в сторону опережения, снимая тем самым со статора функцию намагничения машины. При соответствующем положении щеток можно распределить токи во вторичной цепи таким образом, чтобы обмотка несла по

Фиг. 33.

преимуществу активный ток, а обмотка Гг- намагничивающий, реактивный. Двигатель Гейланда обладает одним весьма существенным недостатком, а именно неудовлетворительной коммутацией при пуске, так как в этот момент трансформаторная эдс имеет свое полное значение, подобно шунтовому двигателю с питанием через статор. Для уменьшения поля в момент пуска применяют переключение обмотки статора со звезды на треугольник, чем однако понижают пусковой момент. Реактивная эдс имеет в этом двигателе также относительно большую величину, т. к. с коллектором соединена возбуждающая обмотка, обладающая относительно большим числом витков, но эта эдс в сильной степени парализуется наличием короткозамкнутой обмотки. Для улучшения пусковых условий схему Гейланда можно несколько видоизменить, накладывая на коллектор шесть щеток вместо двух и размыкая

Фиг. 34.

Фиг. 3 5.

на время пуска соединение их со статорной добавочной обмоткой. За последнее время Гейландом применяется в двигателях его типа обмотка статора с укороченным до половины полюсного деления шагом, благодаря чему в коммутационной зоне получается ком-

мутирующее поле; Условия коммутации такого двигателя значительно более благоприятны и позволяют строить машины до мощностей порядка 30 kW.

Компенсированный двигатель схемы Ос-носа получил большое распространение благодаря лучшим условиям коммутирования. На роторе этой машины (схема фиг. 35) располагается первичная обмотка R, присоединенная при помощи колец к питающей сети. В тех же впадинах ротора, в которых уложена первичная обмотка, располагается добавочная, соединенная с коллектором и далее через щетки с обмоткой статора, замкнутой на реостат, к-рый оказывается введенным в ее нулевую точку. По принципу действия эта машина ничем не отличается от предыдущей. Коммутация такого двигателя протекает весьма удовлетворительно. Трансформаторцая эдс имеет постоянную величину независимо от скорости ротора. Она м. б. сильно ограничена путем укорочения шага обмотки, соединенной с коллектором. Реактивная эдс в этом двигателе невелика. Двигатель м. б. построен для значительных мощностей, до 1 ООО kW. Кпд двигателя Осноса равен практически кпд нормальной асинхронной машины, т. к. потери в железе в первом меньше благодаря относительно небольшому объему железа первич-пой системы, помещаемой ia роторе. Главный недостаток двигателя - невозможность включения в сеть с напряжением выше 500 V без особого трансформатора, к-рый д. б. рассчитан на полную мощность двигателя. По сравнению с нормальными асинхронными компенсированные машины обладают еще тем преимуществом, что пе-регружаемость их значительно выше и

достигает 2/г-3-кратной от нормального момента. Это делает их пригодными для самых тяжелых условий работы.

4. Синхронизированные асинхронные двигатели. В 1901 г. шведским инж. Даниельсоном была сделана попытка обратить асинхронную машину в синхронную путем введения в ротор постоянного тока от особого источника. На фиг. 36 дана схема такой машины. Статор 8 асинхронного двигателя присоединен к сети. Ротор R при помощи переключателя замыкается при пуске на сопротивление А, а затем переключается на возбудитель постоянного тока Е. В его цепи появляется тогда постоянный ток, который существует в нем вместе с током частоты скольжения и создает иоле, неподвижное относительно ротора. Последнее взаимодействует с вращающимся полем статора, создавая пульсирующий синхронный момент. При достаточно сильном поле постоянного тока двигатель ускоряется до синхронной скорости в те-

Фиг. 36.

чение положительной полуволны момента и идет далее как синхронный. Асинхронный синхронизированный двигатель должен обладать увеличенным меладужелезным пространством, для того чтобы перегружаемость его была достаточно высока. Преимущества данной системы перед нормальным синхронным двигателем заключаются в значительном пусковом моменте, а перед асинхронным - в высоком cos (р. Недостатки этой системы- относительно низкая перегружаемость и некоторые затруднения при пуске в момент перехода из асинхронного в синхронный режим, связанные с необходимостью увеличения возбуждения. Двигатели этого типа м.б. построены для мощностей до 2 ООО kW и выше и служат для привода компрессоров , а также дефибреров бумагоделательных фабрик.

При мощностях нилсе 50-60 kW синхронизированный двигатель с отдельным возбудителем себя не оправдывает, в виду чего применяют двигатель с самовозбуждением, предлолсенный герм. инж. Шюлером. Двигатель Шюлёра (схема фиг. 37) несет на роторе обмотку питаемую от сети при посредстве колец. На ротор же наложена вторая обмотка R2, соединенная с коллектором и электрически разобщенная от первой. На коллекторе имеются неподвижные щетки xviy, замкнутые на одну из фаз двухфазной статор- ной обмотки (S. Вторая [ фазовая обмотка статора служит для получения двухфазной системы при пуске двигателя в ход в качестве асинхронного и замыкается в пусковом реостате А накоротко по достижении двигателем синхронной скорости. При синхронном ходе эта фазов. обмотка служит демпфером. При вращении ротора такой машины со скоростью, равной скорости поля, создаваемого его многофазной обмоткой, в сторону, противоположную последнему, получим неподвижное в пространстве по.че. В этом неподвижном поле вращается ротор с его дополнительной обмоткой и коллектором. В цепи., замыкающей щетки, т. е. в статоре,получается постоянный ток, который создает мдс, ориентированную по оси обмотки S. Взаимодействие этой мдс с неподвижным полем ротора создает синхронный момент и определяет направление этого поля. При изменении нагрузки двигателя ось поля смещается по отношению к щеткам, благодаря чему эдс и ток возбуждения также изменяются. В зависимости от положения щеток на коллекторе можно получить различные условия компенсации двигателя, а также и различные значения его максимального момента. На фиг. 38 даны кривые cos для разных угловых положений щеток на кол-.лекторе. Максимальный момент синхронизированного двигателя имеет величину 1,3- 1,5 от номинального, что впрочем не представляет особых неудобств, ибо по выпадении из синхронизма, вследствие случайной перегрузки, двигатель идет как асинхронный.

Фиг. 37.

при некоторых, правда, ко.тебаниях тока и скорости. Он вновь втянется в синхронизм, как только нагрузка упадет до значения, даже несколько превышающего нормальную. Рабочие условия двигателя м. б. проще

2 Ъ 4 5 б 7 Полезная мощность

Фиг. 38.

всего анализированы при помощи круговых диаграмм (фиг. 39). Все круги оказываются вписанными в один общий предельный круг К, к-рый получился бы, если бы возбуждение синхронизированного двигателя оставалось неизменным при изменении нагрузки и угла сдвига щеток. Этот круг представляет собою диаграмму тока компенсированной машины Осноса при изменении пололсения щеток на коллекторе ее так. обр., чтобы скорость оставалась синхронной. Для получения диаграмм синхронизированного двигателя с самовозбуждением достаточно построить этот предельный круг, принимая за точку его центра конец вектора намагничивающего тока машины, как нормальной асинхронной, а затем вписать в него малые круги, построив их на радиусах большего. Для построения предельного круга необходимо знать параметры машины, определив их расчетным или опытным путем.

Синхронизированный асинхронный двигатель с самовозбунс--}-дением об.тадает высоким cos (р и хорошими пусковыми характеристиками, но он уступает компенсированному двигателю в пе-регружаемости, не обладая никакими относительными преимуществами, помимо необходимого в некоторых случаях практики синхронного хода. Только в этих редких случаях он и молсет найти себе применение.

Г. Коллекторные генераторы. Любая из описанных выше К. м., обладающая вращающимся полем, может работать в качестве генератора переменного тока. Необходимо различать по роду возбуждения два случая такой генераторной работы. В том случае, если К. м. приключена к какой-либо сети, напряжение к-рой фиксируется каким-либ® генератором переменного тока, то возбуждающий ток, необходимый для существования

Фиг. 39.

Фиг. 40.

В К. м. магнитного поля, может замыкаться через этот генератор, и поэтому возбуждение является независимым. В этом случае К. м. может быть переведена из двигательного режима работы в генераторный путем приложения к ее ва.ту извне механич. усилия при соответствующем кроме того положении щеток. Путем смещения щеток можно добиться также того, чтобы генераторная работа протекала при отсутствии реактивного тока в линии, т. е. при cos <р=1. В этом случае генератор будет самовозбужден, так как ток, необходимый для создания его магнитного поля, будет циркулировать лишь в нем самом. Питающая сеть может быть при этих условиях отсоединена от всех других источников энергии, кроме данной К.м., которая сможет питать ее самостоятельно. В виду наличия в машинах остаточного поля нет необходимости приключать К. м. предварительно к сети, питаемой другой машиной, так как она молеет самовозбуждаться и самостоятельно. Величина напряжения, к-рое при этом установится, определится, таклее как и в генераторе постоянного тока, пересечением кривой намагничения машины и нек-рой прямой, уклон к-рой зависит от величины активных сопротивлений всей цепи машины и способа соединения и положения обмоток (фиг. 40). Такое самовозбуждение переменным током мыслимо однако лишь в машинах, обладающих вращающимся полем. В каждый момент поле доллспо где-то существовать, так как, если оно исчезнет, то вновь молеет не возникнуть совсем. Последовательный однофазный двигатель работать генератором переменного тока при обычной схеме его соединения поэтому не может. Что лее касается щунтовых К. м., как многофазных, так и однофазных, то самовозбуждение их, при соответствующем пололеении щеток и скорости вращения, в случае соединения с ними некоторой сети с оиределенной, фиксированной каким-либо генератором частотой, будет происходить с той же частотой и проявится лишь в отсутствии в сети тока, намагничивающего коллекторный генератор. При отсоединении синхронной машины, питающей сеть, частота эта почти не изменится. Иначе будет обстоять дело нри последовательной многофазной или репульсионной машине в качестве генератора. Здесь возможно самовозбуледение машины с частотой совершенно отличной от частоты сети, к к-рой приключена машина. Частота самовозбуждения, вследствие большего по сравнению с активным реактивного сопротивления контура, на который зам-зенут генератор, обычно бывает значительно ниже частоты сети, ибо она определяется лишь парай1етрами того контура, на к-рый генератор замкнут. Сеть представит для этих токов низкой частоты весьма малое сопротивление, в виду чего токи при отсутствии насыщения К.м. могут быть очень велики и испортить коллекторный генератор. В этих

случаях, для того чтобы потушить самовозбуждение, приходится всегда включать между сетью и машиной добавочные сопротивления, в которых поглощается значительное количество энергии. Последовательная многофазная и репульсионная однофазная К. м. служат поэтому в генераторном режиме скорее тормозом, чем генератором. Для перевода в этот режим последовательной машины необходимо сместить щетки от нулевого их положения в сторону, обратную той, в к-рую их смещают при двигательном режиме. Последовательный однофазный двигатель молеет самовозбуждаться только постоянным током. Это самовозбуждение весьма опасно и может получиться в том случае, если двигатель будет вращаться посторонним усилием в сторону, обратную его движению в двигательном режиме. При наличии индуктивной связи между главной цепью двигателя и его обмоткой возбуледения можно избегнуть возникновения постоянного тока и заставить машину отдавать переменный ток. Cos 93 такой системы однако низок. Практического применения вышеошюанные коллекторные генераторы почти не нашли. Некоторое применение генераторная работа этих машин находит лишь в электрич. тяге, скорее впрочем для торможения, чем для рекуперации энергии.

Особый тип коллекторного генератора представляет компенсированная К. м. Шер-биуса, а также и ее видоизменение в виде машины Япольского и Костенко. Япольский и Костенко предложили вместо явно выраженных полюсов машины Шербиуса устраивать на статоре обычную трехфазную обмотку Bi, Bg, Б3 для получения вращающегося поля (схема фиг. 41). В этом случае обмотка ротора м. б. выполнена с диаметральным шагом, машина молеет иметь шесть добавочных полюсов на двойное полюсное деление на статоре и весьма простую компенсирующую обмотку К, К, К. Такой коллекторный альтернатор может применяться для нормальных частот и служить для питания переменной частотой асин-хрон. двигателей, ско- 1 ули- О

рость которых регу. руется в широких пределах изменением частоты. Скорость альтернатора будет оставаться неизменной, изме- Фиг. 41. пяться должна только

частота возбуждающего тока, доставляемая особым небольшим возбудителем, напр. синхронным. Возбуждающая обмотка коллекторного альтернатора с вращающимся полем м. б, улолеена также на роторе (обмотка R, фиг. 41). Статор несет в этом случае компенсирующую обмотку Ку, K-i, К3, на роторе же расположены две обмотки: возбуледаю-щая Ri и рабочая Гз, присоединенная к коллектору. Такой машиной с роторным возбуждением пользуется Коцишек, включая ее в каскад с асинхронным двигателем для регулировки скорости последнего.

Конструкция к. м. По своей конструкции К. м. обычно состоят из статора, по-