Вольтодобавочные машины

Вольтодобавочная машина

ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫЕ МАШИНЫ, машины для регулирования напряжения на зажимах потребителя или источника электрической энергии, приключенного к сети с постоянным напряжением. Принципиальная схема включения вольтодобавочной машины показана на фиг. 1. L - сеть с постоянным напряжением V1. На зажимах потребителя д. б. напряжение V2, причем V2 ≠ V1. Для присоединения потребителя к сети, последовательно с ним включается вольтодобавочнfz машинf Z, приводимая в движение от вспомогательного двигателя М. Возбуждение вольтодобавочной машины регулируется таким образом, что напряжение на ее зажимах V3 = V1 – V2.

Вольтодобавочная машина

В технике постоянного тока вольтодобавочные машины применяются:

1) Для зарядки аккумуляторов от сети с постоянным напряжением. При зарядке аккумуляторов требуется напряжение, примерно на 40% большее, чем напряжение при разрядке. Для повышения напряжения аккумуляторную батарею приключают к сети последовательно с вольтодобавочной машиной, напряжение которой составляет ~40% от напряжения сети. Схема соединений показана на фиг. 2.

Вольтодобавочная машина

2) Для поддержания постоянного напряжения на конце длинных фидеров, питаемых от сети с постоянным напряжением. Фидер приключается к сети последовательно с вольтодобавочной машиной, имеющей последовательное возбуждение (фиг. 3).

Вольтодобавочная машина

Вольтодобавочная машина Z вращается с постоянной скоростью от вспомогательного двигателя М и развивает напряжение V3, которое при ненасыщенной магнитной системе пропорционально току I, проходящему через обмотку возбуждения. Это напряжение V3 складывается с напряжением сети V1. Т. к. падение напряжения в фидере также пропорционально току I, то вольтодобавочную машину можно выбрать так, чтобы она при всяком значении I (в известных пределах) восполняла падение напряжения; тогда напряжение V2 на конце линии будет равно напряжению сети V1. Машины такого рода применяются иногда в сетях электрических железных дорог.

3) Для регулирования скорости и для пуска в ход двигателей большой мощности; в этом случае вольтодобавочная машина включается по схеме, приведенной на фиг. 4.

Вольтодобавочная машина

При соответственной  полярности вольтодобавочная машина Z на зажимах главного двигателя М действует сумма напряжений сети и вольтодобавочной машины V1 + V3 = V2. При изменении направления тока в обмотке F1 изменится полярность вольтодобавочной машины, и напряжение на клеммах двигателя М будет равно V1 – V3 = V2. Если максимальное напряжение вольтодобавочной машины V3 равно напряжению сети V1, то напряжение на клеммах двигателя М можно изменять в пределах от 2V1 до 0. При этих условиях мощность вольтодобавочной машины составит лишь половину мощности двигателя М.

4) В качестве буферных машин (вместе с аккумуляторной батареей), для сглаживания толчков нагрузки. На некоторых центральных станциях, обслуживающих сети с сильно колеблющейся нагрузкой (например, трамвайные сети), часто устанавливается аккумуляторная батарея, которая работает параллельно с генераторами станции и, принимая на себя толчки тока сети, способствует тому, что генераторы работают при более постоянной нагрузке. Для лучшего сглаживания толчков аккумуляторная батарея должна иметь большую емкость.

Применение вольтодобавочных машин дает возможность сохранить постоянную нагрузку генераторов и при наличии батареи малой емкости. Одна из применяемых в этом случае схем (Пирани) приведена на фиг. 5.

Вольтодобавочная машина

Параллельно с генератором G включена аккумуляторная батарея А, последовательно соединенная с вольтодобавочной машиной Z (последняя вращается с постоянной скоростью двигателем М). Вольтодобавочная машина имеет две обмотки возбуждения, действующие навстречу одна другой. Одна (F1) приключена к батарее параллельно, вторая (F2) - последовательно с внешней цепью. При малой нагрузке действует гл. обр. обмотка F1, и происходит зарядка батареи. При возрастании внешней нагрузки обмотка F2 ослабляет поле добавочной машины или даже изменяет его на обратное, и батарея разряжается на внешнюю цепь. Мощность вольтодобавочной машины составляет обычно от 5 до 10% от мощности главной машины G, а напряжение ее ~7—10 % от напряжения сети.

Профессор Сагулка видоизменил схему Пирани, заменив мотор, вращающий вольтодобавочную машину маховиком.

Вольтодобавочная машина

Буферная схема Сагулки представлена на фиг. 6, где G1 - главная динамо-машина, Vb - напряжение на концах аккумуляторной батареи, Z - вольтодобавочная машина, N - обмотка возбуждения вольтодобавочной машины, приключенная через регулирующий реостат к зажимам главной динамо-машины, S - сериесная (последовательная) обмотка возбуждения, шунтированная сопротивлением R и обтекаемая током, пропорциональным току внешней цепи, М - маховик, сидящий на одном валу с Z. Обмотки возбуждения N и S, сидящие на общих магнитных сердечниках вольтодобавочной машины, действуют в одну и ту же сторону. Машина Z может работать как мотор или как генератор. При малой нагрузке сети вольтодобавочная машина Z работает как мотор, вращая свой маховик. При возрастании нагрузки сети увеличивается магнитный поток машины Z за счет увеличения тока, текущего в сериесной обмотке S. Противодействующая ЭДС машины Z возрастает и делается больше напряжения, приложенного к якорю и равного разности напряжения сети и напряжения батареи (V—Vb). Вольтодобавочная машина работает при этом как генератор, отдавая электрическую энергию в сеть и расходуя энергию, запасенную маховиком. При уменьшении внешней нагрузки уменьшается магнитный поток машины Z. Последняя работает в этом случае как мотор и, увеличивая свою скорость, увеличивает запас энергии маховика М.

Применение вольтодобавочных машин в технике переменного тока ограничено. Ими иногда пользуются для регулирования напряжения одноякорных преобразователей переменного тока в постоянный. В последних между напряжениями, на стороне переменного и постоянного токов существует определенное соотношение, и для изменения напряжения на стороне постоянного тока необходимо изменять напряжение на стороне переменного тока. Это иногда осуществляется при помощи вспомогательной синхронной машины, жестко связанной с одноякорным преобразователем и имеющей то же число полюсов, что и последний.

Вольтодобавочная машина

Схема соединений показана на фиг. 7, где V - одноякорный преобразователь и S - синхронная вольтодобавочная машина. Обмотка синхронной вольтодобавочной машины включается между обмоткой преобразователя и сетью. Изменяя возбуждение вольтодобавочной машины реостатом R, можно установить то или иное напряжение на стороне постоянного тока, ибо напряжение V2, падающее на обмотку преобразователя, равно V1+V3, где V1 - постоянное напряжение сети и V3 - напряжение вольтодобавочной машины. Синхронные вольтодобавочные машины применяются для регулирования напряжения в пределах примерно ±15% от нормального, и мощность их составляет при этом примерно такой же % от мощности одноякорного преобразователя.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.