Преобразователь числа фаз

 

Изобретения относится к электротехнике и предназначено для преобразования однофазного напряжения в симметричное многофазное. Сущность изобретения: преобразователь числа фаз выполнен в виде асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и содержит одну первичную обмотку с выводами 1, и две вторичные обмотки с выводами 3,6 и 5,2. Все обмотки расположены на статоре под углом 120° относительно друг друга. Вторичные обмотки соединены между собой, их точка соединения и свободные выводы являются выводами для подключения нагрузки. Кроме того предусмотрены средства запуска двигателя. 3 ил.

Настоящее изобретение относится к электромеханическим преобразователям переменного тока в переменный, а точнее к преобразователям однофазного напряжения в симметричное многофазное.

В литературе описаны устройства, предназначенные для преобразования однофазного напряжения в многофазное, использующие реактивные элементы [1].

Известен также преобразователь числа фаз, выполненный в виде асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, содержащий первичную и несколько вторичных обмоток, расположенных на статоре [2].

Недостатком указанного устройства является то, что оно является специальной электрической машиной, содержащей пять обмоток, из которых по крайней мере три имеют различные параметры, причем первичная обмотка включает в себя фактически две однофазные обмотки, сдвинутые друг относительно друга в пространстве на 90^о, а вторичная - три обмотки, сдвинутые друг относительно друга на 120^о. Такая машина требует специальной усложненной технологии изготовления.

Целью настоящего изобретения является унификация используемого оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что первичная и вторичные обмотки расположены в пространстве под углом 120^о, при этом вторичные обмотки соединены между собой, и их точка соединения и свободные выводы являются выводами для подключения нагрузки, кроме того введены средства запуска двигателя.

На фиг. 1 изображена схема подключения нагрузки к двигателю-преобразователю; на фиг.2 - осциллограммы линейных напряжений на входе и выходе преобразователя; на фиг.3 - векторная диаграмма напряжений на выходе преобразователя.

Многофазный асинхронный двигатель, с короткозамкнутым ротором, как обычно, имеет число статорных обмоток, равное числу фаз, (например на фиг.1 представлен простейший из многофазных - трехфазный двигатель с обмотками 1-4; 2-5; 3-6).

При однофазном включении двигателя (обмотка 1-4) в однофазную сеть переменного тока и кратковременном приложении крутящего момента к валу в какую-либо сторону от вращателя, используемого в качестве средства запуска, он начинает вращаться в эту сторону с частотой вращения ω, равной циклической частоте однофазного напряжения. За счет пульсирующего поля статора при вращении ротора в обмотке последнего наводится ЭДС и возникает ток, который создает пульсирующий поток реакции ротора, направленный перпендикулярно потоку статора. Оба потока равны, изменяются с одинаковой частотой, сдвинуты в пространстве на угол 90^о и, что особенно важно, - сдвинуты на такой же угол во времени, а потому совместно образуют круговое вращающееся поле, имеющее то же направление вращения, что и вал двигателя. Это поле наводит в обмотках статора соответствующие ЭДС в той последовательности, в которой располагаются обмотки по направлению вращения вала. Оставшиеся обмотки (в нашем случае 2-5 и 3-6) соединяются согласно последовательно в разомкнутый многоугольник, в котором отсутствует только сторона, соответствующая обмотке, включенной в сеть (в нашем случае 1-4).

В каждой из обмоток разомкнутого многоугольника и на зажимах, соответствующих отсутствующей обмотке, наводятся ЭДС. Обмотки, составляющие разомкнутый многоугольник, можно считать вторичными. С вторичных обмоток может быть снята симметричная система выходных напряжений преобразователя, осциллограммы которых представлены на фиг.2 (U₂₅; U₃₆; U₆₂), там же представлена осциллограмма входного напряжения U₁₄. Соответствующая векторная диаграмма напряжений на нагрузке изображена на фиг.3. Под нагрузкой (пунктир) в пределах, допустимых по ГОСТ 13109-67 отклонений напряжения, симметрия сохраняется. Гладкий характер осциллограмм свидетельствует об отсутствии высших гармоник. С изменением частоты и напряжения характер симметрии не изменяется т. к. наводимая в каждой обмотке ЭДС пропорциональна частоте и величине потока, поток вращающегося поля в свою очередь пропорционален напряжению. Таким образом с изменением частоты и напряжения ЭДС во вторичных обмотках изменяются одновременно.

Применение преобразователя фаз, выполненного в виде асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, содержащего одну первичную и две вторичные обмотки, расположенные на статоре под углом 120^о, причем так, что вторичные обмотки соединены между собой и их точка соединения, а также свободные выводы являются выводами для подключения нагрузки, снабженного средствами запуска, стало возможным благодаря способности асинхронного двигателя образовывать при однофазном включении круговое поле за счет пульсирующего поля статора и сдвинутого от него по фазе в пространстве и во времени на 90^о поля реакции ротора.

Предложение использовать многофазный серийный асинхронный двигатель в качестве преобразователя фаз имеет преимущества за счет того, что все обмотки идентичны и это в свою очередь позволяет унифицировать технологическое оборудование, используемое в производстве этих машин.

Использование многофазного асинхронного двигателя в качестве преобразователя однофазного напряжения в симметричное многофазное благодаря широкой распространенности асинхронных двигателей позволит устранить расходы на разработку, изготовление, отладку и совершенствование устройств, преобразующих однофазное напряжение в симметричное многофазное, что даст экономию в народном хозяйстве и особенно удобным может оказаться в быту.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛА ФАЗ, выполненный в виде асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, содержащий одну первичную и две вторичные обмотки, расположенные на статоре, отличающийся тем, что, с целью унификации используемого оборудования, первичная и вторичные обмотки расположены в пространстве под углом 120^o, при этом вторичные обмотки соединены между собой, а их точка соединения, а также свободные выводы являются выводами для подключения нагрузки, кроме того введены средства запуска двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3