Патент № 64736

Силовая синхронная передача


Автор
  • Бабат Г.И.

Иллюстрации патента

Силовая синхронная передача (Рисунок 1) Силовая синхронная передача (Рисунок 2) Силовая синхронная передача (Рисунок 3) Силовая синхронная передача (Рисунок 4) Силовая синхронная передача (Рисунок 5)


Описание патента

 

Класс 2)с, 16,, М 64736

Зпрввивтрировано в Ь.ори пвобр; ш вп. и Говп..аии СССР б qe г т цд

" в МнооОетвкгВ

Госп я, q

С г1К С ССФ (. д, Бабат (;адовая синхронная «Ре> "

Заявлено 17 сентября 1943 года в Наркомвлектропром за Я 236 (323365) Опубликовано 31 маа 1945 гола

Устройства для синхронной передачи вращения (электрический вал) занимают серьезное место в соьременной военной технике, атакже в различных областях промышленности.

Наибольшее распростран-ние дяя синхронной передачи получили сельсины. Основной особенностью их является то, что прикладываемый к датчику момент должен быть равен (или даже несколько больше, учитыв,1я неизбежные потери) моменту, и пытываемому приемником.

В тех случаях, когда мощный приемник необходимо привести в действие от маломощного датчика, применялись обычно не синхронные, а синхронно следящие гис1емы в соче rани11 с промежуточными усилителями — магнитными, òèðàòронныаl и и т. д. Или усилителями с э. ектронными лампами

Предметом дянного изобретения являеlся силовая синхронная чередача вращ -ния; при которой не требуется применения специ альных усилителей и вместе с тем развиваемый на приемнике момент и отдавае,la» приемником мощность могут в несколько сотен или даже тысяч раз пр.-вышать момент и мощность, неооходимые для поворота якоря датчика.

Предлагаемая силовая синхронная передача выполняется с и«дукционным или емкостным датчиком, осуществляю1цим по >чередное переключение источника переменного тока»а различные фазы линии связи, к которым приключены через посредство выпрямителей фазы статора приемника типа мно1офазной синхронн и машины. Указанная же выше цель повышения эффекта усиления достигается тем, что в качестве указанного источника тока применен источник тока высокой частоты, значительно (в несколько сот илн тысяч раз1 превы u;11îùåé частоту модуляции этого тока датчиком.

Сущность изобретения поясняется чергежом, на фнг, 1 которого изображена одна из возможных схем предлагаемого усгройства, и на фиг. о — пояснительные диаграммы.

Приемник и датчик выполнены в виде машин, имеюи;их нп статоре трехфазную обмо-,ку. Ро тор приемника выполняется 1нбо с оомоткой постоянного тока, как это представлено нг фиг. 1, либо он может быть изготовлен из постоянного магнита, либо, наконец, его можно оставить без всякой обмотки, как это обыч. о делается в тяк называемых реактивных машинах, В схеме по фиг. 1 показано:

1 — зажимы, к которым подьодится питающий систему переменный ток, 2 — первичная обмотка датчика, 8, 4, 5 †вторичн обмотки датчика. 6 †рот-обтюратор, производящий переключение ма< нитного потока на вторичные обмотки, 7, 8 и 9 — выпрями<ели (например, купроксные или селеновые), 10, 11

12 — сглаживающие к«нденсяторы, 18, 14 и 15 — обмотки ста.i ора и риемяика; 16 — ротор приемника, питаемый постоянным током.

В датчике происходит переключение энергии от и точникя переменного тока на разные фазы статора приемника. Как будет показано ниже, чем выше частота этого тока, тем больший коэфициен г усиления мощности и моменга можно получить Можно полагать, что в таких устройс < вах будут применяться рядиочастоты вплоть до

10 Hz и коэфициент усиления по мощности и по моменту может достигнуть величины 10 — 10 .

Переключение потока высокочастотной энергии может производиться двумя способами: изменением электромагнитного поля и изменением электрического поля.

В схеме по фиг. 1 имеет место переключение магнитного потока, В дальнейшем будем называть такой датчик, производящий переключение энергетическо1-<) потока, вариатором и в зависимости от типа — и дукционным вариатором или емкостным вариатором.

Соотношение между допустимыми плотнос. ями тока в проводниках катушки самоиндукции и напряженностью электрического поля между пласт IHBMH воздушного конденсатора таково, чго достижимая плотность энергии в магнитном поле катушки, обычно, выше плотности энергии в электрическом поле конденсатора, Поэ гому при частотах до 10" Hz габариты индуктивных вариаторов должны быть меньше, !ежели емкостных.

Однако, при высоких частотах

f ) 10"Ну и для двигателей небольшой мощности емкостные вариаторы могут иметь преимушества по сравнению с индуктивными.

Индуктивные вариаторы могут быть выполненными в самых разнообразных вариантах.

Например, на роторе может быть помещена однофазная обмотка, питаемая от источника переменного тока, а на статоре трехфазняя обмотка. При и< вороте ротора будет меняться коэфициент взаимоиндукции между ним и каждой из частей обмотки статора и, таким образом, будет меняться и передаваемая в эту часть ос мотки мощность. Можно первичную обмотку 2, питаемую от источника переменного,< ока высокой частоты, расположить;еподвижно, а переключение производить, поворачивая с набженныи соответствующими вырезами и экранирующими медными вставками или короткозамкнутыми обмотками ротор 6 — обтюратор магнитного по I ока, как его можно в данном случае называть. Можно, наконец, включить отдельные части обмотки статора так, чтобы они составляли общий контуо, отдельные участки которого при повороте ротора поочередно настраивались бы в резонанс. При э ом могут быть выбраны схсмы как с резонансом токов, так и с резонансом напряжений.

В обмотках статора приемника циркулирует пульсируюгцнй ток.

Полезную работу — вращение ротора †б:т производить только основная rapr

Поэтому использование машины будет несколько ху же, чем пр : питании ее чисто переменны током.

Если принять, что амплитуда первой гармоники равна постоянной составляющей, то и<пользование машины будет порядка 50%.

При некоторых режимах могут получиться меньш е значения использования, однако, для целей синхронной связи э)и величины вполне допустимы.

На фиг. 2 показаны крйвые токов и напряжений, имеющих место в схеме по рис. 1.

Две верхние кривь е 1 и l1 представляют собой напряжения, отдазаемые двумя фазами вариатора, 1 — к..уговая частота генератора, питающего все устровство, Π— угловая скорость датчика. На фиг. 2

):ðåäñòàâëåí случай, когда молуляция высокочастотного тока в вариаторе происходит по синусоидальному закону. Однако возможны и лр угие формы модулирующей кривой. Кривая U на фиг. 2 представляет собой э.д.с., развиваемую одной из фаз приемного двигате.)я, и именно †фаз 1. Ток вентиля, питающего эту фазу, обозначен через 1..

В токе 1„, имеются постоянная составляющая, обозначенная на фиг. 2 через 1,1, соста Вляющая с частотой 2 и, наконец, рял составляющих с частотой а, 2а, 3 о и т. д. Полезную работу производит только составляющая тока с частотой 2 Постоянная составляющая и составл»юшие высокой частоты расходуют свою мощность на активных сопротивлениях схемы.

С1)ставляющие высокой частоты легко отфильтровываются конленI сатора)): и и в 1 бмотки двигателя не попадают, однако, постоянная составляющая при работе по схеме фиг. 1 производит дополнительный нагрев обмоток приемного двигател я.

В интервале времени, обозначенном на фиг 2 через -., ток, текущий через соответствующую фазу двигателя, со).палает с э.д. с., развиваемой это" фазой. При этом двигатель испытывает тормозной момент. Таким образом, результирующий момент. развиваемый двигателем, является разностью между положительным моментом, развиваемым в те отрезки времени, когла ток и напряжение в обмотках двигателя находятся в противофазе, и l Ор!»)озн61м MQN 11том, получаlощимся при совпадении тока и на и р» же н):.я.

М»КСИМа tbHb и МОМЕНТ Раэн:1 ваегся л вига -елем, когда его скорость бл)зка к нул10. По мере

I ВеJI) ченl)Я числа ОборотОВ момент падает:-, наконец, cTi:вози-ся равны.l н .1;о. При прочих р;1вных ус, 0 и) )» х х) а);си 1» . »») л ьно дост)1жи мое число 0000î I îâ пропорционально

ВЕЛ1)ЧИ И

Благо»ар» г)рименени)о в;хе;;. фиг. 1 í.vïðа )ляе ых вентиле.::, ДОПV01» а 10!НИХ ТОЛЬ .» 0 ОДНÎCÒOPOHнее направление потока эн;ргии, предлагаемая синхронная передача необратима. С ней HPльз осущес вить рекуператиьное торможение. Схема по фиг. 1 несиособ,-„; преооразова-.ь механическую энерГиlо Обратно в элекTрическуio 1 переда ь эту энергию в цепь то:;<)

Высокой :.астоты. 0 Hil 1»o В p:.),Ti.e при:»1енений этот недостаток не яьляется существенным: он свойственен, вообще говоря, всем схемам с усилением.В предлагаемой системе усиление мощности получается без применения усилителей, а исключительно за счет понижения частоты детектированием. Для изменення вел;.чины высокочастотного тока при помогци инлукционнного регул:тора остато)но ",à.òðàòèòü работу, не превышающую энергии, заиасаемой в электромагнитном или электрическом поле регулятор=. в течение каждого пол у периода .тока. Р «60Та же, которую это. высокочастотный ток может затем произвести в каком-то питающемся от регулятора приемнике, равна энергии единичного иолупериода, иом но. сивой на число полупериодов протекания тока.

Чтобы иромолулировать ток в .:сокой частоты <ц при помощи н)"3 кой частоты 2, нужно затратi)т: сравнительно неоольшую мощность. Ес, и же затем продетектиpoBBTb lloëó÷Pííb)I1) ток, то состазляющ-lsi ьизкой частоты 2 буде содержать в себе мощность, lи1 столько раз превышающую молулиру10щ о мощность, во сколько

64736 частота модулируе мого тока ш пpевышяpт мод jлHpjI0щуIQ частоту 2. На этом простом способе

„усиления без усилителеи" при помощи одних лишь детекторов и основан предлагаемый способ синхронной передачи, 1ем оольший коэфициент усиления мощности необходимо иметь и чем меньшая постоянная времени в синхронной передаче необходима, тем более вь|сокую частоту тока необходи м о применять.

При частоте тока f=lG Кк можно получить усиление в несколько тысяч раз, даже когда число оборотов датчика и приемника достигает нескольких тысяч.

В случае применения предлагаемой си темы для единичной синхронной передачи она не является столь выгодной. Взамен усилителя в системе появляется новый элемент †высокочастотн генератор.

Однако, когда приходится устраивать ряд синхронных передач, предлагаемая система весьма эффективна. Один мощный ламповый генера ор питает всю установку, в которой может быть несколько десятков передач (напри/ . р, в счетно-решающих установках для артиллерийской стрельбы).

В каждой отдельной синхронной передаче имеется только, дат .:".к, приемник и включенные м жгу ними детекторы (селеновые, куироксные или сульфи дные B. 1(pÿ. мители), выполняющие функции усилителя.

Пр =äìñò пзобр;теии:-.

Силовая син"ðpîo»í íàë передача с индукционным или емкостным ""а,г -чиком, осуществляющим поочередное переключение источника переменного тока на различные фя.-.ы линии связи, к которым прикл очены через посредство выпрямителей фазы статора приемника типа многофазной синхронной машины, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффекта усиления, в качестве указанного источника тока применен источник тока высокой частоты, значительно ( несколько сот или тысяч ряз) превышающей частоту модуляции это го тока датчиком, л!

» 1

11 г

l г

Оти. редактор Д, Л. Михайаов Техн. редактор М. В. Смольникова

Л149953 Подпиеан к пе-!;:".ë 23, ".:I 1946 г. Тираж 500 экз, Цека 65;еп, 1. к

Типография Госплаииздата, им. Воровского, Калуга.