Компенсатор реактивной мощности

Изобретение относится к электрическим машинам, предназначенным длякомпенсации реактивной мощности потребителей, включенных в распределительные сети, 5Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение удельной мощностиНа фиг, 1 и 2 представлена конструкция,компенсатора; на фиг, 3 и 4 - 10силы, действующие на ротор; на фиг,5.схема замещения компенсатора.Компенсатор (фиг, 1) содержит статор 1 с расположенным внутри него сминимальным воздушным зазором ротором 2, который через упругий элемент3 соединен с корпусом 4.В качестве упругого элемента 3 мо"гут использоваться устройства типаторсион или другие, в томчисле магнитные, допускающие возможность изменения их упругости. Статор 1 выполнен из листов электротехническойстали с явно выраженными полюсами 5,25На каждом из полюсов 5 намотанаобмотка 6 возбуждения (фиг, 2), питаемая постоянным током. На разделенной части каждого из полюсов 5размещается рабочая обмотка 7, питаемая переменным током от сети,Для упрощения конструкции компенсатора его ротор 2 выполнен безобмоточным. Ротор 2 также изготовлен излистов электротехнической стали сявно выраженными полюсами 8, размещаемых относительно полюсов 5 статора1 с минимальным воздушным зазором.Компенсатор работает следующимобразом.При протекании постоянного токапо обмотке 6 возбуждения статора 1роторные полюса 5 поляризуются ина каждый из них действуют взаимноуравновешивающиеся силы Р, и Р(фиг. 3). В результате такого взаимодействия ротор 2 остается в покое.При одновременном протекании постоянного тока по обмотке 6 и переменного тока сети через рабочую обмотку7 (фиг, 4) равновесие сил нарушается. При этом на части полюсов 5 статора 1 магнитные поля обмоток 6 и 7суммируются, а на другом - вычитаются.55Образующаяся при этом результирующая сила взаимодействия полюсов 5статора 1 и ротора 2 создает на каждом из полюсов 8 ротора 2 тангенциальную Р и радиальную Р составляющие силы,Возникшие тангенциальные составляющие сил Р приводят к нарушениюпокоя ротора 2 и заставляют его перемещаться то в одну сторону (приданном направлении тока в рабочейобмотке), то в противоположную сторону (при противоположном направлении тока), Радиальные составляющиеР взаимно уравновешиваются,Таким образом, ротор 2 совершаетвращательно-колебательные движениявокруг своей оси с частотой питающей сети.При этом в первую четверть периода сетевого напряжения движение ротора приводит к накоплению энергиив упругом элементе 3 и соответствуетдвигательному режиму компенсатора,сопровождающемуся потреблением электрической энергии из сети и запасаемой в виде потенциальной энергииупругого элемента 3 (режим Заряд"эквивалентного конденсатора).В следующую четверть периода сетевого напряжения, когда потенциальная энергия деформированного упругогоэлемента переходит в кинетическуюэнергию движения ротора, компенсаторработает генератором, возвращая всеть накопленную в нем энергию (Разряд эквивалентного конденсатора).В третью четверть периода сетевого напряжения упругий элемент 3 деформируется в противоположную сторо-.ну - система вновь накапливает энергию, а в четвертую четверть периодаотдает ее обратно в сеть.Таким образом, компенсатор дваждыза период ведет себя как двигатель,накапливая энергию в упругом элементе, и дважды как генератор, возвращая ее в сеть, аналогично конденсатору, включенному в сеть переменноготока.Допуская воэможность пренебрежения активными потерями в компенсаторе можно считать, что среднее значение энергии, потребляемойкэмпенсатором за время, кратное половине периода сетевого напряжения, равно нулю. Такие особенности работы компенсатора позволяют считать, что его удельные массогабаритные параметры оказываются существенно меньшими по сравнению с теми же параметрами известных электрических машин, для которых среднее,1295486 4С учетом этого электрическая схемазамещения преобразователя-двигателя, находящегося во вращательно-колебательном движении, представлена на я 5 фиг. 5.Входной импеданс такой схемы ра- вен яЬиЬ ) 1 -,1 х 10 (4)Таким образом, преобразовательдвигатель вращательно-колебательногодвижения, включенный в сеть переменного тока, благодаря реакции его 15 колеблющейся системы на входной импеданс ведет себя как некоторая эквивалентная емкость С э , причем еевеличина определяется зависимостью1Сзкь г 1 (5)Ьо)Учитывая равенства (2) и (3), первичные параметры механической колебательной системы определяются г 5 г К г 11=С КК = -О = -т --Ч 1о Ь СПоэтому емкость Ссказываетсяравной причем го Поскольку момент сил, тормозящих движение колебательной системы двигателя, связанный с диссипативными потерями, по сравнению с инерциальным и упругим моментами невелик, его влиянием для упрощения анализа можно пренебречь. значение энергии за любой промежуток времени есть конечная и всегда положительная величина,Входной импеданс любого электроме ханического преобразователя-двигател слагается из собственного импеданса его рабочей обмотки 2 , характеризую щего его сопротивление в заторможен 1ном виде, и импеданса Е , определяемого вносимым сопротивлением, вызванным реакцией его механической системы: ко=Ко+3 аЬогде К - активное сопротивление рабоочей обмотки преобразователя;Ь - индуктивность его рабочейобмотки;Я - круговая частота сети,Вносимое сопротивление Е можно рассматривать как приведенное в первичную цепь электрическое сопротивле. ние, численно равноес К(2)з (ягде К - коэффициент трасформации идеального трансформатора, равный коэффициенту электромеханической связи преобразователя-двигателя;зц - механический импеданс колебательной системы преобразователя-двигателя для частоты и , который выражаетсязависимостьюз (а)=Р+1(а 1-)Кр.где Р - параметр преобразователя-двигателя, характеризующий диссипативные потери, вызванные потерями в стали, трением ротора двигателя в подшипниках и о воздух;1 - момент инерции ротора;К - жесткость упругого элементаколебательной системы двигателя, определяемая его механической и магнитной упругостями. 1 СЭкв 2 1( - - - 1) где Я - собственная резонанснаячастота механических коле баний преобразователя вовращательно-колебательномдвиженииНеобходимо подчеркнуть, что, какследует из равенства (6), преобразо ватель-двигатель создает емкостную реакцию для сети только при условииЫОЯ, Анализ уравнения (6) также показыЯвает, что при условии, когда =1 . 45 о т.е. когда резонансная частота механической колебательной системы двигателя равна частоте сети, С=О,и при условии (при принятых допуще О ниях), когда К-1 я 2Э ( - -1)Ь2 Оэквивалентная емкость Сэкь стремится 55 к бесконечности. Таким образом, изменяя коэффициент электромеханической связи К путем регулирования постоянного тока возЖбуждения компенсатора и (или) частоту собственных механических колебаний его ротора ц путем вариации момента инерции 1 или жесткости К упругого элемента, с которым он связан, при сохранении условия Я Ы, можно в весьма широких пределах изменять генерируемую компенсатором реактивную мощность с опережающим коэФфициентом мощности.Предлагаемый компенсатор по сравнению с известными дает возможность генерирования реактивной мощности с заменой синхронного вращательного движения ротора вращательно-колебательным движением с относительно небольшими углами его поворота, что обеспечивает упрощение конструкции и уменьшение габаритов, а также по 1295486 6 вышение удельной мощности, улучшает эксплуатационные характеристики. Формула из обретения5 Компенсатор реактивной мощности,содержащий статор с рабочей обмоткой,укрепленный в корпусе, обмотку возбуждения и ротор, о т л и ч а ю - 10 щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения удельноймощности, ротор выполнен безобмоточным и соединен с корпусом посредствомупругого элемента, причем ротор с уп ругим элементом выполнены с обеспечением собственной частоты вращательно-колебательного движения ротора меньшим частоты напряжения питания рабочей обмотки./60НИИПИ ПодписиСР ак нии и открытии Раушская наб. 035 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн Гос елам Моск Тираж дарстве изобрете а, Ж,