PL46664B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 30.IV.1964 46664 KI 21 d*l MKP H 02 k UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Aleksander Straszewski Wlasciciel patentu: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) Ho2k ja^ Pradnica synchroniczna reluktancyjna Wiekszosc znanych maszyn elektrycznych jest tak skonstruowana, ze nie jest mozliwe niezalezne korzystanie z dwóch lub kilku wydzielonych elek¬ trycznie czesci uzwojenia z równoczesna niezalezna regulacja napiecia w kazdym z uzwojen oddzielnie.Na przeszkodzie temu stoi wspólny obwód magne¬ tyczny dla calej maszyny, w którym zamyka sie strumien magnetyczny i który nie da sie podzielic na niezalezne od siebie czesci.Przedmiot wynalazku stanowi pradnica synchro¬ niczna reluktancyjna o odwracanym kierunku strumienia magnetycznego, podzielna na dowolna liczbe pojedynczych czesci, odizolowanych od sie¬ bie elektrycznie i magnetycznie.Kazda synchroniczna pradnica reluktancyjna o odwracanym kierunku strumienia magnetyczne¬ go, o poskoku zezwojów uzwojen wzbudzenia i twornika y = 2 i o liczbie zebów stojana co naj¬ mniej dwukrotnie lub wielokrotnie wiekszej od 4, a wiec np. 8, 12, 16, 20 i tak dalej na przyklad we¬ dlug fig. 1, moze byc podzielona na tyle oddziel¬ nych niezaleznych od siebie pradnic elementar¬ nych, ile mozna otrzymac czesci zawierajacych po cztery zeby stojana. Grupe czterech zebów stojana nazywa sie w dalszym ciagu opisu pradnica ele¬ mentarna, poniewaz jest to najmniejsza mozliwa niepodzielna czesc pradnicy jednofazowej.Kazda pradnice opisywanego typu majaca %\ ze¬ bów stojana mozna wiec podzielic na c pradnic elementarnych, przy czym - Zi 15 25 Podzial moze byc równiez przeprowadzony w ta¬ ki sposób, ze wydzielone czesci pradnicy beda za¬ wierac po kilka pradnic elementarnych. Tak na przyklad pradnice zlozona z szesciu pradnic ele¬ mentarnych (Zi = 24; c = 6) mozna podzielic na dwie czesci po trzy pradnice elementarne (uzysku¬ jac na przyklad dwie niezalezne pradnice trójfa¬ zowe) lub na trzy czesci po dwie pradnice elemen¬ tarne (trzy pradnice jednofazowe) lub na szesc czesci po jednej pradnicy elementarnej (szesc prad¬ nic jednofazowych).Aby móc przeprowadzic taki podzial, trzeba aze¬ by kazda wydzielona czesc stojana pradnicy byla odizolowana od pozostalych nie tylko elektrycznie, lecz i magnetycznie. Wirnik pradnicy pozostaje przy tym taki sam jak w zwyklej pradnicy reluk- tancyjnej o odwracanym kierunku strumienia magnetycznego na przyklad wedlug patentu nr 46359 lub nr 463*50. Wydzielona czesc jest odizo¬ lowana magnetycznie od pozostalych czesci wów¬ czas, gdy ma odpowiednie przerwy w jarzmie sto¬ jana i gdy pakiet blach pradnicy umieszczony jest w kadiubie niemagnetycznym. Strumien magne¬ tyczny wydzielonej czesci zamyka sie wówczas je¬ dynie poprzez wlasne zeby i jarzmo oraz poprzez zeby i jarzmo wirnika. Podzial elektryczny jest jeszcze latwiejszy i polega na wydzieleniu uzwojen wzbudzenia i twornika w niezalezne obwody.Na fig. 1 przedstawiony jest przekrój poprzeczny przez pradnice opisywanego typu o dwunastu ze¬ bach w stojanie, podzielona na trzy czesci, czyli trzy pradnice elementarne A, B i C. Pakiety blach46664 stojana 1A, lB i Xc trzech wydzielonych czesci sa umieszczone we wspólnym kadlubie niemagnetycz¬ nym 8. Kazda z wydzielonych czesci stojana, czyli kazda pradnica elementarna, zawiera jeden zezwój uzwojenia twornika 5 ci poskoku y = 2, umieszezo- 5 ny w zlobkach miedzy dwoma skrajnymi zebami, oraz dwa zezwoje uzwojenia wzbudzenia 4, rów¬ niez o poskoku y = 2,. umieszczone jednym bokiem w zlobku srodkowym,, a drugim — w otwartym dwustronnie zlobku lezacym na zewnatrz, skrajne- ]o go zeba.-Uzwojenie twornika jest wiec jednowar¬ stwowe, a uzwojenie wzbudzenia — dwuwarstwo¬ we. Rola obu uzwojen moze byc równiez zamie¬ niona i uzwojenie twornika wykorzystane jako uzwojenie wzbudzenia i odwrotnie. 15 Zlobki pradnic opisywanego typu przeznaczone dla uzwojenia twornika moga byc wieksze od zlob¬ ków przeznaczonych dla uzwojenia wzbudzenia- Jedna z elementarnych czesci pradnicy o nierów¬ nych zlobkach pokazana jest na fig. la. 20 Na fig. 2 pokazana jest pradnica wedlug fig. 1 z zebacii ' sidlana i wirnika przedstawionymi w stanie rozwinietym (fig. 2a) ze schematami uzwo¬ jen wzbudzenia Uw i twornika UT.Kazda z przedstawionych na fig. 1 i fig. 2 wy- 25 dzielonych czesci stojana A, B, C, itworzy w pola¬ czeniu z wirnikiem niezalezna od pozostalych cze¬ sci pradnice elementarna. Kazda z tych czesci moze byc oddzielnie wzbudzana i .napiecie- jej regulo¬ wane niezaleznie od pozostalych czesci. Uzwojenie ao kazdej z wydzielonych czesci moze byc wykonane ' na dowolna wartosc napiecia, jednakowa lub róz¬ na od wartosci napiecia pozostalych pradnic.W ten sposób z jednej i tej samej pradnicy o wy¬ dzielonych czesciach mozna czerpac napiecia 35 ' zmienne i ewentualnie stale — poprzez prostow¬ nik — o róznej wartosci i z dowolnym zakresem t sposobem regulacji.Mimo podzialu na wydzielone obwody magne¬ tyczne, uzwojenia moga stanowic z punktu widze- 40 nia elektrycznego calosc, bedac polaczone równo¬ legle lub w szereg. Taki uklad pradnicy daje moz¬ liwosc wprowadzania korekcji napiecia w .poszcze¬ gólnych wydzielonych czesciach oddzielnie, na przyklad w poszczególnych fazach pradnicy wielo- 45 fazowej, przez korekcje pradu wzbudzenia.. Pradnice z wydzielonymi czesciami tooga byc latwo wykonywane jako wielofazowe przy zacho¬ waniu równosci jednej podzialki zebowej wirnika t2 dwom ppdzialkom zebowym stojana x\ to znaczy 50 r2 = 2ti. Praktycznie ten sposób daje mozliwosc wykonywania pradnic na dowolna liczbe faz o do¬ wolnych przesunieciach fazowych. Przesuniecie fa¬ zowe uzyskuje sie tu przez przesuniecie na obwo¬ dzie poszczególnych pradnic elementarnych (lub 55 zespolów pradnic elementarnych) zawierajacych uzwojenia poszczególnych faz o taka czesc podzial¬ ki zebowej wirnika, jaka odpowiada zadanemu przesunieciu fazowemu w stopniach elektrycznych.Na fig. 3 przedstawiony jest przekrój poprzeczny eo przez pradnice dwufazowa. Stojan tej pradnicy za¬ wiera dwie jednofazowe pradnice elementarne A i B. Wirnik pradnicy posiada piec zebów. Czesci A i B przesuniete sa wzgledem siebie o taki kat' przestrzenny, jaki odpowiada katowi elektryczne- 65 mu przesuniecia fazowego 90°, czyli o 1/4 podzialki zebowej wirnika tf. Czesc obwodu stojana, odpo¬ wiadajaca jednej podzialce zebowej wirnika rt, czyli dwóm podzialkom zebowym stojana 2n, po¬ zostaje niewykorzystana/ Na fig. 4 przedstawiona jest w przekroju po¬ przecznym pradnica trójfazowa, zlozona z trzech jednofazowych' pradnic elementarnych A, B i C.Wirnik pradnicy posiada siedem zebów* W tej pradnicy zachowany jest równiez stosunek podzia- lek zlobkowych r2 = 2ti.Na fig. 5a przedstawiony jest uklad zebów i zlob¬ ków pradnicy wedlug fig. 4 w stanie rozwinietym, a na fig. 5b i 5c — uzwojenia wzbudzenia i twor¬ nika. Przesuniecie czesci A, B i C wzgledem siebie 5 wynosi 3 I W podobny sposób jak na fig. 4 mozna wykonac pradnice trójfazowa o 8 i wiekszej liczbie zebów w wirniku, równiez przy zachowaniu warunku T2 = 2ti.Strona ujemna takich pradnic jak na fig. 3 i 4, a szczególnie przy wiekszej liczbie zebów ich wir¬ nika niz pokazano na fig. 3 i 4, jest niepelne wyko¬ rzystanie obwodu stojana. Zaradzic temu mozna przez nadanie zebom stojana ksztaltu odmiennego od konwencjonalnego prostego.Na fig. 6 przedstawiony jest przekrój poprzeczny przez pradnice, ksztalt zebów której dobrany jest w taki sposób, azeby z jednej strony wykorzystac do mozliwego maksimum dysponowana przestrzen na obwodzie stojana, biorac z drugiej strony pod uwage, ze dla uzwojenia wzbudzenia potrzeba mniej miejsca, niz dla uzwojenia twornika, czyli ze zlobki dla uzwojenia wzbudzenia powinny byc mniejsze od zlobków dla uzwojenia twornika.Kazda z synchronicznych pradnic reluktancyj- nych opisywanego typu z podzialem na pradnice elementarne lub bez takiego podzialu, co najmniej o czterech zebach w stójanie, mozna wykonac jako pradnice segmentowa, posiadajaca stojan, zajmu¬ jacy tylko czesc obwodu stojana — na przyklad po¬ lowe, jedna trzecia, dwie trzecie itd. We wszystkich jednofazowych i wielofazowych pradnicach opisy¬ wanego typu z podzialem na wydzielone magne¬ tycznie czesci powinien byc stosowany skos zebów wirnika wzgledem zebów stojana zawarty w prze¬ dziale od 0,3 do 0,5 podzialki zebowej. wirnika r2.Pradnica o wydzielonych magnetycznie i elek¬ trycznie czesciach moze byc równiez wykorzystana w charakterze wzmacniacza. Szczególnie korzystny do tego celu jest przypadek pradnicy jednofazowej o duzej liczbie zebów na obwodzie. Na przyklad w pradnicy jednofazowej o c czesciach na obwo¬ dzie mozna wydzielic jedna czesc o czterech zebach, czyli l/c calosci, przy czym ta wydzielona czesc be- * c-1 dzie stanowic pierwszy stopien, a pozostale — c drugi, czyli wyjsciowy stopien wzmacniacza.Uklad polaczen Wzmacniacza wykonanego z prad- nipy z wydzielonymi czesciami stojana przedsta¬ wiony jest na fig. 7. Dwa zezwoje 4a dwuwarstwo¬ wego Uzwojenia wzbudzenia wydzielonej czesci — c pradnicy sa zasilane napieciem wzmacnianym V poprzez opornik regulacyjny R. W zezwoju 5a jed-46664 nowarstwowego uzwojenia twornika czesci wydzie-: lonej bedzie sie indukowala sila elektromotoryczna podczas wirowania wirnika 6 pradnicy. Do zaci¬ sków wyjsciowych zezwoju 5a jest podlaczony pro¬ stownik Pr, z którego zasilane jest uzwojenie wzbudzenia 4 pozostalej czesci pradnicy o liczbie c—1 wydzielonych czesci pradnicy . Na zaciskach c uzwojenia UT otrzymuje sie napiecie zmienne wzmocnione Uw. Napiecie to moze byc równiez wy¬ prostowane za pomoca dodatkowego prostownika.Obok zezwojów glównych 4a i 5a moga byc w tych samych zlobkach umieszczone dalsze zezwoje prze¬ znaczone do róznego rodzaju sprezen zwrotnych i innych celów.Uzwojenie wzbudzenia 4a wydzielonej czesci mo¬ ze.byc zasilane zarówno napieciem stalym jak i zmiennym gdyz niezaleznie od ksztaltu krzywej napiecia na zaciskach zezwoju 5a zostanie ono wy¬ prostowane przez prostownik Pr i w uzwojeniu wzbudzenia 4 pradnicy bedzie plynal prad staly.Pierwszy stopien wzmacniacza moze zawierac, zaleznie od potrzeby, równiez wieksza liczbe prad¬ nic elementarnych. Jezeli bedzie to pradnica trój¬ fazowa, to pierwszy stopien moze byc równiez trój¬ fazowy i powinien skladac sie z trzech czesci wydzielonych, napiecia których sa przesuniete wzgledem siebie o 120° elektrycznych. Pradnica synchroniczna reluktancyjna o odwracanym kie¬ runku strumienia magnetycznego, z zezwojami uzwojen wzbudzenia i twornika o poskoku y := 2 o dowolnej liczbie zebów stojana (oczywiscie po- dzielnej przez 4), jednofazowa lub wielofazowa mo¬ ze byc wykonana jako wzmacniacz maszynowy równiez innym sposobem niz opisany poprzednio.Do "tego celu w kadlubie pradnicy.poza glównym pakietem blach stojana nalezy umiescic w kierun¬ ku poosiowym drugi, dodatkowy pakiet blach sto¬ jana o takiej samej liczbie zebów jak stojan pod¬ stawowy. Dodatkowy stojan zostaje wykorzystany jako pierwszy stopien wzmacniacza, a stojan glów¬ ny — jako drugi stopien. Stojan glówny przezna¬ czony jest do dostarczania glównej mocy wyjscio¬ wej wzmacniacza, a stojan dodatkowy — mocy wzbudzenia dla stojana glównego. Moc wzbudzenia stojana glównego jest mala i nie przekracza kilku procent jego mocy wyjsciowej.W zwiazku z tym wielkosc stojana dodatkowego powinna byc równiez odpowiednio mala. Poniewaz oba stojany maja wspólny wirnik, "ich srednica wewnetrzna i zewnetrzna jest jednakowa. Dodat¬ kowy stojan powinien miec wiec odpowiednio krótszy pakiet stali czynnej.Uzwojenia twornika stojana dodatkowego powin¬ no zasilac poprzez prostownik uzwojenie wzbudze¬ nia stojana glównego, natomiast uzwojenie wzbu¬ dzenia stojana dodatkowego powinno byc zasilane ze zródla pradu stalego. Moze ono byc jednak zasi¬ lane równiez ze zródla pradu zmiennego, podobnie jak w ukladzie wedlug fig. 7.Na fig. 8 przedstawiony jest przekrój przez prad¬ nice wzmacniaczowa. Obok stojana glównego 1 w kadlubie 8 jest umieszczony stojan dodatkowy la. Na obu stojanach 1 i la pokazane sa czola uzwojen na przyklad twornika odpowiednio 5 i 5a.Wewnatrz obu stojanów wiruje wirnik 6, osadzony na lozyskach w tarczach lozyskowych 9. Na fig. 9 pokazany jest ideowy uklad polaczen uzwójeA wzbudzenia j twornika stojanów 1 i la podobny jak na fig. 3. Uzwojenie wzbudzenia 4a stojana dódat- 5 kowego la zasilane jest napieciem z sieci pradu stalego poprzez opornik regulacyjny R. W uzwoje¬ niu twornika 5a stojana dodatkowego la wzbudza¬ na, jest sila elektromotoryczna. Uzwojenie tworni¬ ka 5a stojana dodatkowego' la zasila za posrednic- io twem prostownika Pr uzwojenie wzbudzenia 4 $to- jana glównego 1, skutkiem czego w uzwojeniu twornika 5 wzbudza sie zmienna sila elektromoto¬ ryczna.-Mozna równiez wykonac wzmacniacz trój '— lub 15 czterostopniowy, umieszczajac w jednym kadlubie trzy lub cztery stojany. Grubosc pakietu blach kazdego poprzedniego stojana bedzie odpowiednio mniejsza, przy czym uzwojenie wzbudzenia pierw¬ szego (najmniejszego) stojana, liczac od stojana 20 wyjsciowego wstecz, bedzie sluzylo jako uzwojenie wzbudzenia calego wzmacniacza, uzwojenie twor¬ nika ostatniego (najwiekszego) stojana bedzie slu¬ zylo jako uzwojenie wyjsciowe wzmacniacza, a kazde z uzwojen twornika poszczególnych stoja- 25 nów dodatkowych bedzie zasilalo poprzez prostow¬ niki uzwojenie wzbudzenia nastepnego kolejnego stojana.Na pierwszym stopniu wzmacniacza moga byc umieszczone, obok uzwojenia wzbudzenia, dtfdat- 30 kowe uzwojenia przeznaczone do celów regulacji. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Pradnica synchroniczna reluktancyjna jednofa¬ zowa lub wielofazowa, w szczególnosci z uzwo- 35 jeniami wzbudzenia i twornika o poskoku y = 2, znamienna tym, ze posiada pakiet blach stojana zajmujacy jego pelny obwód umiesz¬ czony w kadlubie niemagnetycznym z jarzmem podzielonym wzdluz obwodu na dwie lub wiek- 40 sza liczbe czesci zawierajacych kazda po czte¬ ry zeby, stanowiacych pradnice elementarne lub czesci zawierajacych wielokrotnosc czterech zebów, czyli zlozonych z kilku pradnic elemen¬ tarnych, tak iz zadna z wydzielonych czesci pa- 45 kietu stojana nie posiada bezposredniego pola¬ czenia magnetycznego z zadna z pozostalych czesci pakietu stojana, a glówny strumien mag¬ netyczny, wywolany przez uzwojenie wzbudze¬ nia, zamyka sie jedynie wewnatrz danej czesci 50 wydzielonej pakietu stojana poprzez wlasne ze¬ by i wlasny odcinek jarzma, poprzez szczeline powietrzna oraz zeby i jarzmo wirnika. 2. Pradnica wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze w swojej elementarnej czesci o czterech zebach 55 posiada uzwojenie wzbudzenia dwuwarstwowe, skladajace sie z dwóch zezwojów (4) o poskoku y = 2 umieszczonych jednym bokiem w srod¬ kowym zlobku, a drugim bokiem w dwóch skrajnych zlobkach oraz jednowarstwowe 60 uzwojenie twornika, skladajace sie z jednego zezwoju (5) równiez o poskoku y = 2, umiesz¬ czone w dwóch zlobkach* zawartych kazdy miedzy srodkowym i skrajnym zebem czesci elementarnej. 65 3. Pradnica wedlug zastrz. 1 i 2, znamienna tym, ze uzwojenie twornika spelnia role uzwojenia46664 7 wzbudzenia, a uzwojenie wzbudzenia — role 8. uzwojenia twornika (fig. 1 i 2). 4. Pradnica wedlug zastrz. 1 — 3, znamienna tym, ze Jedna lub kilka czesci elementarnych jej sto- jana majaca po cztery' zeby kazda jest wyko- 5 rzystana jako pierwszy stopien wzmacniacza, przy czym uzwojenie wzbudzenia (4a) tej pierwszej czesci wzmacniacza zasilane jest z sieci pradu stalego lub zmiennego, a uzwo¬ jenie twornika (5a) pierwszej czesci wzmacnia- 10 cza zasila poprzez prostownik (Pr) uzwojenie wzbudzenia (4) drugiej czesci wzmacniacza, przy czym na wyjsciu uzwojenia twornika dru¬ giej czesci wzmacniacza otrzymane jest napie¬ cie wzmocnione (fig.7). 1{ 5. Pradnica wedlug zastrz. 1 — 4, wielofazowa, znamienna tym, ze podzialka zebowa wirnika Ta wyrazona w jednostkach katowych jest rów¬ na dokladnie dwóm podzialkom zebowym sto- jana t\ wyrazonym równiez w jednostkach ka- *° towych, a liczba podzialek zebowych wirnika na jego obwodzie jest wieksza od dwukrotnej liczby podzialek zebowych stojana xx co naj¬ mniej o jedna podzialke zebowa (fig. 3, 4 i 5). 29 6. Pradnica wedlug zastrz. 5, znamienna tym, ze poszczególne czesci wydzielone stojana prad¬ nicy sa rozmieszczone na obwodzie w taki spo¬ sób, ze ich przesuniecie wzgledem siebie odpo¬ wiada itakiej czesci podzialki zebowej wirnika tj, jaka konieczna jest dla otrzymania wyma¬ ganego przesuniecia fazowego miedzy wektora¬ mi sil elektromotorycznych w zezwojach po¬ szczególnych faz uzwojenia twornika (fig. 3, 7. Pradnica wedlug zastrz. 5 i 6, znamienna tym, ze ksztalt zebów poszczególnych czesci wydzie¬ lonych stojana jest wykrzywiony celem po¬ wiekszenia przekroju uzytkowego zlobków, przy czym przekrój zlobków przeznaczonych 40 dla uzwojenia wzbudzenia jest mniejszy od przekroju zlobków przeznaczonych dla uzwoje¬ nia twornika (fig. 6). 8 Pradnica wedlug zastrz. 1 i 2, znamienna tym, ze posiada uzwojony pakiet blach stojana w ksztalcie segmentu o dowolnej dlugosci luku, a pozostala czesc obwodu stojana nie jest wy¬ korzystana (fig. la). Pradnica wedlug zastrz. 1 — 8 jednofazowa lub wielofazowa, wykorzystana jako wzmacniacz, znamienna tym, ze posiada dwa, trzy lub czte¬ ry pakiety blach stojana umieszczone poosio- wo w kadlubie pradnicy, przy czym dlugosc pakietu ostatniego, najwiekszego stojana, wy¬ korzystywanego jako stopien wyjsciowy wzmacniacza, jest najwieksza, a kazdego po¬ przedniego — mniejsza, proporcjonalnie do zmniejszenia jego mocy. Pradnica wedlug zastrz. 9, znamienna tym, ze wszystkie pakiety jej stójanów posiadaja od¬ dzielne uzwojenia wzbudzenia i twornika kaz¬ de o poskoku zezwojów y —
2. 2. Pradnica wedlug zastrz. 9 i 10, znamienna tym, ze uzwojenie wzbudzenia pierwszego, naj¬ mniejszego stojana (4a) jest zasilane pradem stalym lub zmiennym poprzez opornik regula¬ cyjny {R), uzwojenie twornika (5a) tego sto¬ jana zasila poprzez prostownik uzwojenie wzbudzenia (4) drugiego stojana, a na jego wyj¬ sciu otrzymywane jesit wzmocnione napiecie zmienne (fig. 9) lub napiecie stale wyprostowa¬ ne przez prostownik, a w przypadku trzech lub czterech stojanów uzwojenie twornika drugie¬ go stojana zasila poprzez prostownik uzwoje¬ nie wzbudzenia trzeciego stojana, a uzwojenie twornika trzeciego stojana zasila poprzez pro¬ stownik uzwojenie wzbudzenia czwartego sto¬ jana. Pradnica wedlug zastrz. 9 — 11, znamienna tym, ze posiada na pakiecie blach pierwszego, najmniejszego stojana, wykorzystywanego jako stopien wejsciowy wzmacniacza, obok normal¬ nego uzwojenia wzbudzenia jedno lub kilka do¬ datkowych uzwojen, wykorzystywanych do sprzezen zwrotnych oraz do innych celów re¬ gulacji.46664 Fig.h Fig. 3 Ftf. f F(g.4 /Lr f ,3 ój uwu U„2A U»1B iUwAp 0M* 0U*8p 0U„Bk &U„Cp 0U»Ck UH2B U„fC U„2C cj UTA iUrAp & UrAk UtB UtC 0Ur8p OUrBk OUTCp 0UTCk Fi} 246664 g/jj_/\__l7^-h i BUrAp b U, At 0Ur8, kl/rB* IAC, lUC* Fig 5 Fig. 6 Uh u™^ jAJ gt ^--j^A Oz Hascie Fig. 7 Fig. 8 ° 1 i * \smsu- **, nsm*\ Fig, 3 Z.G. „Ruch" W-wa, zam. 267-64 nakl. 350 egz. PL