RO123394B1 - Generator sincron monofazat, compensat - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un generator sincron trifazat, pentru furnizarea energiei electrice, în sistem monofazat, unui consumator independent. Generatorul conform invenţiei are o înfăşurare () independentă, care este conectată la o punte () redresoare, conectată în paralel cu o înfăşurare () de excitaţie a generatorului sincron monofazat.

Description

Invenția se referă la un generator sincron monofazat, compensat, destinat consumatorilor independenți care solicită furnizarea energiei electrice în sistem monofazat.

Pentru astfel de consumatori, se utilizează generatoare sincrone trifazate, care au extremitățile a două faze, spre exemplu X și Y, conectate galvanic, iar extremitățile A, respectiv B constituie bornele la care se furnizează energia electrică, sau alt tip de înfășurare monofazată.

De asemenea, înfășurarea monofazată poate fi realizată conectând în serie cele trei faze.

Spre exemplu, X-A + Y-B + C-Z, iar extremitățile X, respectiv Z constituie bornele la care se furnizează energia electrică, fig. 1, a și b.

Pe piesele polare, se montează, de regulă, o înfășurare de amortizare, de tip colivie completă. Se obține astfel generatorul sincron monofazat.

La funcționarea în sarcină, curentul care parcurge înfășurarea monofazată de pe stator creează o solenație pulsatorie. Aceasta se descompune într-o solenație învârtitoare de succesiune directă și o solenație învârtitoare de succesiune inversă.

Solenația de succesiune directă se deplasează sincron cu rotorul, creând solenația sau câmpul de reacție longitudinală, al indusului. Solenația de succesiune inversă, denumită solenația de reacție transversală, se deplasează în sens invers, cu aceeași viteză de rotație, η_υ în raport cu statorul. Ca urmare, în raport cu rotorul, viteza sa de rotație este -2n₁, n₄ fiind turația de sincronism.

Solenația statorului de succesiune inversă creează un flux magnetic care induce tensiuni electromotoare în înfășurarea de amortizare.

Curentul din înfășurarea de amortizare de pe rotor produce pierderi prin efect Joule, care constituie o sursă de energie termică, situată pe întreaga suprafață a piesei polare. Ca urmare, procesul de evacuare a energiei termice ce se dezvoltă în înfășurarea de excitație este mult diminuat.

Consecința constă în creșterea încălzirii subansamblurilor mașinii, deci la diminuarea puterii debitate la bornele mașinii monofazate, comparativ cu aceeași mașină în conexiune trifazată, practic la aceleași valori ale inducției și densității de curent.

Solenația de reacție creată de înfășurarea de pe piesele polare nu compensează în totalitate solenația de succesiune inversă a statorului.

Ca urmare, o componentă importantă a fluxului magnetic creat de solenația de reacție, de succesiune inversă a statorului, înlănțuie înfășurarea de excitație, de pe corpul polilor rotorului.

Se induc în înfășurarea de excitație, t.e.m. a căror frecvență este 2f₄ și multiplu al frecvenței producând curenți cu frecvența 2Ț și multiplii lui f_v

Curentul cu frecvența 2f_1: parcurgând înfășurarea de excitație, produce o solenație pulsatorie cu frecvența 2^ și multiplu al acesteia.

Solenația pulsatorie cu frecvența 2f. se descompune în două câmpuri învârtitoare în raport cu rotorul, unul de succesiune directă, cu turația 2η_ή și cel de succesiune inversă, cu turația -2n₁.

în raport cu înfășurarea statorului, câmpul de succesiune directă de pe rotor se deplasează cu turația n₁ + 2η_ή = 3^.

Câmpul magnetic de succesiune directă de pe rotor induce în înfășurarea statorului t.e.m. cu frecvența 3ί_ν

Fluxul magnetic creat de solenația rotorului de succesiune directă determină în dinții și jugul statorului pierderi prin curenți turbionari și histereză, cu frecvența 3^ și multiplu al acesteia.

RO 123394 Β1

Se mărește astfel încălzirea fierului statorului, diminuând cantitatea de energie 1 termică dinspre înfășurare către fierul statorului. Crește astfel încălzirea înfășurării, cu consecințele respective. 3

Câmpul de succesiune inversă al solenației rotorului va avea în raport cu statorul turația -2η! + n₄ = - η_υ deci aceeași turație cu cea a câmpului magnetic de succesiune 5 inversă al statorului.

Conform celor prezentate, solenația de succesiune inversă a generatorului 7 monofazat, determină o încălzire suplimentară a fierului și a înfășurărilor mașinii, diminuând astfel valoarea puterii debitate. 9

Sunt cunoscute și construcții de generatoare sincrone la care numărul barelor înfășurării de amortizare este redus la minimum, ele fiind amplasate în zona centrală a 11 pieselor polare rotorice (US 2303481, publicat la 01.12.1942).

Se realizează, astfel, un compromis acceptabil între menținerea funcțiilor înfășurării 13 de amortizare și menținerea la un nivel redus a pierderilor prin efect Joule din aceasta, datorită tensiunii electromotoare indusă de fluxul magnetic creat de solenația de succesiune 15 inversă a statorului.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în diminuarea variației cu sarcina 17 a tensiunii la bornele generatorului sincron.

Generatorul sincron monofazat, compensat, la care excitația este asigurată de un 19 generator în derivație de curent continuu, înlătură dezavantajul menționat prin aceea că, în scopul utilizării unei părți importante a energiei câmpului magnetic creat de solenația de 21 succesiune inversă a statorului, în paralel cu înfășurarea de excitație a generatorului sincron, dispusă în circuitul rotoric al generatorului de curent continuu, este conectată o punte 23 redresoare la ale cărei borne de curent continuu este conectată o înfășurare independentă montată pe aceiași poli principali ai generatorului de curent continuu, ca și înfășurarea de 25 excitație a acestuia.

Invenția prezintă avantajul diminuării variației cu sarcina a tensiunii la bornele 27 generatorului sincron, al recuperării energiei corespunzătoare solenației de succesiune inversă și al stabilizării tensiunii la borne. 29

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...3, care reprezintă:31

- fig. 1, a și b, scheme de conectare în monofazat a înfășurărilor generatoarelor sincrone trifazate;33

- fig. 2, vedere dinspre întrefier a piesei polare cu înfășurare de amortizare;

- fig. 3, schema electrică a generatorului sincron monofazat, compensat.35

Conform invenției, pentru recuperarea și utilizarea, într-un procent important a energiei câmpului magnetic creat de solenația de succesiune inversă a statorului, în paralel cu 37 înfășurarea de excitație 1 - fig. 3 - a generatorului prevăzut cu înfășurare de amortizare 2, dispusă pe piesele polare, se conectează o punte redresoare 3. 39

Pe polii principali ai generatorului de curent continuu 4, folosit pentru excitația generatorului sincron, se montează o înfășurare independentă 5, conectată la bornele de curent 41 continuu ale punții redresoare 3.

La funcționarea generatorului sincron în gol, la tensiunea nominală, generatorul de 43 curent continuu 4 furnizează în circuitul de excitație valoarea curentului care asigură valoarea impusă a tensiunii la borne. 45

RO 123394 Β1

La funcționarea în sarcină a generatorului sincron, se dezvoltă solenația de succesiune inversă a statorului, care determină în înfășurarea de excitație 1, fig. 3 a generatorului sincron t.e.m. cu frecvența 2^ și multipli ai acesteia.

Curenții cu frecvența 2ț și multipli ai acesteia sunt redresați cu redresorul 3. Curentul redresat va parcurge înfășurarea independentă 5, de pe polii principali ai generatorului de excitație 4.

Fluxul inductor creat de curentul ce parcurge înfășurarea independentă 5, determină o creștere a tensiunii la bornele generatorului de excitație 4. în consecință, va crește valoarea curentului de excitație furnizat generatorului sincron monofazat. Solenația suplimentară de excitație astfel creată va compensa solenația de reacție de succesiune 11 directă, demagnetizantă, a indusului.

întrucât curentul din înfășurarea de excitație 6 va avea o valoare practic egală cu cea corespunzătoare regimului de funcționare ca generator în gol, deci mai mică, dimensiunile acestor bobine vor fi mai mici.

Spațiul rezultat va fi utilizat pentru înfășurarea independentă 5. Ca urmare nu va fi necesară creșterea dimensiunilor excitatoarei 4.

Claims (1)

1. Revendicare 1

   Generator sincron monofazat, compensat, la care excitația este asigurată de un 3 generatorîn derivație de curent continuu, caracterizat prin aceea că, în scopul utilizării unei părți importante a energiei câmpului magnetic creat de solenația de succesiune inversă a 5 statorului, în paralel cu înfășurarea de excitație (1) a generatorului sincron, dispusă în circuitul rotoric al generatorului de curent continuu (4), este conectată o punte redresoare (3) la 7 ale cărei borne de curent continuu este conectată o înfășurare independentă (5) montată pe aceiași poli principali ai generatorului de curent continuu (4), ca și înfășurarea de excitație 9 (6) a acestuia.