Устройство для преобразования постоянного тока в трехфазный переменный Советский патент 1986 года по МПК H02M7/60 

10

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям постоянного тока в переменный, и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное, регулируемое по частоте.

Цель Изобретения - упрощение конструкции и увеличение долговечности работы.

Ка фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для преобразования постоянного тока в трехфазный переменный; на фиг,2 - механическая часть 5 статора и ротора устройства; на фиг.З - токи в трех фазах механического инвертора при активной нагрузке; на фиг.4 - зависимость тока от времени в одной из фаз при подключении 20 к механическому инвертору в качестве нагрузки асинхронного двигателя.

Устройство для преобразования постоянного тока в трехфазный переменный

со щетками 10, а вторая пара щеток 1 контактирует с кольцами 11 и 12 и электрически соединена с клеммами источника постоянного тока. 5 Вал 5 механического инвертора и вал 19 дополнительного механического инвертора механически связаны посред ством редуктора, например фрикцион- ного, состоящего из колес 20 и 21, причем радиус колеса 21 в два раза |больше радиуса колеса 20. При этом передаточное отношение редуктора равно

1

J

2,

где п - скорость вращения ротора механического инвертора; Пл - скорость вращения ротора дополнительного механического инвертора.

В корпус 1 заливается электропроводящая жидкость, для чего в крьшпсе 22 корпуса I имеется отверстие с

содержит механический инвертор, имею- 25 трубкой 23 для поступления в корпус

щий статор в виде цилиндрического корпуса 1 из незлектропроводного материала, в котором установлены под углом 120 друг относительно друга статор- ные электроды 2-4,,выполненные из материала с высокой химической стойкостью, например графита или титана рутенированного. На валу 5 закреплен ротор в виде цилиндрического корпуса 6 из неэлектропроводного материала, в котором установлены диаметрально противоположно роторные электроды 7 и 8, вьтолненные, например, из графита или титана рутенированного. Кроме того, на валу 5 установлена пара кон- тактных электропроводных колец 9 с подключенными к ним неподвижными щеточными узлами 10, причем каждое кольцо 9 электрически связано р электродами 7 и 8 соответственно.

Устройство для преобразования постояннаго тока в трехфазньй переменный содержит также дополнительный механический однофазный инвертор, имеющий на роторе два электропроводных кольца II и 12, соединенных электрически с электропроводными полукольцами 13 и 14, размещенными на изолированном барабане 15. На статоре дополнительного инвертора имеется две пары щеток 16 - 18. Одна пара щеток 16 и 17 контактирует с полукольцами 13 и 14 и соединена электрически

10

5 20

41387г

со щетками 10, а вторая пара щеток 18 контактирует с кольцами 11 и 12 и электрически соединена с клеммами источника постоянного тока. 5 Вал 5 механического инвертора и вал 19 дополнительного механического инвертора механически связаны посредством редуктора, например фрикцион- ного, состоящего из колес 20 и 21, причем радиус колеса 21 в два раза |больше радиуса колеса 20. При этом передаточное отношение редуктора равно

1

J

2,

где п - скорость вращения ротора механического инвертора; Пл - скорость вращения ротора дополнительного механического инвертора.

В корпус 1 заливается электропроводящая жидкость, для чего в крьшпсе 22 корпуса I имеется отверстие с

жидкости, а в днище корпуса находится отверстие с трубкой 24 для отвода жидкости. В качестве электропроводящей жидкости может использоваться, например, природная пресная вода или вода с добавками поваренной соли, кальцинированной соды и т.д.

Вал 5 связан с приводным дви1;ателем постоянного тока небольщой мощности (не показан), установлен на подшипниковом угле 25 и опирается на упор 26.

Статорные электроды 2-4 механического инвертора подключены к трехфазной статорной обмотке 27 асинхронного двигателя.

При подаче электропроводящей жидкости через трубку 23 оно заполняет зазор, не превышающий 1 мм, между корпусами 1 и 6. Протекая через зазор под некоторым давлением, вода выходит через трубку 24. В зазор устанавливается постоянный уровень воды, покрывающей электроды. При включении приводного двигателя ротор 6 приходит во вращение. При подключении источника питания к щеткам 18 напряжение через кольца П и 12 подается на полукольца 13 и 14. С последних напряжение снимается щетками 16 и 17 и через щетки 10 подается на кольца 9, с которых поступает на электроды 7 и 8. При этом,, например, от электрода 8 к электроду 7 начи

3124

нает протекать электрический ток, например, по цепи: электрод 8, вода в зазоре между электродами 8 и 3, электрод 3, ртаторные обмотки 27 асинхронного двигателя, электрод 2, вода s в зазоре между электродами 2 и 7, электрод 7. По мере того, как роторный электрод 7 сдвигается, например вправо от статорного электрода 2, резко увеличивается электрическое tO сопротивление водяного промежутка между электродами 2 и 7 и ток в электрической цепи начинает снижаться. Наименьшее значение тока через электроды 7 и 8 будет в тот момент,, ког- 15 да электрод 7 достигнет среднего положения между электродами 2 и 4. В этот момент сопротивление водяного промежутка между роторным электродом 7 и.статорными электродами 2 и 4 20 наибольшее и величина тока, протекаю- ; щего через электроды 7 и 8, мала. Затем электрод 7 начинает приближаться к электроду 4 и через электроды 7 и 8 начинает протекать возрастаю- 25 щий ток и т.д. По мере того, , как роторные электроды 7 и 8 приближаются к статорным электродам 2-4 ток через те статорные электроды, напротив которых располагаются в зо данный момент времени роторные электроды j увеличивается и наоборот. По- , лярность тока через статорные электроды меняется с частотой, равной скорости чередования роторных электродов, проходящих мимо статориых электродов (фиг.3).

Наличие в качестве нагрузки ннвер-, тора статорных обмоток асинхронного двигателя, обладающих значительной 40 индуктивностью, сглаживает форму кривой тока в фазах (фиг,4/,

Переменный по направлению ток, протекающий через электрод, находящийся в электропроводящей жидкости, 5 разрушает поверхность электрода во много раз меньщей степени, чем постоянный по направлению ток, Таким образом, чтобы уменьшить снашиваемость роторных электродов, необходимо ме- 50 нять полярность напряжения на этих электродах, а следовательно, и направление тока через них.

Переключение полярности напряжения на электродах 7 и 8 производится 55 с помощью дополнительного механического инвертора, осуществляющего смену полярности напряжения на электродах

35

s tO 15 20 5 о ,

0

5 0

5

5

3874

один раз через каждый оборот ротора 6, Более частая смена полярности приводит к резкому ухудшению формы кривой переменного тока, подаваемого со стороны электродов 2 - 4 на нагрузку. Наоборот уменьшение частоты изменения полярности напряжения на роторных электродах приводит к ускорению сна- шиваемости этих электродов, так как разрушение электродов в электропроводящей жидкости замедляется при увеличении частоты протекающего через них переменнрго тока.

Барабан 15 на валу 19 вращается в два раза медленнее, чем ротор 6, за счет понижения оборотов с помощью редуктора, выполненного на колесах 20 и 21. При этом осуществляется переключение щеток 16 и 17 с одного полукольца 13 на другое 14 один раз за полный оборот ротора 6, В этом случае меняется полярность напряжения на щетках 16 и 17, а следовательно, и на электродах 7 и 8. Положение ротора 6 относительно статора 1 и положение щеток 16 и 17 относительно полуколец 13 и 14 синхронизировано так, что в момент перехода щеток с одного полукольца на другое один из электродов ротора находится строго посередине между соседними электродами статора, т.е, в таком положении, когда сопротивление жидкостного промежутка между роторным и статорными электродами наибольшее и ток, протекающий через электроды, минимальный. При этом коммутация щеток 16 и 17 осуществляется без искры.

В качестве вспомогательного инвертора можно использовать и другие ти-, пы коммутаторов, например, тиристор- ный двухполупериодный мост с принудительной коммутацией с синхронным переключением тиристоров в моменты, когда сопротивление в цепи основного инвертора максимально и ток через тиристорный мост минимальный.

Переключение полярности электродов 7,и 8 каждый период приводит к тому, что через эти электроды протекает переменный ток с частотой в два раза меньшей частоты вращения ротора. При этом резко замедляются электрохимические процессы около ротор- анодного и катодного электродов и затормаживаются окисление и разрушение анодного и катодного электро-

дов, .а также отложение солеи на ка- годном электроде.

Через статорные электроды также проходит переменный ток, и снашивание статорных электродов минимально.

Роторные и статорные электроды вьшолняйтся из графита, титана или стали,

Наличие дополнительного инвертора, включенного между механическим инвертором и источником постоянного тока, позволяет подавать на роторные электроды напряжение переменной полярности, что обеспечивает протекание через роторные электроды переменного тока, а это в свою очередь замедляет снаши- ваемость роторных электродов, В результате можно отказаться от дорогостоящей и дефицитной платины и выполнять электроды из дешевых материалов, таких как графит, титан, сталь, В результате уменьшения снашиваемости электродов повьшается долговечность работы устройства для преобразования постоянного тока в трехфазный переменный и снижается его стоимость .

10

41387 ,

Формулаизобретения

Устройство для пр.еобразования постоянного тока в трехфазный переменный, содержащее механический инвер- 5 тор со статором с тремя электродами и ротором с двумя электродами, соединенными с кольцами и-щетки,-контак- тирующие с кольцами, электропроводящую жидкость в зазоре, приводной двигатель, соединенный с ротором механически, источник постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения долговечности работы, в нем установлен дополнительный механический однофазный инвертор, содержащий на роторе кольца, соединенные с полукольцами, а на статоре две пары ще- ток, одна из которых контактирует с полукольцами и соединена с щетками механического инвертора, вторая пара контактирует с кольцами дополнительного инвертора и соединена с клеммами источника постоянного тока, и редуктор, соединяющий валы роторов механического, инвертора и дополнительного инвертора, причем передаточное отношение i редуктора равно двум. .

15

20

25

77

21

19

tpuz./

2f

-Zif

1А/ЛЛ7 ЛА

Фиг.2

t,

A

/ЛЛ7

ЛЛ ЛА

Изобретение относится к преобразовательной технике,-а именно к преобразователям постоянного тока в переменный. Целью изобретения является упрощение конструкции и увеличение долговечности работы. Устройство (у) содержит механический инвертор со статором и ротором с. электродами, соединенными с кольцами, и щетки. В зазоре У. помещена электропроводящая жидкость. У дополнительно снабжено механическим .однофазным инвертором (и), на роторе которого размещены кольца, соединенные с полукольцами. На статоре И установлены две пары щеток , одна из которых контактирует с полукольцами и соединена со щетками механического инвертора. Вторая пара щеток контактирует с кольцами дополнительного инвертора и соединена с клеммами источника постоянного тока. Валы роторов механического И и дополнительного соединены редуктором, передаточное отношение которого равно 2. Наличие дополнительного И позволяет подавать на роторные электроды напряжение переменной полярности, что обеспечивает протекание переменного тока по электродам,, что замедляет снашиваемость электродов. 4 ил. g (Л 00 00

Составитель A. Кецарис Редактор E. Копча Техред Л.Олейник Корректорам. Демчикг

Заказ 3608/51 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.