SU29537A1 - Устройство дл компенсации падени напр жени у генераторов агрегата Ильгнера - Google Patents

Description

Принцип работы агрегата Ильгнера, примен емого дл  см гчени  ударов в сзти от двигателей, служащих дл  непосредственного привода механизмов, состоит в употреблении промежуточного маховичного мотор-гекератора. При увеличении силы тока (или тормоз щего м6мента ) в приводном двигателе агрегат начинает уменьшать скорость, вследствие чего вступают э действие маховые массы маховика и электрических машин, сид щих на валу агрегата. Псслздние (маховые массы) создают дополнительный вращающий момент агрегата. Это непреме ное условна-снижать скорость-приводит к отрицательным последстви м дл  приводного двигател . В самом деле, если у генераторов остаетс  неизменным возбуждение при падении их скоростл, напр жение иж падает, а отсюда неизбежное следствие-гпадение скоэости первичного

С Е

двигател  , что в свою очередь приводит к уменьшению производительности данного устройства.

Пусть, например, имеетс  прокатный реверсивный стан, катающий в течение 20 проходов слиток. В течение 10-20 прохо253

дов неизбежно имеет место, вследствие загрузки маховика, падение скорости и напр жени  генераторов, следствием чзго будет пониженна  скорость двигател  у прокатного стана.

Предлагаемое изобретение имеет основной задачей кс мпенсацию последствий падени  скорости генераторов путем введени  дополнительного потока возбуждени  в их магнитную систему. Задача устройства-ввести допоЛ ительный поток так, чтобы напр жение было посто нной величиной или зависело исключительно от изменени  потока возбуждени  гекераторов при помощи главного рь1чага управлени .

Обозначим ЕО-напр жение главных гекераторов при по.ном их возбуждении и пол ЮМ числе оборотов агрегата Ильгнера; EI-то же напр жение при наинизшем числе оборотов агрега.та Ильгнера, /of-ток возбуждени  генераторов arperaiTa Ильгнера при действии лишь основного возбудите.1 , т.-е. такой ток возбуждени , который при наивысшем числе оборотов агрегата ,дает поток Фо1 опрздел юп|ий напр же|1ке (или э.д.с.) о. При пониженном числе оборотов току 1(1 соответствует напр жение EI. Слрдует заметить, что напр жениз EI будет несколько нижз величи71

ны i o-вследствие

размагничиваю о щего действи  реакции  кор .

Определим, какую составл ющую потока возбуждени  надо дополнительно ввести, чтобы получить E Eo const. Пренебрежём прздварительно вли нием реакции  кор  генератора

I 1

Af Eo-Fi-fo (

г/ тг 1

jt-f 1 - JCf о /

По

где AJE-падение напр жени  от уменьшени  скорости генератора. Очевидно, что

Ео-СпоФо; 1 Сп1Фо;Д СФо(по-щ), следовательно поток Фь при котором

Е JEfl const, должен быть большз Фо в отношении

- (так как Сп Ф,, следовательно, «1

ni

1

Если учесть реакцию  кор  генераторов , то, очевидно, можно притти к заключению , что Аф должно быть несколько больше, а именно:

Задача предлагаемого устройства- ввести дополнительный поток ДФ или ДФ.

Современна  схема Леонарда - Ильгнера весьма часто трактуетс  как квадратична  система Леонарда. Под этим понимаетс  следующее. Генераторы агрегата Ильгнера питаютс  током возбуждени  не пр мо от сети, а от специального мотор-генераторного устройства. Последнее обычно состоит из 1) асинхронного двигател  мощностью 100-200 кет, 2) двух генераторов возбуждени  (в дальнейшем именуемых возбудител ми), из которых один служит дл  возбуждени  генераторов Ильгнера, а второй-дл  возбуждени  двигател  у прокатного стана (иди шахтного подъемника), 3) генератора , дающего напр жение шинам возбу ждени  возбудителей; этот генератор в дальнейшем именуетс  вторичным возбудителем . Мен   сопротивление в депи возбудителей, тем самым мы мен ем поток генератора Ильгнера или приводного двигател  со всеми вытекающими из этого последстви ми.

На чертеже фигЛ изображает схему предлагаемого устройства; фиг. 2-видоизменение этой схемы.

Основным в схеме  вл ютс : главный асиихронный двигатель 7 агрегата Ильгнера (мощностью обычно 1500-4000 кет); один или, как обычно , несколько генераторов 2; примененна  согласно изобретению машина-тахометр 5. Последн   представл ет собой машину посто нного тока, имеющую или просто независимое возбуждение, или независимое плюс сериесное возбуждение. Это возбуждение имеет назначением компенсировать реакцию  кор  и потому должно давать в случа х наибольшей нагрузки машины J составл ющую в 5-15°/о общего потока.

Магнитна  система машины 5 должна быть ненасыщенной во всех случа х, причем дл  сохранени  пропорциональности, между ее основным независимым током возбуждени  и напр жением желательно создание полной компенсации двух противоположных факторов: сериесного возбуждени  и реакции  кор . Напр жение машины тахометра при наивысшей ее скорости равно напр жению машины вторичного возбуждени .

На оси возбудительного агрегата, приводимого во вращение двигателем Р, устанавливаетс  дополнительно машина б. Эта имеет две обмотки возбуждени  W: 1) шунтовую, 2) независимую. Обе значим индексами:

а все факторы и величины, св занные непосредственно с ге:{еэаторами Ильгнера;

б-то же с возбудителем генераторов 2-2;

в-то же с возбудителем 7 приводного двигател  4,

г-то же с вторичным возбудителем 8;

d-то же с машиной-тахометром ,5;

е-то же с дополнительной машиной возбудительного агрегата;

ж--то же с приводным двигателем у.

Ранее было выведено, что

Дф« Ф1«-ф/ Ло1(), ni,

Заметим, что По ni ni.

машины- вводить дополнительную составл ющую напр жени  при падении скорости агрегата Ильгнера

.±.,«

а:

|0ОД а понимаетс  сопротивление обмот1си полюсов генераторов со включением

сопротивлени  проводников,

и т. д.).

; а - Л/Л) а .

Zo - Ь Фо

(Ф1° - Фо) (Ф1°-Фо);

ф„° :ф„«|Ло ; J;

. C,(k,)o,,.,(.).

Чтобы получить эту дополнительную составл ющую напр жени , необходимо ввести в магнитную систему машины 6 поток Фе; этот поток в машина 6 будгт индуктирован уравнительным током мажду машинами и 3.

Известно, что при скорости По°

.

Ф

но при скорости П)

е, .й;

о

HL V

Де е„ 1 Ток, проход щий по цзпи 5 н 8, равен

А 5

Де ..

в)

под Ге понимаетс  сопротивление обмотки независимого возбуждени  машины 6; ig СФ Се (машина 6 при всех услови х ненасыщена), ко

e.(

.)cv.K-i),

n,

)

г, С/о«г„

ni

Однако, при учзтз насыщени  системы полюсов генераторов придетс  ввести большую составл ющую Де Так как предварительный расчет этого фактора затруднителен, то вводим компенсацию этой совпадающей посредством дополнительного потока машины 6. Этот поток получаетс  благодар  шунтовому возбуждению указанной машины. Шунт настраиваетс  так, что при наинизшей скорости генераторов . Поток этой составл ющей пропорционален Д.

Де

где г е-сопротивление шунтовой обмотки машины б; так как ток возбуждещ1  машины

, а « +«+«У ia-- ---- -напр жение машины 6; - напр жение машины 5, получающеес  в результате действи  потока, сснованного на потенциометрич;ском (уравлительлом) действии э. д. с. машины 4 и р. - напр жение , возникшее благодар  шунтовой обмотке машины. В развернутом виде

. е -ЬС1«Ф,по +С/Ф.%. , -.

l-a

Если бы компенсаци  насыщени  генератора посредством шунтовой обмотки оказалась нежелательной, то возможно тех же результатов добитьс  сн тием сериесной обмотки машины или дажз; включением этой обмотки так, чтобы она размагничивала машину 5 и, следовательно , усиливала разность г - л Таким образом, компенсацию падени  напр жени  генераторов агрегата мсжно производить поср iflCTBOM потенциометрического соединени  машины-тахометра, сид щей на валу этого агрегата, с какимнибудь источником посто нного напр жени . В данном случае, простейшим источником посто нного напр жени   вл етс  вторичный возбудитель.

Что касаетс  введени  дополнительных обмоток на дополнительный возбудитель генераторов и на машину-тахометр, то это рзшаетс  в каждом конкретнрм случае или 1) введением дополнительного серлесного возбуждени , ориентированного согласно или против независимого возбуждени  машины-тахометра, или

2)введением шунтовогв возбуждени  дополнительной машины возбудител  генераторов Ильгнера.

Соврзмзнное управление реверсивными электродвигател ми св зано в первуй очерздь с их быстрым возбуждением.

В самом дэлз, врем  работы двигател  в одном направлении колеблетс  от 2-3 до 10 секунд. Крива  роста напр жени  на зажимах двигател  относительно медленна . Это  влзние вполне объ сн етс  тем, что напр жение растат по закону t/- t

r 1 +

(при С О, когда / :: 0).

Электромагнитна  инзрци  цепи, св занной с регулировкой скорости, есть функци  1) коэфициента самоиндукции и сопротивлени  магнитной системы первичного возбудител  генератора, 2) коэфициента самоиндукции и сопротивл ни  магнитной системы генератора.

Видоизмененна  cxiMa по фиг. 2-дл  компенсации падени  напр жени  генераторов при падении скорости агрегата Ильгнера заключает в себе возбудительный агрегат, состо щий из 1) возбудител  5 первичного возбуждени  генератора (индекс 6), 2) возбудител  8 первичного возбуждени  двигател  (индекс г),

3)машины вторичного возбуждени  /5 (индекс д), 4) машины - тахометра 4 (индекс е).

Возбудитель 5включен последовательно с главным возбудителем б и им;ет две обмотки возбуждени : шунтовую обмотку возбуждени  /2 и обмотку возбуждени  Е, питаемую регулиру iMbiM током от шин возбуждени  возбудител  73.

Машина 4 имеет две обмотки возбуждени  и два рода возбуждени :

1) питаемое от шин возбудител  /5- посто нное независимое возбуждение. ОбмоТка эта построена с нарочито большим коэфициентом самоиндукции (с большим числом тонких витков). Принципиально возможно приключить сюда некоторое сопротивление дл  увеличени  продолжительности роста тока в этой обмотке в момент включени . В течение работы ток этой обмотки посто нен;

2) обмотку независимого возбуждени , ток в которой есть (функци  скорости главного двигате.1  (или пропорциональной этой скорости какой-нибудь другой величины, например, напр жени  главных генераторов).

Процесс работы установки при этой схеме происходит следующим образой.

Нормальна  работа. Напр женке на зажимах генераторов 3, 3 (индекс а) есть функци  их скорости и потока. Механи1м изменени  потока св зан уравнени ми , приведенными ранее.

Физическа  основа такова; возбудитель 5 имеет суммарный поток, складывающийс  из двух указанных вышз составл ющих .

Действие составл ющей, завис щей от скорости генераторов, следующее: в момент окончани  пускового периода имеет место поток машины-тахометра, создаваемый , во-первых, обмоткой независимого возбуждени , питаемой от шин вторичного возбуждени  (ток все врем  посто нный, создающий поток, равный 70% общего потока этой машины 4), вовторых ,-обмоткой независимого возбужде| и , питаемой током, величина которого остаетс  посто нной и дающей 30% общег потока машины 4.

PeoctiaT управлени  имеет контакты сопротивлени  в цепи возбуждени  этой обмотки. Механизм действи  таков: при перестановке главного рычага управлени  увеличиваетс  ток возбуждени  возбудител  5 (принцип Леонарда), что в результате дает увеличение напр жени  генераторов . Последнее приведет -к увеличению тока возбуждени  в машине-тахометре .

Численные соотношени  таковы:

а-напр жение на зажимах генератора;

-- - ток возбуждени  машиаы-тахометра;

, е

е-сопротивление обмотки возбуждени  и всех дополнительных реостатов этой цепи. Очевидно, цл 

г - const.

в период нормальной работы двигател  у стака необходимо г увеличивать пропорциолальйо росту Ее, что и достигаетс  путем установки соответствующих ступеней сопротивлени  на общем реостате управлени . При этих услови х суммарный поток машины-тахометра посто нен, и уравнительный ток системы 4-/5 есть функци  только скорости генераторов. Конструктивное осуществление - этого принципа весьма просто. Дл  компенса-(ии разности времени в Еа изменении--, вследствие большей инерции цепи возбудитель 5-генераторы 3, можно располагать контакты соответствующих сопротивлений Ге с некоторым запаздыванием в пространстве по окружности реостата управлени . Таким образом, получ тс , что (1 возрастет одновремелно с ростом Ге. Впрочем, это услойие можно жестко не фиксировать. Таким образом, управле ше по предложенной схеме дает определе шую завксимость между скоростью генераторов и их потоком,- зависимость следует закону, приведенному выше в части рассуждений относитзльло первой схемы. Надо добавить, что дл  получе 1и  пр молинейного характера этой зависимости необходимо или сделать полюса машины 5 большегс) сечени , чем это дает нормальный расчет машин, или вве ,стй дополнительную шунтовую обмотку в машине 5. Проще, конечно, первое. д Г 1 fit б(,), -Г- бТ б таким образом е в момзнт пуска будет бб так как г из услови  составл ющей потока ) максимум 30-40% ст rg,o eg бубыстро; дет расти очень быстро; затем ток будет падать, вследствие роста е, во-первых, из-за большой инерции (специально увзличенной) цепи г и, во-вторых , из-за медленного роста второй составл ющей потока Ф (последнее объЧто касаегс  ;;асыщёни  генераторов 3-3, то здесь лучший путь - это увеличение сечени  их полюсов и магнитной системы. Далее рассматриваетс  процесс быстрого возбуждени . Благодар  специально повышенной инерции цепи возбуждени  машины-тахометра рост напр жени  на зажимах ее будет замедлен. Это относитс  к независимому посто нному возбуждению. Что касаетс  независимого пгрем:нного возбуждени , то ток в цепи его будет расти от О до номинальной величины 4 -- и в дальнейшед оставатьс  ПОСТОЯННЫМ. Если просуммировать эти два потока, то будет иметь место рост напр жени  по следующему закону: «./(Ф«. ф... Но так как напр жение машины 5 растет пропор : ионально потоку ее, то ( б) поток Ф есть функци  посто нных цепи независимого возбуждени  (цзпи, гд 3 ток регулируетс  рзостатом). Фд есть дополнительный поток, равный ф. С О6J где Tg - сопротивление цепи возбуждени  машины У, но е (Ф1 + Фз ) «е Cg . / б4-С а-(Ф1 + Фа).С .„ / Р . йбI  сн етс  инерцией цепи возбуждени  гзнзраторов и их первичного возбуждени ), то рост. напр ж;ни  на зажимах первичного возбудител  интенсивен. Таким образом, посредством введени  дополнительного возбуждени  первичного возбудител  гензраторов достигаетс , вопервых , компенсаци  падени  скорости агрегата Ильгнера в отношении напр жени  генератора и, во-вторых, быстрое возбу гдение ихИ то и другое осуществл етс  дополнительную машину-тахометр, сид щую на валу агрегата Ильгнера и имеющую двойное возбуждение. Перва  , цепь возбуждени  питаетс  непосредственно от гензратора. вторичного возбуждени , втора -от напр жени  основных генераторов Ильгнера. При этом перва  цепь имеет искусственно повышешенную электромагнитнз го инерцию (осуществл етс  посредством обмотки возбуждени  с малым сечением и большим числом BtfTKOB), а втора  имеет тоже значительную инерцию, благодар  прэдвключенному сопротивлению, так как напр жение генератора 600-700 вольт. Кромг того, рост напр жени  во второй обмотке обусловлен инерцией магнитной цзпи генераторов и возбудител .

Дл  регулировани  токов возбуждени  возбудител  о и возбудител  7 двигател  4, а такжз дл  включени  обмоток возбужден: главных генераторов на повышенное напр жзниз применен аппарат управлени  /Л Последний содержит:

1)контакты //-72 сопротивлени  цепи возбуждени  машины б ( соединены с врзбужде-.ием машины 6),

2)контакты J3 сопрот:телени  в цепи возбуждени  машины 7,

3)контакты 14-15, служащие дл  перем ны направлени  тока в машине 5.

Дл  получели  напр жзни  машиьы 5 независимо от напр жени  20-21 цримзке I аппарат /б, работающий по при..ципу пр2 боров Депре. Аппарат состоит -ИЗ подв/тжной катушки с посто ;пш1М магнитом. На оси этой катушки сидит стг-ржеаь 77 с двум  щетками. Щетки при движении замыкают пластины 18-19. К пластине 18 подведены концы обмотки возбуждени  машины 5. Пластины 19 соединены с шинами возбуждени  возбудител . При изменении напр жени 20-27 кагушка повертываетс  и щетки скольз т по контактным секторам 18-79,колтакты которых св заны с различными сопротивлени ми . Следовательно, при движении щеток измел етс  ток в соответствующей цепи (v) машины 3.

В течение нормальной работы генераторов сопротивлзт.ие в ц :пиУ падает пр мо пропорциолально углу поворота щзток.

Следовательно,

ху

o-t 1П -

18-19

«зска двигател  4, когда

быстрее возбуждение генеконтакт ые секторы 77-18

включают - злачитбльное Сопротивлзние в цепь возбуждели  v и тогда

ХУ

г. 18-19

вследствие чего идет сильный уравнительный ток в обмотке W. При достижении E20-2I пор дка 20-30 /о от нормального зкач::йке ris-i9 делаетс  посто нным.

Прибор Тб может быть заменен дополнением к аппарату 10 двух кол гц с парой щзток. Тогда соответственное изменение возбуждели  V будет регулироватьс  вручную. В видоизмененной схеме приме:: ен аппарат управлени  С, снабже ;ный контактами 16, 16 (фиг. 2) сопротивлений, включаемыми в цепь возбуждени  машины 6, причем контакты имеют области АВ быстрого возбуждени  и АС регулировани  нсрмальнсго возбужде, .и . По контактам 16 скольз т щетки 20-21, св занные с цепью возбуждели  машины 6,

Контакты 16 в части АС св заны с

шинами

Контакты 77 и щетка 26 регулируют тек возбуждени . Машина 8, контакты 18-18 и щетки 22-23 св заны с-Дсполнктельным возбуждением (возбудителем 5), контакты 19-79 и щетки 24-25 - с тем же возбудителем.

Дл  достижени  быстрого роста капр же:1и  на зажимах генераторов 5 произ , вод тс  следующие сперации: возбужден: .:е основного возбудител  б включено на щетки 20-27. Щетки 20-21 скольз т по контактам 16-17. На контакт 16 в областх АВ включены отрицательньШ полюс машины 9 и через щетку 2# положительный полюс машины отрицательный полюс машины 13 соедикен с плюсом шин. Благодар  этому обмотка возбуждени  машины 6 находитс  под двойным напр жением. Следствие этого- быстрый реет напр жени  на щетках машины б. Одновременно с этим независимее возбуждение машины 5 включаетс  так: на щетку 22 через область быстрого возбуждени  контактов 75 ток идет в минус шин, затем из плюса шин че:ез сектор быстрого возбуждени  контактов 18 в щетку 23, а оттуда в обмотку независимого возбуждени  машины 5. Следователь, о, Hi3aBiiCHMoe возбуждение машины 5 оказываетс  под током. Бда

годар  atOMy по вл етс  напр жение на щетках машины 3, складывающеес  с напр жением машины б. Результатом будет повыше шее напр жение в воабуждении генераторов 3-3, а отсюда и быстрый рост напр жени  на их щетках.

При переходе на режим нормальной работы, т. е. в область контактов АС, имеет место такой путь тока возбуждени , машины 6: щетка 2/, сектор АС контактов 76, минус шин, плюс шин, сектор АС контактов J6, щетка 20 возбуждени  машины 6.

Независимое возбужде:ше машины 5 получает такую схему: возбуждение ма . шины 5, щетка 23, сектор АС контактов /5, минус шин, плюс шин, сектор Л С контактов J9, щетка 24, плюс машины 13, минус машины 75, сектор АС контактов 75, щетка 22, возбуждение машины 3. Следовательно, уравнительный ток будет обусловлен разностью потенциалов щетки 2 и щетки 22.

Предмет изобретени .

1. Устройство дл  компенсации падени  напр жени  у генераторов агрегата Ильгнера , отличающеес  применением насаженной на вал главных генераторов 2-2 агрегата Ильгнера машины-тахометра 5, снабженной двум  обмотками возбуждени , питаемыми одна непосредствелно от шин ге.;ератора вторичного возбуждени  8, друга -от зажимов главных генераторов 2-2, какова  машина включена последовательно с одною из обмоток W возбудител  б главных генераторов, соединенной с шинами г.енератора вторичного возбуждени  8 с той целью, чтобы в период уменьшени  скорости вращени  агрегата Ильгнера создавать дополнительный магнитный поток в возбудитзле 6 главных генераторов (фиг. 1).

2.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающеес  применением дополнительного возбуд7лтел  5, включение го последовательно с главным возбудителем 6 и с,-:абженного одной шунтовой обмоткй возбуждени  72 и друге и сбмоткой возбуждени  , питаемой регулируемым током от шин возбуждени  возбудител  /J, причем последовательно с последней обмоткой возбуждени  включена машина-тахометр 75, имеюща , креме обмотки независимого возбуждени , сбмотку последе вательного возбуждени  (фиг. 2).

3.Приме лениз при охарактерлзованном в п. 1 устройстве работающего по принципу приборов Депре аппарата 7(5, состо щего из неподвижного первичного магнита и подвижной катушки, механически св занной со стержнем 77, каковой стержень снабжен двум  щетками, скольз щими по контактным секторам /5-J9 и предназначенными вводить в iienb возбуждени  машины-тахометра 5 то или иное сопротивление в зависимости от напр жени  главных ге.-:ераторов (фиг. 2).

4.Применение при охарактеризованном в п. 1 устройстве аппарата управлени  JO, предназначенного регулировать токи возбуждени  возбудител  б и в:збудителей 7 двигател  4, а такж; включать обмотки возбуждени  главных генераторов на повышеивсе напр жение, с целью быстрого возбуждени  последних при разгоне двигатзл .

5.Применение при охарактеризованном в п. 2 устройстве аппарата управлени  С, предназ.гачзнного регулировать ток возбуждени  возбудител , включать обмотку возбуждени  главного возбудител  б генераторов на повышелисе напр жение с целью быстрого возбуждени  главных генераторов, а также мен ть направлгни; вращени  двигател .

Фиг. 1