Одномашинный асинхронно-синхронный преобразователь частоты Советский патент 1983 года по МПК H02K47/24 

Изобретение относится к электрома Ц1ИННЫМ преобразователям частоты, в которых обмотки разнополюсных двигателя и генератора размещены в общем магнитопроводе. Известен асинхронно-синхронный одномашинный преобразователь частоты содержащий входную с полюсностью р для асинхронного двигателя и выходную с полюсностью Р2 для синхронного генератора обмотки на статоре и две обмотки на роторе - короткозамкт нутую для двигателя и- обмотку возбуждения для генератора, питаемую вы прямленным током через два контактных кольца. Для стабилизации выходного напряжения питание обмотки возбуждения генератора осуществляется через отдельный стабилизирующий тран форматор ClJ. Недостатки такого преобразователя - сложность конструкции и низкое использование активных материаловi Известен также асинхронно-синхрон ный одномашинный преобразователь час тоты, содержащий одну обмотку совмещенного типа на статора, соединенную в две параллельные ветви, начала которых Образуют трехфазные зажимы с полюсностью р для асинхронного двигателя, а концы соедине 1ы в два нулевых вывода с полюсностью ру лмя обращенного синхронного генератора, и одну, обмотку совмещенного типа на роторе, фазы которой выполнены с параллельными ветвями и выведе ны на три контактных кольца для подключения нагрузки. Питание выпрямлен ным током нулевых выводов обмотки статора осуществляется через вентили от отдельного трехфазного трансформатора или от добавочной трехфазной трансформаторной обмотки с полюсностью р., уложенной в пазах статора C2 Недостаток преобразователя - мягкая внешняя характеристика генератора, что снижает использование активных материалов. Известен одномашинный преобразова тель -частоты с неявнополюсными статором и ротором, содержащий на роторе совмещенную обмотку с выводами на три контактных кольца- для подключения нагрузки, а на статоре - две добавочные обмотки и совмещенную обмот ку, соединенную в две. параллельные звезды, начала которых образуют трех фазные зажимы Для полюсности р , а их нулевые точки - два вывода с полюсностью р,.. Каждая добавочная обмо ка выполнена из pg распределенных ка тушечных групп с концентрическими ка тушкар и и для первой доб аврчной обмот-) ки все р группы рбедине ны последовательно, а для второй добавочной обмотки начала всех рд групп соединены в один вывод, а концы через управляемый вентиль в каждой группе в другой вывод, обе добавочные обмотки соединены последовательно и подключены к выводам нулевых точек совмещенной обмотки статора.Каждая уппа добавочных обмоток занимает своими ст6ронами сплошную зону в Z /PaP flf э ось их начальной группы смещена относительно оси 2 2 °- несовмещенной обмотки статора на угол ot 90 - Ч2г против вращения ротора, где определяется коэффициентом мощности генератора при активно-индуктивной нагрузке .3. Известный преобразователь может выполняться с Р2/Р 7/ 3 целое число, что ограничивает область его применения. . . Цель изобретения - расширение области применения преобразователя путем получения отношения p2/P-f - 2. Указанная цель достигается тем, что для одномашинного асинхронносинхронного преобразователя частоты . с неявнополюсными статором и ротором, содержащего на роторе совмещенную обмотку с выводами на три контакт- . ных кольца для подключения нагрузки, а на статоре - две добавочные обмотки и совмещенную, соединенную в две параллельные звезды, начала которых образуют трехфазные зажимы с полюсностью р, а их нулевые точки - два вывода с полюсностью jp-, каждая добавочная обмотка выполнена из одинакового числа распределенных катушечных групп с концентрическими катушками и в первой добавочной обмотке все группы соединены последовательно, во второй - соединены в р2 параллельные ветви с управляемым вентилем в каждой ветви, обе добавочные обмотки соединены последовательно и подключены к Ьыводам нулевых точек совмещенной обмотки статора, причем ось первой группы добавочных обмоток смещена относительно оси 2.р -полюсч ной .несовмещенной обмотки статора на угол с(.цУ190 - Ч2г против вращения ротора, число катушечных групп каждой добавочной обмотки равно 2р2. и каждая их группа занимает своими сторонами сплошную зону в J/p рад, в первой добавочной обмотке ее четные группы включены встречно относительно нечетных, во второй добавочной обмотке группы каждой ветви смещены на 23(/р рад и соединены последовательно-согласно, а в ветвях четные, группы включены встречно относительно нечетных групп, где pj/P 2, р 2, Ч - угол нагрузки генератора. На фиг. 1 показана схема соединений обмоток статора известного преобразователя; на фиг. 2 - схема совмещенной обмотки статора с 1 4/2, выполненной известным способом; -на фиг. 3 - интегральная кривая

несовмещенной (НС.) обмотки с pg 4 при питанииобмотки через нулевые выводы постояннымтоком; нафиг,4 -интеграная кривая НС добавочных обмоток статора, созданная выпрямленным током в обмотках статора ; на фиг. 5 - схе мы добавочных обмоток статора - комг пенсационной (соединения групп пока эаны сплошными линиями) и трансформаторной с управляемыми вентилями в ветвях (срединения групп -пунктирными линиями).

На статоре преобразователя (фиг. уложены совмещенная обмотка 1с трехфазными зажимами СЗ для асинхронного двигателя с. полюсностью р. и нулевыми выводами 0.1 и 02 с пйлюсностью р для синхронного генератора f добавочные обмотки - компенсационная 2 с выводами К1 и . и трансформаторная 3 с .выводами Т1 и Т2, имеющая в каждой ветви управляемые вентили 4. Добавочные обмот.ки соединены последовательно друг с, .другом (к2 с Т1) и подключены к нулевым выводам совмещенной юбмотки (К1 с 02 и Т2 с 01).

На фиг, 2-5 показан пример выполнения обмоток статора предлагаемого преобразователя 50/100 Гц с р 2 и Р2 4 в 48 пазах. Совмещенная обмотка статора (фиг. 2)выполнена известным способом. По отношению к. выводам С1 - СЗ она имеет полюсность Р 2 {верхний ряд -стрелок направлений токов), а к выводам 01 и 02, питаемым выпрямленным током,рд 4 (нижний ряд стрелок направлений то ков). .

;Интегральная кривая постоянной .НС обмотки Fg с Р2 4 построена на ,фиг. 3. Добавочные обмотки статора выполнены каждая из 2р 8. катушечных групп с номерами 1 - 8 с концентрическими катушками и каждая группа занимает своими сторонами сплошную зону в Л/Р2 Л/4 рад (фиг. 5). Для компенсационной обмотки с выводами К1 и группы 1-8 соединены последовательно и четные группы 2,4,6,8, включены встречно относительно нечетных групп 1, 3, 5, 7 (соединений групп показаны сплошными линиями, фиг. 5). Для трансформаторной обмотки с выводами Т1 и Т2, содержащей такие же восемь групп, что и в компенсационной обмотке (группы обозначены теми же номерами со шрихом), группы соединены в pj раллельные ветви и в каждой ветви соединены последовательно согласно р 2 группы, смещенные на 27/р /рад; группы 1 и 5 для первой ветви, группы 2 и б для второй ветви, группы З и 7 для третьей ветви, группы 4 и 8 для четвертой ветви. Начала -групп 1 , З и групп 2 , 4 образуют вывод Т1, а концы групп 5, 7 и начала групп б, 8, соединенные каждая через управляемый вентиль, образуют вывод Т2. Направления постоянной составляющей выпрямленного тока в добавочных обмотках показаны стрелками на фиг. 5, а на фиг.4 построена интегральная кривая НС FH -t- F, созданная этим током. Угол otjf смещения в пространстве оси первой группы добавочнь1х обмоток относительHO оси НС 2р2 8 - полюсного поля совмещенной обмотки статора равен 60 электрических градусов, что примерно соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора с cos Чгг 0,8 ( ).

Управляемые вентили 4 (фиг. 1) позволяют обеспечить автоматическое изменение выпрямленного тока в цепи, образованной добавочными обмотками и совмещенной статорной обмоткой,

и получить жесткую внешнюю характеристику генератора за счет компенсации ее реакции якоря F при помощи компенсационной обмотки 2. Параметры компенсационной обмотки выбираются из условия равенства НС F , + F. FQ

для номинальной нагрузки. Обе добавочные обмотки вместе с совмещенной обмоткой статора участвуют в создании поля возбуждения генератора при холостом ходе, и- постоянная НС F трансформаторной обмотки усиливает НС F| компенсационной обмотки при нагрузке. Эти обстоятельства улучшают использование меди статора и повьзшают энергетические показатели преобразователя.

Компенсационная и тра.нсформаторная дополнительные обмотки выполняются из одинаковых катушечных групп и располагаются в пазах в два слоя: один слой - для катушек компенсационной обмотки, другой - для катушек трансформаторной обмотки; не изолируются одна от другой, так как являются низковольтными. Эти обмотки целесообразно укладывать на дно паза.

ОДНОМАШИННЫЙ АСИНХРОННОСИНХРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С неявнополюсными статором и ротором, содержащий на роторе совмещенную обмотку с выводами на три контактных кольца для подключения нагрузки, а на статоре - две дое авочные обмотки и совмещенную, соединен- ную в две параллельные звезды, начат ла которых, образуют трехфазные заCf CZ СЗ жимы с полюсностью , а их нулевые точки - два вывода с полюсностью каждая дббавочная обМотка выполнена из одинакового числа распределенных катушечных групп, с концентрическими катушками и в первой добавочной обмотке все группы соединены последовательно, во второй - соединены в Р2 параллельные ветви с управляемым вентилем в каждой ветви, обе добавочные . обмотки соединены последовательно и подключены к выводам нулевых точек совмещенной обмотки статора, причем ось первой группы добавочных обмоток смещена относительно оси 2р, - полюсной несовмещенной обмотки статора на § угол ti.0 - 2г против вращения ротора, отличающийся тем, (Л что, с целью расширения области при,менения преобразователя, число катус: шечных групп казкдой добавочной обмотки paiBHo 2р2 и каждая их группа занимает своими сторонами сплсядную зону f рад,в первойдобавочной обмотке четные группы включены встречно относительно нечетных, во второй -добавочной обмотке группы каждой ветви смесл ; щены на 2 Jlf/p рад и соединены послеCXD 1довательно-согласно, а в ветвях чет:ные группы включены встречно относи- . ьо тельно нечетных групп, где Рл/р;. 2, со р,2,У-угол нагрузки генератора. 2Г СП К2 Tf