> Техника, страница 34 > Высокой частоты машина
Высокой частоты машина
Высокой частоты машина, генератор, в к-ром непосредственно получается переменный ток высокой частоты, причем эдс индуктируется вследствие изменения магнитного потока в обмотке; это изменение вызывается вращением одной из частей машины (ротора), имеющей форму барабана или диска. В некоторых типах эдс получается изменением самоиндукции обмотки или же изменением емкости, включенной в контур. В. ч. м. применяется для питания антенн радиостанций большой мощности,а в последнее время также и для индуктивных печей высокой частоты, без железа.
Исторический очерк развития В. ч. м. Первым нашел практическое применение В. ч. м. Тесла, построив в 1889 г. машину с частотой в 5 000 пер/ск., с 1600 об/м., мощностью около 1 kW. Тип машины был с переменными полюсами и с ротором, имеющим обмотку якоря, сердечник которого состоял из железных проволок. Следующие машины Тесла были с дисковым якорем, без железа и давали 2 500 об/м. при 15 000 пер/ск. В 1892 году Парсонс построил машину, дававшую 12 000 об/м. при
14 000 пер/ск. и 500 YA. В этой машине впервые было применено железо толщиной 0,254 миллиметров. С 1893 по 1900 г. Тюри построил ряд машин с одноименными полюсами, при 10 000 пер/ск., мощностью около 3—4 kW. В 1907 г., когда выяснились преимущества незатухающих колебаний для радиопередачи, пробудился особый интерес к В. ч. м. как к единственному тогда способу получения таких колебаний. В 1907 году предложение Р. Гольдшмита заменить каскадное включение нескольких машин, данное Лату-ром, использованием одной и той же машины для последовательного увеличения частоты до нужных пределов позволило применить В. ч. м. для радиопередачи. В 1908 году Александерсон в Америке, на основании многолетних опытов проф. Фессендена, построил В. ч. м. на 100 000 пер/ск., пригодную по частоте для практич. применения. Позже тем же автором была построена машина на 200 000 пер/ск., к-рая, при удвоении частоты ртутным выпрямителем, могла давать частоту в 400 000 пер/ск. Эта машина дала возможность радиопередачи незатухающими колебаниями на расстоянии 340 км. В 1912 году Гольдшмит построил машину в 100 kW при 50 000 пер/ск. и 4 000 об/м. Этого типа машины были поставлены для трансатлантич. связи в Германии—на станции Эйльвезе, близ Ганновера, и в Америке·—на станции Теккертон. В 1912 г. герм, об-вом Телефункен была разработана система В. ч. м., отличающихся тем, что самая машина имела сравнительно небольшую частоту, ок. 8 000 пер/ск., и увеличение частоты происходило в трансформаторе частоты системы Эпштейна-Жоли. В России в это время В. П. Вологдиным была построена для морского ведомства машина мощностью в 2 kW, при 60 000 пер/ск. С этого времени как Александерсоном, так и об-вом Телефункен строится ряд машин уже для эке-плоатации: Александерсоном — мощностью ок. 200 kW и об-вом Телефункен—150 kW H 400kW.B 1915 году оканчивается разработкой серия В. ч. м. Бетено-Латура, изготовляемых на заводе Альзасьен в Бельфоре, мощностью в 25, 150, 250 и 500 kW. В Германии фирма Лоренц строит несколько машин системы Шмита мощностью в 50 kW. В России в это время Вологдиным строятся опытные машины: в 1914 году—в 6 kW, с 20 000 пер/ск., затем—в 3kW, с 20 000 пер/ск., и, наконец, в 1915 году начинается и в 1920 году заканчивается постройка машины в 50 kW, с 20 000 пер/ск., дающей после умножения 40 000 пер/ск., и установленной в Москве на Октябрьской радиостанции. В 1923 году заканчивается сооружение установленной там же В. ч. м. в 150 kW, с
15 000 пер/ск., дающей после умножения 30 000 и 45 000 пер/ск. В 1927 году в Гер мании начата постройка машины обществом Телефункен в 800 kVA, которая будет установлена в Японии. Это будет самая мощная в мире машина.
Классификация В.ч. м. Эти машины могут быть разбиты на следующие группы: 1) обычн. типа с переменными полюсами, но с увеличенной скоростью; 2) коллекторные; 3) с переменным магнитным сопротивлением; 4) с переменной емкостью; 5) работающие выделенной гармоникой; 6) каскадные: а) каскад из нескольких машин,
б) каскад осуществлен в одной и той же машине; 7) индукторные машины с полюсами одного наименования: а) дающие непосредственно нужную частоту, б) дающие более низкую частоту» увеличиваемую статическ. умножителями вне машины. По конструкции ротора В.ч. м. могут быть разделены на дисковые фигура 1.
и на барабанные.
Практическое значение имеют в настоящее время лишь индукторные машины, а из других машин продолжают сейчас работать машины каскадного типа системы Р. Гольдшмита.
Из основных соотношений для индукторных машин можно видеть те затруднения, которые представляются при конструкции В. ч. м. Если р—число одноименных полюсов, то f=и т=где п—число об/м.,
f—частота, т—полюсный шаг и и—окружная скорость. Отсюда, при и=150 м/ск и f=30 000, получаем для шага τ=2,5 миллиметров. При таком шаге изоляция на достаточные напряжения представляет большое затруднение, из которого, при большой частоте, можно выйти лишь пропуском части стержней, за счет чего можно увеличить изоляцию (Александерсон, Бетено, Вологдин). Другим выходом является умножение частоты вне машины и постройка самой машины на более низкую частоту (Телефункен,
Шмит, Вологдин). Отношение —, где δ—величина междужелезного пространства, дает также неблагоприятные соотношения; например, при δ=0,5 миллиметров и т=2,5 миллиметров, —=— (для нормальной машины—ок. gg). Эти соотношения особенно неблагоприятны в связи с видом характеристики холостого хода машины с одноименными полюсами, которая представлена на фигуре 1, причем характеристика тем скорее загибается, чем больше соотношение — »
Потери в железе В. ч. м. также создают значительные затруднения, т. к. они увеличиваются приблизительно с квадратом частоты; при индукции В, равной 1 500, и частоте в 30 000 пер/ск., железо толщиной в 0,07 миллиметров дает на 1 килограмм 160 W. Общая отдача
машины, несмотря на столь высокие потери на единицу веса активн. железа, может быть сделана достаточно высокой, достигая иногда 80—90%, т. к. (что видно из основного соотношения для эдс: Φα=2σ^τ^> где Фа—
поток, а—коэфф-т рассеивания, w—число витков, ft—коэфф-т формы, f—частота) поток на полюсах будет мал, а следовательно, количество активного железа будет весьма мало. Потери на единицу веса будут весьма велики, и отвод тепла, обусловленного потерями, представляет большие затруднения, почему и должен быть применено охлаждение железа водой или маслом.
При расчете В. ч. м. главное внимание должно быть обращено на реакцию самоиндукции. Другие реакции практически не играют большой роли в машинах индукторного типа, достаточно использованных. Машина всегда должен быть рассчитана на работу, близкую к резонансу. На фигуре 2 даны кривые как внешней характеристики (I) при cos ψ=1, так и мощности для машин (11) в 150 kW,
__ 15 000 пер/ск., 3 000
ЗООАШиП об/м. при cos φ=.
Ниже описываются основные системы машин высокой частоты, имеющие в настоящее время эксплуатонное значение.
Система В. ч. м. Телефункеп. Эти машины относятся к типу индукторных с одноименными полюсами. Машины дают непосредственно сравнительно малую частоту, увеличиваемую трансформаторами частоты, работающими с подмагничиванием постоянным током или без подмагничива-ния. Первоначально применялось каскадное включение трансформаторов частоты в трех ступенях, с умножением в каждой ступени на два, так что общее умножение составляло 2х2x2=8. Рабочая частота получалась при этом: 8 000x8=64 000 пер/ск. В последнее время В. ч. м. работают с умножителями, дающими умножение сразу на 4 или 8. Одна и та же машина применяется Таблица 1.—Т ипы машин системы Теле-функе и.
Фигура 2.
| Тип | Мощн. при продолжит, нагруз. в kVA | Напряж. в V | Сила тока в А | Число об/м.
ί |
Частота в пер/ск. |
| 03000/18 | 18 | 500 | 36 | 3 000 | 10 000 |
| 03000/30 | 30 | 700 | 43 | 4 000 | 10 000 |
| 03000/60 | 60 | 500 | 120 | 3 000 | 10 000 |
| 01500/100 | 100 | 1 000 | 100 | 1 500 | 8 000 |
| 01500/150 | 150 | 1 200 | 125 | 1 500 | 7 500 |
| 01500/250 | 250 | 1 400 | 180 | 1 500 | 7 500 |
| 01500/400 | 400 | 1 600 | 250 | 1 500 | 6 000 |
| 01500/660 | 660 | 1 250 | 530 | 1 500 | 10 000 |
для питания нескольких передатчиков, для чего обмотка статора машины разбита на отдельные секции, питающие разные умножители. Статор штампован из железа толщиной 0,35 миллиметров, причем обмотка статора изолирована от железа миканитом. Окружная скорость невелика (максимум 130 м/ок). Ротор состоит из колеса с 2 венцами из мартеновской стали. Машины до 60 kW имеют воздушное охлаждение; большие машины имеют охлаждение статора водой. В табл. 1 приведены типы машин сист. Телефуикеи.
Мощность, указанная в таблице 1, при нажатом ключе и непродолжительной нагрузке может быть увеличена на 40—50%. Основные данные машины 01500/400, а также данные испытания таковы:
Статор:
Число канавок статора. 480
Число проводов в канавке. i
Шаг канавки статора. 10,8.и.и
Катушка возбужд.—между статорами
Напряжение возбуждения. 202 V
Ротор:
Диаметр расточки ротора. 1,65 ж
Число зубцов .. 240
Зазор .. 1,5 миллиметров
Окружная скорость.. 130 ai/cw
Маховой момент..1б000кг/ж!
Испытание обмоток статора на пробивание—2000 V, перегрев: обмоток статора 80°, железа статора 80°, обмоток возбуждения 60°, подшипников 45°. В схемах В. ч. м. сист. Телефункен с трансформатором частоты непосредственно после машины включается трансформатор напряжения с железом (первоначально применялся без железа). Конденсаторы контуров — из слюды, типа Дубелира. Трансформатор связи с антенной и антенные и контурные самоиндукции—из провода, состоящего из тонких проволок толщиной около 0,1 миллиметров, покрытых эмалью. Каркас самоиндукции антенны деревянный, установленный на фарфоровых изоляторах. Основные данные машинных передатчиков можно видеть из табл. 2, 3 и 4, относящихся к станции Науен.
Потери и кпд распределяются в машинных передатчиках системы Телефункен следующим образом:
Расход энергии в двигателе в kW. 530
Кпд мотор-генер. высокой частоты. 86%
Кпд трансформатора (напряжение). 95%
Кпд трансформатора (частоты 1:2). 94%
Кпд трансформатора (частоты 2:4). 93%
Ток антенны в А.. 375
Общий кпд от первого двиг. к антенне. 71,8%
Последние установки системы Телефункен имеют еще более высокий кпд, доходящий до 80%. Маниция в машинах Телефункен производится путем дросселя насыще ния (дроссель Осноса) или путем изменения тока намагничивания трансформаторов частоты. В последнее время делаются опыты применения расстройки одного из контуров помощью замыкания части самоиндукции ртутными реле. Машины сист. Телефункен установлены на радиостанциях: а) Прадо дель Рей (Мадрид)—машина в 150 kVA, с 7 500 пер/ск. и 1 500 об/м.; трансформатор частоты—для удвоения, утроения и учетве-
рения частоты; б) Малабар (остров Ява)— машина в 400 kVA, с 5 000 пер/ск. и 1 500 об/м.; трансформатор-учетверитель; в) Мойте Гранде (Буенос-Айрес)—2 машины в 400 kVA, с 6 000 пер/ск. и 1 500 об/м.; рабочие волны—8 500 и 12 650 ж; г) в Японии строится передатчик с машиной в 800 kVA (650 kW антенных).
Система В. ч. м. Лоренц-Шмита. По своей системе эти машины мало отли-
Таблица 2.—М а шины высокой частоты.
| Обозначение машин | Число машин | Тип | Мощность в kYA | Число об/м. | Частота |
__________1 |
Напряж. в У | Сила тона в А |
| Μ I и II. | 2 | 01500/400 | 400 | 1 500 | 6 000 | 400 | 1 000 |
| М III. | 1 | 01500/150 | 150 | 1 500 | 8 000 | 800 | 500 |
| М IV.. | 1 | 01500/150 | 150 | 1 500 | 7 500 | 300 | 500 |
Таблица 3.—Д вигате ли к трехфазного тока с машинам высокой частоты контактными кольцами.
| Обозначение машин, аггрегатов | Тип | Мощность в kW | Напряш. в V | Сила тона в А | Частота | 9-
т О О |
Напряш. на кольцах в V |
| Μ I и II.
Μ III и IV. |
1500/1000
1500/425 |
550
280 |
1 000 1000 | 360
189 |
50
50 |
0,92
0,91 |
750
700 |
Таблица
4Д анные передатчиков, работающих машин высокой частоты.
| Обозн. пере датчи ков | Двигатели, при-ключ. к В. ч. метров. | Скольжение мотора в % | Число умно жите лей | Ступени умножения | Длина волны в м | Емкость антенны в см |
| S I | М I | 8 | 1 | 1 к з | 18 600 | 48 000 |
| S II | М II | 4 | 2 | 1 К 2 И 2 К 4 | 13 000 | 26 000 |
| S III | М III | 4 | 3 | 1 К 2, 2 К 4 И 4 К 8 | 4 900 | 3 500 |
| S IV | м III | 4 | 2 | 1 К 2 И 2 К 6 | 6 500 | 7 000 |
| S V | М III | 4 | 1 | 1 К 7 | 5 600 | 3 500 |
чаются от машины системы Телефункен; частота, даваемая машиной непосредственно, также взята ок. 8 000 пер/ск. Отличие системы заключается в том, что обычно машины Шмита работают с трансформатором, дающим сразу весьма большое умножение частоты, например в 20 раз, почему они могут быть применимы для получения сравнительно коротких волн. Данные машины мощностью в 100 kW: статор имеет 360 круглых канавок диам. 3,5 миллиметров; в канавке один провод
диам. около 2,5мм; ширина железа статора 2x150 миллиметров; ротор, из литой стали, имеет
180 зубцов; диаметр ротора 620 миллиметров, ширина 384 миллиметров; зазор 0,5 миллиметров; нормальное число оборотов около 2 600 в минуту. Машины приводятся во вращение двигателем постоянного тока. Схема включения машины Шмита показана на фигуре 3. Здесь самоиндукция служит для разгрузки машины от реактивного тока. Для получения более коротких волн применяется каскад двух трансформаторов частоты, согласно фигура 4. При этом первая ступень дает умножение на 11 и вторая на 9, почему при первичной частоте в 7 300 пер/ск. получается частота в 722 700 пер/ск., что соответствует λ==415 метров Контур между вторичным контуром и антенной служит для защиты ее от гармоник. Хотя телефония здесь и может быть осуществлена при сравнительно коротких волнах, например при 360 м, однако, вследствие возникновения добавочных тонов, нарушающих художественную передачу, эта система вытесняется для радиовещания ламповыми передатчиками. Изменение волны производится выбором другого коэфф-та трансформации частоты, а также изменением числа оборотов машины. Кпд в значительной мере зависит от длины волны, как видно из данных табл. 5 для 2-kW судового передатчика системы Лоренца, снабженного промежуточным контуром. Машина непосредственно дает 7 500 пер/ск. при 2 600 об/м.
Таблица 5Д анные для 2-kW судового передатчика системы Лоренца.
| Длина волны в м | Напряжение двигателя в V | Сила тока двигателя в А | Первич. мощность в kW | Сопротивление антенны в 2 | Сила тока антенны в А | Мощность антенны в kW | Кпд в % |
| 800 | 220 | 80 | 17,6 | 6,5 | 22,0 | 3,15 | 17,9 |
| 900 | 220 | 80 | 17,6 | 6,0 | 24,5 | 3,61 | 20,5 |
| 1 015 | 220 | 80 | 17,6 | 5,8 | 26,0 | 3,92 | 22,2 |
| 1 210 | 220 | 80 | 17.6 | 5,4 | 28,0 | 4,24 | 24,1 |
| 1 390 | 220 | 78 | 17,18 | 5,0 | 29,0 | 4,21 | 24,5 |
| 1 620 | 220 | 80 | 17,6 | 4,8 | 31,0 | 4,62 | 26,2 |
| 1 790 | 220 | 80 | 17,6 | 4,4 | 33,0 | 4,80 | 27,2 |
| 2 000 | 220 | 78 | 17,18 | 4,5 | 32,5 | 4,76 | 27,7 |
| 2 900 | 220 | 78 | 17,18 | 5,5 | 30,5 | 5,12 | 29,8 |
| 4 200 | 220 | 73 | 16,07 | 5,9 | 29,0 | 4,96 | 30,9 |
Машины сист. Лоренц-Шмита установлены на радиостанции Кенигсвустергаузен, мощностью 50 kW, для телефонной передачи. Имеются также установки в 15 kW близ Берлина. Для судовых и специальных целей Лоренцом изготовлен ряд машин малых мощностей для Голландии и Японии. Умножение частоты в машинах Лоренца основано на применении сильно насыщенных трансформаторов, настроенных т. о., чтобы явление, вызванное насыщением при резонансе (Kippresonanz), вызывало сильное искажение кривой напряжения (удар). Здесь имеется не выделение гармоники, а картина, сходная с ударным возбуждением при искре, почему частота в антенне в некоторых пределах не зависит от изменения скорости машины, что очень важно. Для улучшения отдачи применяется добавочный контур, настроенный на промежуточную частоту (смотрите Трапсформатор высокой частоты).
Система В. ч. м. Гольдшмита. Эта машина представляет каскадную машину, у которой все каскады осуществлены в одной системе. Гольдшмит применил принцип, указанный в 1893 году М. Бушеро, согласно которому в каждом альтернаторе, в роторе (якоре), имеются налицо эдс и токи, которые могут быть представлены в виде нечетных членов бесконечного ряда Фурье, тогда как в статоре (индукторе) имеются четные члены того же ряда. Гольдшмит приключил к якорю колебательные контуры, настроенные на основную частоту машины ω, а также на частоту 3 со, а к индуктору, расположенному в статоре, приключил контур,настроенный на частоту 2<о и антенный контур, настроенный на частоту 4ω (фигура 5). В этом случае в контуре с частотой со будет индуктирована эдс частоты ω; последняя даст в нем весьма значительный ток, который оказывает на статор реакцию, вызывающую эдс с частотой со + оо=2со; эта эдс даст в контуре 2(о ток той же частоты, который вызовет реакцию на ротор с частотой За». Ток этой частоты, возникший в настроенном на нее контуре, окажет реакцию на статор, и в антенном контуре получится эдс с частотой 4(о и ток той же частоты. Значительная величина реакции обусловливается тем, что машина построена с малым зазором, как это имеет место и в асинхронных машинах. Умножение частоты здесь происходит в арифметическ. прогрессии, почему большое число ступеней и невыгодно; в качестве исходной частоты Гольдшмит взял ^=10 000 пер/ск. и после четвертого умножения получил ^=40 000 пер/ск. Отдача машины Гольдшмита низка и равнα= rf, где η—отдача каждого каскада; при *?=80% получим, при четырех каскадах, ^2= 40%. Машина Гольдшмита, устано вленная в Эйльвезе, имеет обмотку с 384 полюсами при п — 3 100 об/м., основной частоте в 10 00Q пер/ск. и мощности 150 kW.
Система В. ч. м. Бете но. Машина Бетено (Франц, генеральной компании) также индукторного типа, с полюсами одного наименования. Особенностью машины является то, что число канавок статора в */2раза меньше, чем у обычных машин. Эту систему машин можно рассматривать как три машины на втрое меньшую частоту, сложенные вместе, причем зубцы ротора сдвинуты у каяедой из машин относительно другой на 2/3л. Кроме того, каждая из машин работает не основной гармоникой, а третьей. В этом случае третьи гармоники каждой машины сложатся, а первые гармоники дадут в сумме нуль, как три синусоиды, сдвинутые на угол 2/3л. Канавки статора и ротора—открытые. В зубцах ротора в этом случае поток будет пульсировать, почему венец ротора и должен быть собран из тонкого листового эмалированного железа, толщиной ок. 0,06 миллиметров. Конструкция дает возможность дать проводникам якоря достаточно хорошую изоляцию. Провода состоят из тонких эмалированных проволок. Пульсирующий поток в зубцах ротора вызывает значительные потери, почему необходимо особенно интенсивное охлаждение ротора, что достигается циркуляцией масла по каналам, высверленным в роторе. Статор при этом охлаждается маслом, циркулирующим по медным трубам, уложенным в железе. Открытые зубцы в роторе обусловливают работу больших машин в вакууме, т. к. иначе потери на вентиляцию сильно уменьшают отдачу машины, в виду значительной окружной скорости, равной 15бж/ск. Обмотка статора разбита на отдельные цепи, из которых каждая индуктивно связана с вторичной обмоткой воздушного трансформатора. В качестве двигателя всегда применяется быстроходный двигатель постоянного тока. В табл. 6 приведены главные данные машин указанной системы.
Потери в генераторе мощностью в 250 kW распределяются следующим образом:
Механические потери..35,5 kW
В железе.. 13,8 »
В меди 20,9 »
На возбуждение.. 0,3 »
На вакуумный насос.. 3,0 »
На масляный насос.. 6,0 »
Всего. 79,5 kW
Двигатель В. ч. м. обычно питается от специальной группы, состоящей из трехфазного асинхронного двигателя, вращающего
Таблица 6.—Д а иные машин высокой частоты с и с т. Бетено.
| Мощность генератора в kW. | 25 | 50 | 250 | 500 |
| Напряж. холост, хода в У. | 180 | 350 | 350 | 500 |
| Сила тока нормального в А. | 160 | 640 | 800 | 1 080 |
| » » кор от к. замык. в А | 70 | — | 640 | — |
| Норм, длина волны в км. | 9.25 | 10 | 14,7 | 20 |
| Кпд генератора в%. | 66 | 60 | 70 | 82 |
| Радиотелегр. отдача в %. | 70 | 65 | 85 | 95 |
| Мощность двигателя в IP. | 80 | 120 | — | 450x2 |
| Пределы измен, числа об/м. Кпд двигателя при полной | 4 940—6 180 | 4 000—4 500 | 2 800—3 150 | 2 330—2 630 |
| нагрузке в %. | 80 | 86 | 90 | 83 |
| Кпд аггрегата в %. | 52.6 | 51,4 | 63 | 68 |
| Норм, частота в пер/ск. | 32 400
_ |
30 000 | 18 000 | 15 000 |
генератор постоянного тока. В. ч. м. системы Бетено могут включаться параллельно, однако на практике это применяется редко. Машины этой системы являются самыми распространенными; они установлены на станциях: в Сент-Ассизе, Лионе, Сайгоне, Кольтано, Браццавиле, Тананариве, Бам-мако, Бухаресте и др.
Система В. ч. м. Вологдина. Машина этой системы также индукторного типа, с полюсами одного наименования. Особенности системы заключаются в сравнительно высокой частоте, получаемой непосредственно от машины (15 000—20 000),
I
Фигура 6.
и в применении умножителей всего лишь с коэфф-том 2 или 3. На фигуре 6 показана машина в 3 kW с 20 000 пер/ск. Ротор машины массивный, в виде тела равного сопротивления. Промежутки между зубцами заполнены алюминием, чем уменьшена потеря на вентиляцию. Статор имеет полузакрытые канавки, число которых равно 2/3х2р, где р—число одноименных полюсов. В этой машине полюсы имеют лишь одно наименование, например N, тогда как другая полярность заменена одним кольцевым полюсом и в работе активно не участвует. Форма канавки в машинах этой сис-
Шп п г темы изображена на фигуре 7 U U I и имеет ту особенность, что в зубцах статора с кривым !_а-1 очертанием поток почти не пульсирует, т. к. шаг этих Фигура 7. зубцов по зазору равен 2а, почему потери в зубцах весьма малы и сосредоточены почти исключительно в прямых зубцах. Такая система дает значительное увеличение коэффициента полезного действия машины. Две намагничивающих катушки дают магнитодвижущие силы, направленные навстречу одна другой, почему и нет продольного намагничивания вала, как в других индукторных машинах. Машина в 50 kW имеет несколько другую конструкцию, показанную на фигуре 8. Здесь также хорошо использован ротор. Эта машина, как и машина в 3 kW, работает с зубчатой передачей. Охлаждение статора производится водой, циркулирующей по
медным трубкам, уложенным в железе статора. Активное железо, толщиной в 0,06 миллиметров, собрано в отдельные купоны. В качестве изоляции применен лак цапон. Машина в 50 kW установлена на Октябрьской радиостанции и работает с трансформатором частоты 1 ; 2, давая волну ок. 7 500 метров На той же станции установлена машина в 150 kW с 15 000 пер/ск. Общий вид этой машины показан на фигуре 9. Машина предназначена для работы помощью трансформаторов-умножителей с коэфф-том трансформации 1 : 2
Фпг. 9.
и 1:3. В качестве двигателя в машинах мощностью в 50 kW и 150 kW применены двигатели трехфазного тока; в машине мощностью в 150 kW двигатель имеет непосредственное соединение. Маниция при работе машины достигается путем расстройки первичного контура умножителя. Основные данные машины высокой частоты системы Вологдина приведены в таблице 7.
Таблица 7 —Д анвые машин высоко ii ч а-стоты системы Вологдина.
| Мощность машины в kW. | 50 | 150 | |
| Число об/м. | 10 000/1 000 | 4 000/1 000 | 3 000 |
| Частота (пер/ск.) | 20 000 | 20 000 | 15 000 |
| Диаметр ротора в миллиметров. | 300 | 900 | 1 000 |
| Ширина активы, железа в миллиметров. | 50 | 75x2=150 | 185X2=370 |
| Число полюсов ротора. | 120 | 300 | 300 |
| Окру жн. скорость ротора в mJck. | 157 | 188 | 157 |
| Междужел. пространство в миллиметров | 0,5 | 0,8 | 1 |
| Мощность двигателя в kW. | 8 | 90 | 2x185 |
| Кпд машины выс. част, в %. | 53 | - | 70 |
Система В. ч. м. А лек сан дер-сон а. Эти машины отличаются от других индукторных машин тем, что ротор их имеет форму диска равного сопротивления, причем боковые стороны диска являются активной его частью; для этого венец диска снабжен большим числом зубцов, промежутки между к-рыми заполнены немагнитным материалом. Принятая форма ротора позволяет довести окружную скорость до 300 ж в минуту и выше, почему эти машины и могут давать непосредственно нужную частоту. Якорь, лежащий с боков диска, состоит из двух половин, из которых каждая собрана из тонкого железа, толщиной в 0,037 миллиметров, в виде ленты, намотанной концен-трично с ротором. Канавки лежат радиально. Обмотка якоря разделена на 64 отдельные секции, которые все вместе составляют первичные обмотки трансформатора напряжения. Такое устройство позволяет понизить напряжение якоря до 100 V на секцию, при токе в секции 30 А. Статор охлаждается водой, проходящей по медным трубкам, уложенным в железе. Особенностью машины является также устройство упорных подшипников, имеющих автоматич. приспособление, позволяющее ротору все время оставаться в таком положении, при к-ром каждый из боковых зазоров имеет одинаковую величину; благодаря этому ротор не будет оказывать чрезмерного осевого давления на подшипники, к-рое, при зазоре, равном 1 миллиметров, и значительной окружной скорости, могло бы повлечь за собой касание между статором и ротором. Нормальные типы машин Александерсона, строящиеся американской фирмой Radio-Corporation, имеют мощности: 2 kW при 100 000 пер/ск., 50 kW при 50 000 пер/ск. и 200 kW при 25 000 пер/ск. Наибольшее практич. значение имеет машина B200kW. Установленная в Нью Брунсвике машина этого типа дает волну в 13 600 метров Машина приводится во вращение двухфазным двигателем мощностью в 600 IP, с напряжением 2 300 У и частотой 60 пер/ск.; зубчатая передача (1 : 2,97) сообщает ротору 2170 об/м. Подшипники машины имеют смазку под давлением и сигнализацион. приспособления, указывающие на недостаточное давление масла. Отдача машины сравнительно низка, как видно из следующих данных:
Вспомог.
Ключ поднят. Ключ опущен. Телеграфная нагрузка при 25 словах в метров.
Двигатель 170 kW
420 *
290 »
устр. 40 kW 40 »
40 к
Итого
210 kW
460 »
Указанные данные относятся к работе на антенну при С=52 200 ежи 7=780 А.
Двигатели для В. ч. м. В качестве двигателя для вращения В. ч. м. применяются двигатели как переменного, так и постоянного тока. При переменном токе пригоден исключительно асинхронный двигатель, т. к. он дает возможность в пределах 7—10% менять число оборотов, делая этим скорость независимой от частоты питающего тока. Синхронный двигатель по этой причине неприменим, тем более, что качания его при переменной нагрузке также мешают работе. При постоянном токе применяется двигатель с шунтовым и с независимым возбуждением. Преимущества асинхронного индукционного двигателя:
а) простота и надежность; б) более высокая отдача всей системы, т. к. отпадает, в случае питания от общей сети, специальный аггрегат (экономия в энергии=15—20%); в) более дешевое устройство. Недостатки: а) необходимость наличия устойчивой частоты питающей сети (0,5—1 %); б) невозможность изменения длины волны путем изменения чхгсла оборотов в более широких пределах, чем 8—10%; в) большие трудности, связанные с конструкцией регулирующего устройства, и сравнительная сложность его; г) необходимость строить машину лишь на 1 000—1 500 или 3 000 об/м., при 50 пер/ск., если не применялась зубчатая передача. Преимущества применения двигателя постоянного тока: а) регулировка числа оборотов и изменение волны в весьма широких пределах; б) простота регулирующих устройств; в) большая независимость от изменений частоты сети, питающей преобразователь (допускает колебание частоты сети до 12%); г) возможность получения весьма высокого постоянства длины волны (свыше 0,01%). Недостат-к и двигателя постоянного тока: а) меньшая надежность, в виду наличия коллектора;
б) меньшая отдача устройства; в) большая стоимость устройства. Несмотря на ряд преимуществ двигателя переменного тока, в последнее время замечается переход на двигатель постоянного тока, даже в системах, которые ранее работали на переменном токе (Телефункен). В настоящее время на переменном токе работают: Алексаидерсон, об-во Телефункен, Вологдин. На постоянном токе работают: Франц, генеральная компания, Лоренц-Шмит и новые установки об-ва Телефункен (Рим, Япония). Что касается мощности двигателя, то он должен быть взят с большим запасом (от полуторной до трехкратной мощности В. ч. м.).
Регуляторы скорости В. ч. м. являются самой важной частью установки, т. к. получение устойчивой волны при сравнительно коротких волнах (порядка 500— 600 ж) представляет большие затруднения (допускаемые колебания скорости при этой волне—ок. 0,005%). При длинных волнах задача решается значительно легче (требуемая устойчивость при А=30 000 метров не превосходит 0,1%). Регулятор должен, с одной стороны, исправить те отклонения от заданной скорости, которые происходят из-за изменения частоты и напряжения питающего двигатель тока при переменном токе и напряжения—при постоянном токе, и, с другой стороны, компенсировать изменения скорости, происшедшие из-за изменения нагрузки. Первая задача представляет значительно меньшие затруднения, чем вторая, так как изменения нагрузки при радиотелеграфной работе составляют почти 100%, при весьма большой скорости этих изменений. Регулирующее устройство состоит из двух частей: прибора, к-рый указывает на отклонения от заданной скорости и дает корректирующие посылки тока, и устройства, непосредственно воздействующего на электродвигатель в смысле изменения или сохранения его скорости. Наиболее простое регулирующее устройство—у машин сист. Бе-тено-Латур. Указателем скорости здесь служит центробежный регулятор сист. Тюри (фигура 10), к-рый при увеличении скорости дает контакт между вращающимся медным диском и угольной щеткой, чем замыкает часть реостата, включенного в возбуждение двигателя. Величина реостата подбирается таким образом, чтобы при размыкании двигатель давал число оборотов, превышающее требуемое, а при замыкании это число падало ниже заданного. При этом машина все время меняет свое число оборотов в весьма узких пределах, которые не превышают в некоторых случаях 0,02%. Поправка на изменение нагрузки в машинах мощностью 25 kW достигается включением в якорь сопротивления помощью электромагнитного реле, работающего от ключа. У больших машин этой поправки нет, так как при быстрой работе колебания нагрузки сглаживает большой маховой момент машины, при медленной же работе их выравнивает регулятор. Мощность двигателя берется с таким большим запасом, что при нем не получается большого изменения числа оборотов при переходе от холостого хода к нагрузке. Напряжение постоянного тока, питающего двигатель, сохраняется постоянным помощью регулятора напряжения системы Тюри.
Регулирующее устройство сист. Алексан-дерсона (фигура 11) имеет указатель, состоящий из контура 1 с малыми потерями, который возбуждается от В. ч.м.и настраивается на частоту, немного более высокую, чем частота машины, почему при увеличении частоты машины сила тока в контуре увеличивается. Этот контур слабо связан с контуром II, в котором имеется какой-либо выпрямитель, выпрямляющий ток этого контура для питания им обмотки реле, к-рое включает возбуждение особой динамо постоянного тока;
к якорю динамо приключена вторая обмотка реле, действующая в противоположном смысле относительно первой обмотки. Такое устройство заставляет реле вибрировать со скоростью ок. 50 пер/ск. (фигура 11). Время
Фигура и. замыкания реле будет тем продолжительнее, чем меньше сила тока в контуре II и, значит, чем меньше число оборотов В. ч. м. Самая регулировка скорости двигателя производится путем уменьшения напряжения статора, что достигается увеличением самоиндукции дросселей, включенных в статор, при уменьшении постоянного тока, насыщающего эти дроссели. Постоянный ток получается от упомянутой выше динамо, почему последняя и передает на двигатель те воздействия, которые будут обусловлены указателем. Двигатели для В. ч. м. применяют двухфазные. Поправка на ключ производится включением в ротор соответствующих сопротивлений. Постоянство волны, достигаемое этим устройством, доходит до 0,5%.
Регулирующее устройство В. ч. м. системы Вологдина состоит из указателя, в качестве которого взят центробежный регулятор Тюри 1 (фигура 12), и системы сопротивлений 8, 11, Ϊ2, включенных в ротор. Регулятор 1 при понижении скорости В. ч. метров.
включает реле 3, которое замыкает сопротивление 8. Величина этого сопротивления подобрана т. о., чтобы при его включении скорость двигателя была на 0,1% больше, чем нормальная, а при выключении—на 0,1% ниже нормальной. При таком подборе, если частота и напряжение сети и нагрузка машины будут меняться весьма мало (частота менее 0,2%), двигатель В. ч. м. все
время будет менять число оборотов ок. своей нормальной скорости, и такая система будет находиться в подвижном равновесии. Если частота питающей двигатель сети изменится, например повысится, то регулятор I будет стремиться более длительно разомкнуть реле 3, включающее в ротор сопротивление 8, и продолжительность этих включений будет больше, чем продолжительность выключений. С реле 3 связаны добавочные контакты 31г которые включают якорь вспомогательного двигателя 6, заставляя его вращаться в ту или другую сторону. Этот двигатель при своем вращении в одну сторону передвигает щетки реостата, включенного в ротор глгвного двигателя, вращающего В. ч. м., в сторону увеличения сопротивления и, при вращении в обратном направлении,—в сторону уменьшения сопротивления. Если при изменении частоты сети, как сказано выше, продолжительность замыканий реле 3 будет больше, чем продолжительность размыканий, то вспомогательный двигатель будет получать больше импульсов, направленных для передвижения реостата ротора в сторону уменьшения сопротивления. Это продвижение будет иметь место до тех пор, пока импульсы, получаемые якорем двигателя 6, не будут иметь одну и ту же продолжительность. Таким путем вводится поправка на изменение частоты сети и на малые изменения нагрузки. Кроме того, при изменениях нагрузки, вызванных отжатием ключа, в ротор двигателя особым реле, связанным с ключом, вводится добавочное сопротивление 12. Величина этого сопротивления изменяется помощью двигателя 7 так же, как это имеет место у двигателя в, с той лишь разницей, что это изменение будет происходить в период отжатия ключа.
Из других регулирующих устройств еле- дует отметить устройство сист. Телефункен, которое состоит из указателя системы Риг-гера, основанного на изменении сдвига фаз напряжений двух связанных контуров.
Лит.: Вологдин В. П., Машина высокой частоты, «ТиТбП», Н.-Новг., 1927, 44; Крюков В., От искры до коротких волн, «Жизнь и техн. связи», М., 1927, ноябрь; О снос М., О целесообразн. настройке генератора высокой част., «ТиТбП», Н.-Новг., 1925, 32; Вологдин В. П., Двигатель для машин большой частоты, «ТпТбП», Н.-Новг., 1919, в; Обухов М., Расчет обмотки переменного тока в маш. генераторах средней и высокой частот, «ТиТбП», Н.-Новг., 1925, 28; Bethenod J., Les alternateurs a haute frequence, Paris, 1926; Bucher E., The Alexanderson System for Radio Telepli. and Radio Telegr. Transmission, N. Y., 1921; Alexander-sonE., Wechselstromdynamo fur 100 000 Perioden, «ΕΤΖ», 1909, B. 30, p. 852, 1003; Goldschmidt R, Maschinelle Erzeugung v. el. Wellen f. d. dralitl. Telegraphie, «35ΤΖ», 1911, B. 32, p. 54; «Jahrb. cl. drahtl. Telegr. und Teleph.», B., 1911, B. 4, p. 341;S 6 r e n-sen A., Radio-Grossstation Eilvese, «ΕΤΖ», 1919, B. 40, p. 233; Areo G., Drahtlose Telegr., «Jahrb. d. drahtlosen Telegr. u. Teleph.», Berlin, 1913, B. 7, p. 90; A г с о &., Die drahtlose Grossstation Nauen, «ΕΤΖ», 1919, B. 40, p. 665: Fleming J. A., The Principles of Electric Wave Telegraphy, 2 ed., L., 1910; Alexanderson E., Transoceanic Radio Communication, «Gen. El. Rev.», Schenectady, 1920, v. 29, p. 794; Eaies H., Die I-Iochfrequenzmascliinen d. Soci6t6 Frangaise Radio-Electr. in Paris, «Jahrbuch d. drahtl. Telegr. u. Teleph.», B., 1923, B. 21, p. 261; «Tele-funken-Ztg», Berlin, 1919, Nauen-Numiner; В о e d e-ker H. und Riegger H., Uber Frequenzrelais, «Wissensch. Veroff. aus dem Simens-Konzern», B., 1920, В. 1, p. 126; Areo G., Moderner Sclinellempfang und Schnellsender, «.Tahrbuch der drahtl. Telegr. und
Teleph.», Berlin, 1922, B. 19, p. 350; D о r n i g W., Hochfrequenzmaschinensender und seine Drehzahlre-gelung, «ETZ», 1925, B. 46, p. 415: В a η n e i t z F., Taschenbueh d. drahtl. Telegr. u. Teleph., p. 806, 896, Berlin, 1927; Calvert J., Types High-Frequency Alternators, «The Electric Journal», Pittsburgh, 1927, 1, p. 36; Laffoon C., High-Frequency Alternators, «The Electric Journal», Pittsburgh, 1924, v. 21, p. 416. В. Вологдин.