Одномашинный преобразователь частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюа Соввтоиих

Социалиотичеоиих

Реооувлии

Зависимое от авт. свидетельства ¹

1;л 21с1г 14(01

Заявлено 05. I V.1965 (№ 1000078/24-7) с присоединением заявки № 1031617/24-7

Приоритет

Опубликовано 09 т 1.1967. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 11.Ч111.1967

МПК Н 02m

УДК 621.314.261 (088.8) 1томитет иа делам иаабретеиий и открытий ири Совете Миииотров

СССР

Автор изобретения

В. И. Попов

Заявитель

ОДНОМАШИННЫЙ Г1РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Настоящее изобретение относится к одномашинным преобразователям частоты, у которых двигательные и генераторные обмотки расположены в общей магнитной системе.

Известные преобразователи этого типа конструктивно сложны ввиду наличия большого количества обмоток на статоре и роторе.

Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что, с целью упрощения конструкции путем исключения обмотки возбуждения генератора, входная двигательная обмотка пофазно замкнута через вентили, подключенные к средней точке через общее регулируемое сопротивление, а выходная генераторная обмотка выполнена с числом пар полюсов, большим, чем двигательная, в кратное трем число раз.

Для повышения надежности преобразователя выходная генераторная обмотка расположена на статоре, а на роторе размещена фазная обмотка, фазы которой выполнены из трех параллельных ветвей и замкнуты через вентили на среднюю точку.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — схема входной двигательной обмотки преобразователя; на фиг. 3 — кривые распределения магнитодвижущих сил (м.д.с.) этой обмотки, создаваемых выпрямленным TOKQM; на фиг. 4 бесконтактный преобразователь и на фиг. 5— схема роториой обмотки бесконтактного преобразователя.

Преобразователь состоит из статора 1 и ротора 2. На статоре расположена входная двигательная обмотка 8 с числом пар полюсов

Р1, питаемая частотой fI. Эта обмотка замкнута через выпрямители 4 и регулируемое сопротивление 5.

На роторе 2 имеется короткозамкнутая двигательная обмотка б с числом пар полюсов Р, и выходная генераторная обмотка 7 с числом пар полюсов Р,=3 Р,.

При пит-.íèè обмотки 8 трехфазным пере15 меиным током образуется вращающееся магнитное поле, которое наводит э. д. с. и токи в трехфазной короткозамкиутой обмотке б. В этом случае машина-преобразователь работает как обычный асинхронный двигатель.

20 От выпрямителей 4 во всех трех фазах оомотки 8 протекает выпрямленный ток, который создает магнитное поле, неподвижное относительно статора и имеющее число пар полюсов равное 3 Рг (P> — число пар полюсов

25 обмотки 8) .

Последнее поясняется фиг. 2 и 3, На фиг. 2 показаны направления выпрямленного тока, протекающего по обмоткам

Х вЂ” Л, У вЂ” В, Z — С и создающего три м.д.с..

30 Первые гармонические этих м. д. с. (фиг. 3) 197742

f =3f 20

Р, Р, fA, fa, fc, совпадая по фазе во времени, сдвинуты в пространстве каждая относительно соседней на 120 . Геометрическая сумма трех таких м. д. с. равна нулю. Третьи гармонические м. д. с. fA f B fG совпадают по фазе во времени и сдвинуты в пространстве на 120 3=360, т. е. налагаются друг на друга.

Число пар полюсов третьей гармонической и. д. с. в три раза больше, чем первой пармонической.

Таким образом, выпрямленный ток при протекании в двухполюсной трехфазной обмотке создает шестиполюсное постоянное поле.

Магнитное поле выпрямленного тока во вращающейся обмотке ротора 2 наводит э. д. с, частотой.

P2 .nÐ Р2

1вых—

60 60

60 f где n = — — скорость вращения ротора.

Р г

Выходное напряжение преобразователя можно регулировать изменением сопротивления 5 в цепи выпрямленного тока. В бесконтактном преобразователе частоты (фиг. 4) обмотка 7 расположена на статоре 1, а оомотка 8, размещенная на роторе 2, выполнена с тремя параллельными ветвями в каждой фазе; фазы ее замкнуты на вентили 9.

Трехфазная статорная обмотка преобразователя выполняет функции обмотки двигателя, создающей вращающееся магнитное поле от токов сети, и обмотки возбуждения обращенного синхронного генератора, создающей неподвижное относительно статора магнитное поле от выпрямленного тока выпрямителей 4.

Роторная обмотка выполняет функции ко- 40 роткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя, якорной обмотки обращенного синхронного генератора и обмотки возбуждения выходного синхронного генератора.

Полная принципиальная схема обмотки ро- 46 тора представлена на фиг. 5.

При питании обмотки статора трехфазным переменным током частоты f> образуется вращающееся магнитное поле, которое пересекает проводники ротора и наводит в них э.д.с. частоты скольжения. Под действием э. д. с. частоты скольжения катушек токи в последних будут протекать по контурам, образованным параллельными ветвями фазы. При взаимодействии этих токов с вращающимся магнитным полем обмотки статора возникает двигательный вращающий момент.

Геометрическая сумма э.д.с. (так же, как и токов) равна нулю, вследствие чего напряжение частоты скольжения на зажимах фазы 60

А — Х обмотки ротора равно нулю.

Число фаз двигательной части обмотки ротора относительно вращающегося магнитного поля статора равно

m- = m 2 а=ЗХ3=9 2 -Ы—

65 где т †чис фаз двигательной части оомотки ротора; т2 — 3 — число фаз генераторной части обмотки ротора; а=З вЂ” параллельных ветвей фазы генераторной части обмотки ротора.

Шаг обмотки ротора У2 — — т1 — — Зсв, 2 где тг= — — — полюсное деление двигателя;

2Р1

z †чис пазов ротора;

/ 2 — — полюсное деление обращенного

2Рг синхронного генератора.

Начало параллельных ветвей фазы геператорной части роторной обмотки сдвинуты на

Р, 2

2 г — — т1 пазовых делений ротора. При

2 питании трехфазной статорной обмотки выпрямленным током от выпрямителей 4 образуется магнитное поле, неподвижное относительно статора и имеющее число пар полюсов

P2 — 3 Pl.

Магнитное поле обмотки 8 от выпрямленнсго тока наводит во вращающемся роторе э. д. с. ч а сто гой 3f .

Напряжением утроенной частоты 3 f>, питаются выпрямители 9, включенные в нулевую точку обмотки.

Обмотка ротора, таким образом, обтекается выпрямленным током, создающим магнитное поле, неподвижное относительно ротора и имеющее число пар полюсов, равное

Рв=m „P,=9 Р,.

Вращающееся вместе с ротором со скоростью ир магнитное поле с числом пар полюсов Рв, наводит в обмотке 7, имеющей число пар полюсов Р2, э.д. с., частота которой fq пр Р, 60 f, 9 Р, равна f, Р = = 9 -fi °

60 P 60

Предмет изобретения

1. Одномашннный преобразователь частоты с двигательными и генераторными обмотками, расположенными в общей магнитной системе, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции путем исключения обмотки возбуждения г гнератора, входная двигательная обмотка пофазно замкнута через вентили, подключенные через общее регулируемое сопротивление к средней точке, а выходная генераторная обмотка выполнена с числом пар полюсов большим, чем двигательная, в кратное трем число раз.

2. Преобразователь по п. 1, orëè÷àþùèàñÿ тем, что, с целью повышения надежности, выходная генераторная обмотка расположена на статоре, а на роторе размещена фазная обмотка, фазы которой выполнены из трех параллельных ветвей и замкнуты через вентпли на срединою точку.

Приоритет по и. 2 исчислять от 11 октября

1965 г.