Источник питания стабильной частоты

 

Изобретение относится к электротехнике им.б. исйользовано в системах гарантированного электроснабжения с повышенными требованиями к точности поддержания частоты выходного напряжения. Цель изобретения - увеличение КПД, уменьшение массы и габаритов , улучшение устойчивости работы в режиме малых скольжений и обеспечение приведения эл.машин во вращение от асинхронного двигателя с числом пар полюсов, равным -числу пар полюсов эл. машин. Источник питания состоит из .основной 1 и вспомогательных 2 машин, статического преобразователя частоты 3, асинхронного двигателя (АД) 5. Поставленная цель обеспечивается введением стабилизатора напряжения 6 и выполнением машины 2. т.о., чтобы значения ее параметров и параметров АД удовлетворяли неравенству: МЬГ м мпд 1 1 SMHA мег 7 -(Р+ -) , где Р - число пар полюсов эл. машин и АД; ч - КПД источника без учета потерь в АД} 1 - общий КПД машины 2, статического преобразователя частоты и стабилизатора напряжения; М и S|,gp - расчетные макс, момент и критическое скольжение машины 2; М„,,, и 8.,„. - расчетные макс, момент и критическое скольжение АД. 1 нл. с (Л ьэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (S1) 4 Н 02 Р 9/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4030536/24-07 (22) 28.02.86 (46) 07.08.87. Бюл. М - 29 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Производственного объединения "Завод им.Владимира

Ильича" (72) А.Е.Загорский и Г.А.Джаноян (53) 621.316.7 18.5 (088.8) (56) Патент Великобритании

У 2056183, кл. H 02 К 17/42, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 985920, кл. H 02 P 9/42, 1981. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛЬНОЙ

ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. ис)1ользовано в системах гарантированного электроснабжения с повышенными требованиями к точности поддержания частоты выходного напряжения. Цель изобретения — увеличение КПД, уменьшение массы и габаритов, улучшение устойчивости работы в режиме малых скольжений и обеспечение приведения эл.машин во вращение от асинхронного двигателя с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов эл. машин. Источник питания состоит из,основной 1 и вспомогательных 2 машин, статического преобразователя частоты 3, асинхронного двигателя (АД) 5. Поставленная цель обеспечивается введением стабилизатора напряжения 6 и выполнением машины 2. т.о., чтобы значения ее параметров и параметров АД удовлетворяли нераS M 1 1 ма мЧ венству: †(Р+ †), где

1 м<д M ver

P — число пар полюсов эл. машин и

АД; — КПД источника без учета потерь в АД q — общий КПД машины 2, статического йреобразователя частоты и стабилизатора напряжения; Мм и S — расчетные макс. момент и миг критическое скольжение машины 2;

М „д и Sö д — расчетные макс. момент и критическое скольжение АД. 1 ил.

1328923

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам гарантированного электроснабжения с повышенными требованиями и точности поддержания частоты выходного напряжения.

Цель изобретения — увеличение коэффициента полезного действия, уменьшение массы и габаритов, улучшение устойчивости при работе в режиме малых скольжений и приведение электрических машин во вращение от асинхронного двигателя с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов электрических машин.

На чертеже представлена принци.пиальная блок-схема источника питания стабильной частоты.

Источник питания стабильной частоты содержит основную 1 и вспомогательную 2 электрические машины переменного тока двойного питания с объединенными валами роторов, одинаковым числом пар полюсов и двумя обмотками, одна из которых статорная, а другая роторная, статический преобразователь 3 частоты, подключенный силовым выходом к выходам первой обмотки вспомогательной электрической машины

2, вторая обмотка которой подключена согласно к роторной обмотке основной электрической машины 1, с выводами 4 статорной обмотки, предназначенными для подключения к потребителям электроэнергии. Валы электрических машин

1 и 2 соединену с валом асинхронного двигателя 5 с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов электрических машин. Источник питания также содержит стабилизатор 6 напряжения, вход которого подключен к выводам 4 статорной обмотки основной электрической машины 1, а выход — к входу статического преобразователя 3 частоты. Причем вспомогательная электрическая машина 2 выполнена таким образом, чтобы значения ее параметров были связаны со значениями параметров асинхронного двигателя 5 неравенств ом

S мЬг м д где P — число пар полюсов электрических машин 1 и 2 асинхрон( ного двигателя 5;

10 коэффициент полезного действия устройства электроснабжения, рассчитанный без учета потерь в асинхронном двигателе 5; общий коэффициент полезного действия вспомогательной электрической машины 2, статического преобразователя 3 частоты, стабилизатора 6 напряжения;

МмВг э

S — расчетные максимальный момент и критическое скольжение вспомогательной электрической машины 2, Ммпд

S „д — расчетные максимальный момент и критическое скольжение асинхронного двигателя 5.

Источник питания работает следующим образом.

Первая обмотка вспомогательной электрической машины 2 запитывается напряжением заданной стабильной час-. тоты, снимаемым с силового выхода статического преобразователя 3 частоты. Магнитное поле этой обмотки вращается в одну сторону с валом асинхронного двигателя 5, а также с магнитным полем второй обмотки вспомогательной электрической машины 2 и магнитными полями статорной и роторной обмоток основной электрической машины.

При этом частота вращения магнитного поля роторной обмотки основной электрической машины равна разности частот вращения магнитного поля ста40 тора и частоты вращения ротора, умноженной на число пар полюсов вспомогательной электрической машины, а частота вращения магнитного поля обмоток статора основной электрической машины равна заданной частоте и постоянна по величине.

В случае, если число пар полюсов электрических: машин не равно числу пар полюсов асинхронного двигателя, электрические машины работают при больших величинах скольжений, что ухудшает энергетическиее и массогабаритные показатели устройства.

Для обеспечения устойчивой работы устройства при равном числе пар полюсов электрических машин и асинхронного двигателя, когда устройство работает в режиме малых скольжений, 23

Источник питания стабильной частоты, содержащий основную и вспомогательную электрические машины переменного тока двойного питания, с объединенными валами роторов, одинаковым числом пар полюсов и двумя обмотками, одна из которых статорная, а другая — роторная, статический преобразователь частоты, подключенный силовым выходом к выводам первой обмотки вспомогательной электрической машины, вторая обмотка которой подключена согласно к роторной обмотке основной электрической машины, с выводами статорной обмотки, предназначенными для подключения к потребителям электроэнергии, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения коэффициента полезного дейст-. вия, уменьшения массы и габаритов, улучшения устойчивости при работе в режиме малых скольжений, дополнительно введен стабилизатор напряжения, вход которого подключен к выводам статорной обмотки основной электрической машины, а выход — к входу статического преобразователя частоты, причем вспомогательная электрическая машина выполнена таким образом, чтобы значения ее параметров и значения параметров асинхронного двигателя удовлетворяли неравенству:

Мбг

Вмпд где P го двигателя;

13289 требуется обеспечение постоянной величины напряжения на входе статического преобразователя частоты, что достигается питанием статического преобразователя частоты через стабили5 затор напряжения от мощного источника электроэнергии — основной электрической машины.

В этом случае вспомогательная элек1О трическая машина 2 работает в режиме малых скольжений и если не принять дополнительных мер, выраженных в обеспечении справедливости приведенного неравенства, то вспомогательная элек- 15 трическая машина развивает электромагнитный момент, близкий по величине к моменту асинхронного двигателя

5, а мощность, передаваемая вспомогательной машиной, циркулирует по за- 20 данному контуру: статорная обмотка основной электрической машины, стабилизатор напряжения, статический преобразователь частоты, вспомогательная электрическая машина. Эта мощ- 25 ность соизмерима с мощностью отдаваемой основной электрической машиной потребителям электроэнергии. Суммарная мощность, вырабатываемая основной электрической машиной, почти в два раза превосходит мощность, передаваемую потребителям электроэнергии, что существенно увеличивает массу и габариты устройства. Кроме того, большая величина циркулирующей мощности вызывает значительные потери энергии, что уменьшает коэффициент полезного действия устройства.

Учитывая сказанное, следует ограничить мощность, циркулирующую через

40 вспомогательную электрическую машину.

При этом целесообразно выполнение следующего условия. !

Мощность нагрузки устройства при равном числе пар полюсов электричес- 45 ких машин и асинхронного двигателя не должна отличаться от мощности нагрузки устройства при разности числа пар полюсов электрических машин и асинхронного двигателя равной единице. При этом вспомогательная электрическая машина в устройстве с равным числом пар полюсов работает в двигательном режиме, а в устройстве с неравным числом пар полюсов — в генера- 55 торном.

Выполнение этого условия обеспечивается подбором параметров устройства, удовлетворяющих приведенному неравенству. Соответственно для выполнения неравенства требуется, чтобы цепь второй обмотки вспомогательной электрической машины имела достаточно высокие активное и индуктивное сопротивления, что может быть достигнуто как увеличением активного и индуктивного сопротивлений второй обмотки, так и включением в ее цепь резисторов, дросселей и т.п.

В этом случае источник питания имеет повышенную устойчивость работы, высокий коэффициент полезного действия, малые массу и габариты.

Формула изобретения — число пар полюсов электрических машин и асинхронноS 1328923 — коэффициент полезного действия источника питания, рассчитанный без учета по- терь в асинхронном двигателе 5 — общий коэффициент полезного действия вспомогательной электрической машины, статического преобразователя частоты и стабилизатора на- 1О пряжения;

Ммвб э

8мв расчетные максимальный момент и критическое скольжение вспомогательной электрической машины; мпд

S — расчетные максимальный момент и критическое скольжение асинхронного двигателя.

Составитель А.Акимов

Техред М.Моргентал Корректор Л,Патай

Редактор А.Ворович

Заказ 3496/56 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4