Синхронно-реактивный преобразователь частоты Советский патент 1984 года по МПК H02K47/24 

t Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам переменного тока, к одномаш ным преобразователям частоты предназначенным для получения переменного тока повышенной частоты, например 200 или 300 Гц, и может найти широкое применение в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве в качестве источников питания ручных электрических машин (электроинструментов) , напримергайковертов, штука турно-затирочных машин и машинок для стрижки овец и т.п. Известны преобразователи частоты тока в виде агрегатов, состоящих из двух отдельных Ыашин (двигателя и генератора), установленных на общем основании, валы которых соединены муфтой. Такие агрегаты сложны, имеют большие габариты и массу. Известны двухмашинные преобразователи частоты, у которых двигатель и генератор имеют общий корпус, в котором размещены их статоры и общий вал, на котором расположены роторы. Так устроен преобразователь частоты тока ИЭ-9405 lj. Недостаткамитаких конструкций являются сложность и высокая трудоемкость изготовления, а также больш эксплуатационная стоимость. Известны одномащинные преобразов тели частоты, у которых двигатель и генератор имеют совмещенные сердечники статора и ротора. На каждом из этих сердечников располагаются по две обмотки и имеются токосъемни с несколькими контактными кольцами и щеткодержатели со щетками, служащие для соединения обмоток ротора с внешней электрической цепью. По такому принципу устроены преобразователи ОП4 - 200 и СПАС - 200 2 . Недостатками таких преобразователей являются высокая трудоемкость изготовления роторных обмоток, боль шие затраты по уходу за машиной и недостаточная надежность. Известен также синхронно-реактив ный преобразователь частоты тока, вторичная частота которого в четное число раз выше первичной, содержащи размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными Числами полюсов, ротор, имеющий переменную магнитную п|зойодимость по диаметральным осям. По такому принц 7 пу устроен преобразователь частоты ИЭ-9403 C3J. Короткозамкнутый ротор этого преобразователя вьтолнен составь ым из магнитного и немагнитного материалов, два стальных шихтованных сегмента залиты алюминием, причем основная его масса не выполняет активной функции, так как заливка является только крепежньм элементом, удерживающим сегменты на роторе. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является синхронногреактивньй преобразователь частоты, вторичная частота которого является четкократной первичной, содержащий размещенные на статоре первичную и. вторичную об|мотки с различными числами полюсов |и набранный из пластин ротор с явновьфаженньгми полюсами j число которых равно р2-1 , при этом длина полюсной дуги одного из них в два раза больше длины остальных полюсов, а расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, равно длине полюсной дуги последнего . Однако использование в конструкции шихтованных сегментов вместо одного пакета существенно усложняет технологию изготовления ротора и увеличивает трудоемкость. Применение первичного алюминия в качестве заливочной массы приводит к повышенному расходу дефицитного металла и увеличивает массу ротора. Для охлаждения преобразоватехш требуется специальный вентилятор. Целью изобретения является улучщение массогабаритных показателей преобразователя и упрощение его конструкции , Поставленная цель достигается тем, что в синхронно-реактивном преобразователе частоты, вторичная частота которого является четнократной первичной, содержащем размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными числами полюсов и набранный из пластин ротор с явновыраженными полюсами, число которых равно Pj- 1, где Р - число пар полюсов вторичной обмотки, при этом длина. полюсной дуги одного из них в два раза больше длины остальных полюсов, а расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, равно длине полюсной дуги последнего, полюса выполнены в виде секторов. вершины которых соединены перемычка ми, причем пластины смещены одна относительно другой в угловом напра лении так, что их радиальные кромки образуют винтовую поверхность. На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь/ продольный разрез на фиг. 2 - то же, поперечный разрез , на фиг. 3 - лист сердечника ро ра для -в-полюсного преобразователя на частоту 200 Гц, на фиг. 4 - лист сердечника ротора для 12-полюсного преобразователя на частоту 300 Гц. На статоре 1 (фиг. 1 и 2) уложен две трехфазные обмотки: первичная двухполюсная (Р 1) обмотка 2 дви гателя и вторичная многополюсная обмотка 3 генератора. Число пар полюсов вторичной обмотки выбирается из соотношения р - р 1 - г. 2-i-, где Р. число пар полюсов вторичной обмотки (оно должно быть четным), частота сети, от которой питается преобразователь требуемая частота вторичной цепи. Сердечник 4 ротора шихтован из стальных листов (фиг. 3 и 4). Лист представляют собой геометрические фигуры с одной осью симметрии, обра зованные секторами, число которых равно Pj - 1. Один из секторов 5 имеет дугу, равную 2V . Остальные секторы 6 и 7 имеют дуги, равные V при этом пара секторов 7, диаметрал Iо-противоположных наибольшему сектору 5, объединена в сегмент с нар ным вырезом 8 по дуге 2. Лист, показанный на фиг. 3 для 8-полюсного преобразователя, -имеет ,- 45 и 2-- 3 сектора при еЛ 90°. Лист, показанный на фиг.4 для 12-полюсного преобразователя, имее пять секторов при t -liO- 30° и 2V 60°. Магнитная проводимость листов одинакова в различных направлениях Наименьшая магнитная проводимость в направлении оси симметрии, а наибольшая - в направлении, перпендикулярном этой оси. На секторах 5-7 имеются пазы 9 о для стержней короткозамкнутой обмотки ротора. Замыкающие кольца 10 показаны на фиг. 1. Сердечник ротора набран с угловым смещением листов относительно центральной оси, поэтому вырезы 8, 11 и 12 в листах образуют наклонные каналы 13, по которым проходит воздух, охлаждающий пребразователь. При этом благодаря наклону каналов создается напор воздуха. Приведенная форма листов обеспечивает возможность работы машины в режиме синхронно-реактивного преобразователя частоты, и при этом отпадает надобность в использовании алюминия в качестве элемента, скрепляющего ротор, упрощается технология изготовления и создаются условия эффективной вентиляции машины. При подключении первичной обмотки -преобразователя к электрической сети с частотой приходит во вращение ротор аналогично ротору трехфазного асинхронного двигателя за счет вращающего момента, созданного взаимодействием магнитно.го поля статора с током, протекающим в стержнях короткозамкнутой обмотки ротора. Затем ротор втягивается в синхронизм, так как ЛРШИЯ наибольшей магнитной проводимости ротора (перпендикулярная оси симметрии листов) в любой момент времени совпадаете: вектором магнитнЬго поля. Благодаря описанной форме листов ротора в магнитном поле машины выделяется высшая гармоническая составляющая, частота которой в 2 (п+1) раза превышает первичную частоту, где п - число секторов . Эта составляющая наводит во |вторичЬой обмотке ЭДС частотой 200 или 300 Гц для представленных на рисунках форм листов ротора. Ротор, имеющий форму шнека, при вращении создает напор, под действием которого образуется поток воздуха, идущий в осевом направлении, охлаждающий сердечники и обмотки преобразователя.

Фиг. 2

S 2ft:

Фиел

Фиг.з

3

11

СИНХРОННО-РЕАКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, вторичная частота которого является четнократной первичной, содержащий размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными числами полюсов и набранный из пластин ротор с явновы- раженными полюсами, число которых равно р2 Д 2 исло пар полюсов вторичной обмотки, при этом длина полюсной дуги одного из них в два раза больше длины остальных полюсов , a расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, равно длине полюсной дуги последнего, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо(Л габаритных показателей и упрощения его конструкции, полюса выполнены в виде секторов, вершины которых соединены перемычками, причем пласти- S ны смещены одна относительно другой в угловом направлении так, что их радиальные кромки образуют винтовую Од поверхность.