscieniami, lub tez nalezy stosowac szesc pierscieni slizgowych. Pierscienie slizgowe sa jednak szczególnie narazone na zwarcia.Poniewaz uzwojenie twornika obraca sie, po¬ winno ono byc zabezpieczone za pomoca banda¬ zy przed dzialaniem sil mechanicznych. Stoso¬ wanie bandazy obniza jednak pewnosc rucho¬ wa i sprawia trudnosci w wykonaniu maszyny na wyzsze napiecie, gdyz uzwojenie wirujace wymaga niezawodnej izolacji. Przy stosowaniu maszyn wewnatrzbiegumowych odpadaja wpraw¬ dzie wymienione wady, jednak wtedy wzbud¬ nica zaopatrzona w dowzbudzanie (kompaundo- wanie) powinna byc wykonana jako maszyna wewnatrzbiegunowa, jeifli nie zasila sie jejpradem trójfazowym w sposób dotychczasowy za pomoca pierscieni slizgowych, które musia- lyby jfrzfewodiic prad obciazenia. Wskutek tego "staje sie konieczne pobieranie pradu wzbudza-, hia przez szczotki wirujace, z czego wynikaja liczne trudnosci. Jak wiadomo pradnica wzbu¬ dzajaca wewnatrzbiegunowa wymaga wieksze¬ go zuzycia materialu i zajmuje wiecej przestrze¬ ni, aarizeld pradnica wzbudzajaca zewnatrzbie- gunowa tej samej mocy. Stwierdzono wiec, ze uklad taki nie moze byc bez zastrzezen roz¬ szerzony na wieksze pradnice, lecz moze byc stosowany tylko w takim zakresie mocy, dla którego praktyka dowiodla jego przydatnosc, wad/ bowiem niedostrzegalne przy mniejszych mocach, urastaja przy wiekszych jednostkach do olbrzymich trudnosci, praktycznie przekre¬ slajacych mozliwosc zastosowania znanego ukla¬ du.Poniewaz jednak ten uklad we wlasciwym zakresie mocy okazal sie bardzo korzystny, wy¬ lonila sie sprawa mozliwosci stosowania rów¬ niez wiekszych pradnic wewnatrzbiegunowych, nie posiadajacych dodatkowych urzadzen regu¬ lacyjnych np. do wytwarzania pradu dla po¬ trzeb wlasnych lub w razie awarii.: Z tego wzgledu byl zaproponowany uklad, który posiada wymienione zalety, a mianowi¬ cie dzieki temu, ze przy normalnej pradnicy trójfazowej zamiast stosowania wzbudnicy sa uirtieszczone dn*a stojany o uzwojeniach trójfa¬ zowych i wspólnym wirniku, równiez z uzwóje- niem trójfazowym, przy czym jedno uzwojenie stojana jest polaczone z pradnica trójfazowa bocznikowo, a drugie szeregowo i to tak, iz ich pola wirujace obracaja sie w kierunku prze¬ ciwnym do mechanicznego kierunku obrotu wspólnego wirnika, którego napiecie jest do¬ prowadzone przez pierscienie slizgowe i po przez prostowniki do uzwojenia wzbudzajacego pradnicy. Dzieki temu, ze pola wirujace obra¬ caja sie w kierunku przeciwnym do mecha¬ nicznego kierunku obrotu, we wspólnym uzwo¬ jeniu wirnika wzbudza sie napiecie o wiekszej czestotliwosci. W ten sposób potrzebna moc wzbudzania tylko w pewnej, czesci jest pobie¬ rana z pradnicy, w pozostalej zas czesci znajdu¬ je pokrycie z mocy mechanicznej przekazywanej za posrednictwem walu.Z powyzszego wynika, ze stojany ze wspól¬ nym wirnikiem, stanowiace pnzetwomnice cze¬ stotliwosci, tworza uklad wzbudzania i dowzbu- dzania (kompaundowania), który w porównaniu z pradnica wzbudzajaca tej samej mocy ma mniejsze- wymiary, gdyz przetwornica czesto¬ tliwosci dziala czesciowo jako transformator a czesciowo jako .pradnica wirujaca.W ukladzie tym unika sie wprawdzie opisa¬ nych poprzednio wad, okazuje sie jednak, ze uklad , jest dosc skomplikowany, gdyz sa po¬ trzebne dwa stojany, wirnik oraz zestaw pier¬ scieni slizgowych dla doprowadzania pradu wzbudzania. Wobec tego uklad ten moze byc korzystny wtedy, gdy chodzi o to, aby w danym zespole pradnicy z pradnica wzbudzajaca uni¬ knac wymaganego dodatkowo regulatora przez zamiane pradnicy wzbudzajacej na opisana wy¬ zej przetwornice czestotliwosci.Wady te, jak stosunkowo zlozona konstruk¬ cja oraz dodatkowe pierscienie slizgowe, usu¬ wa sie wedlug wynalazku w ten sposób, ze przy pradnicy umieszcza sie stabilizator, którego wir¬ nik jest wykonany tak, iz przy wszelkich sta¬ nach obciazenia pozostaje nie nasycony, stojan zas posiada dwa uzwojenia. W jednym z nich plynie prad obciazenia, a drugie, które jest uzwojeniem pierscieniowym, zaopatrzonym w zaczepy, polaczonym w szereg z dodatkowym uzwojeniem, umieszczonym w stójanie prad¬ nicy i przesunietym wzgledem uzwojenia pier¬ scieniowego o 120°. Napiecie tego dodatkowego uzwojenia pradnicy jest doprowadzone przez prostowniki do uzwojenia wzbudzajacego prad¬ nicy. Najlepiej gdy wirnik stabAKzafara jest zbu¬ dowany jako przesuwny w kierunku osdofwyim.Poza tym wewnatrz stojana stabilizatora znaj¬ duje sie magnes trwaly, zespolony z wirnikiem stabilizatora. Prostowniki pradu wzbudzania sa umieszczone w strumieniu powietrza chlodzacego pradnicy pradu zmiennego w celu zaoszczedze¬ nia miejsca oraz zwiekszenia mocy.Przyklad wykonania wynalazku jest przed¬ stawiony na rysunku. (s Obracajacy sie magnes trwaly J© wzbudza w uzwojeniu 4 napiecie zmienne, które po wy¬ prostowaniu przez prostownik suchy 9 wywo¬ luje samowzbudzenie pradnicy pradu zmienne¬ go 6 przez dodatkowe uzwojenie pradu zmien¬ nego 2 pradnicy, prostownik 9 i uzwojenie magnesnicy 10, narastajace az do punktu prze¬ ciecia sie prostej charakterystyki oporu obwo¬ du wzbudzania z charakterystyka magnesowa¬ nia. Gdy pradnica pradu zmiennego jest ob¬ ciazona, prad plynacy w*uzwojeniu 3 stabili¬ zatora, wzbudza w uzwojeniu 4, umieszczonym w tych samych zlobkach, napiecie zmienne, które na prostowniku osiaga wartosc wymaga¬ na dla wytworzenia pradu wzbudzania pradni¬ cy wlasciwego dla danego stanu obciazenia.Zaleznosc napiecia zmiennego na prostownikuod obciazenia pradnicy pradu zmiennego wy¬ nika z tego, ze napiecie to jest w zasadzie su¬ ma wektorowa dwóch skladowych, tj. napiec zmiennych w uzwojeniach 2 i 4,. dzieki czemu napiecie na zaciskach pradnicy lub odpowied¬ niego punktu sieci pozostaje stale, niezaleznie od natezenia i fazy pradu obciazenia. Dzieki zastosowaniu trwalego magnesu 11 w stabili¬ zatorze jest zapewnione samowzbudzenie przy uzyciu prostownika suchego równiez wtedy, gdy magnetyzm szczatkowy, magnesnicy jest za maly, aby wytworzyc napiecie zmienne rów¬ ne napieciu progowemu prostownika suchego.Mozna zupelnie zrezygnowac, z magnetyzmu szczatkowego magnesnicy, jezeli wykorzystanie krazków wewnetrznych od blach stojana prad¬ nicy do budowy magnesnicy wzglednie wirnika bebnowego daje pewne korzysci.Prawidlowe wyregulowanie ukladu uzyskuje sie przez osiowy przesuw wirnika stabilizatora oraz przez wlasciwy wybór punktów przylacze¬ nia uzwojenia 4.Przesuniecie osiowe wirnika stabilizatora (przy czym oczywiscie magnes trwaly musi wcdaz znajdowac sie wewnatrz pakietu blach stojana) pozwala regulowac stopien dowzbudzania, a do¬ bór punktów przylaczenia do uzwojenia 4 poz¬ wala regulowac dowabudzanie w zaleznosci od przesuniecia fazowego pradu.Przez zamiane punktów przylaczenia tego uzwojenia o okolo 180° jest poza tym mozliwa praca maszyny jako silnika synchronicznego o wzbudzeniu zaleznym od obciazenia. PL