Источник питания стабильной частоты Советский патент 1987 года по МПК H02P9/42 

1328923

Изобретение относится к электро- технике, а именно к системам гарантированного электроснабжения с повышенными требованиями и точности поддержания частоты выходного напряжения.

Цель изобретения - увеличение коэффициента полезного действия, уменьшение массы и габаритов, улучшение IQ устойчивости при работе в режиме ма- лых скольжений и приведение электрических машин во вращение от асинхрон- М ного двигателя с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов электричес- 15 их машин,

На чертеже представлена принци- пиальная блок-схема источника питаия стабильной частоты.

М

Источник питания стабильной частоты содержит основную 1 и вспомогательную 2 электрические машины переменного тока двойного питания с объединенными валами роторов, одинаковым числом пар полюсов и двумя обмотками одна из которых статорная, а другая роторная, статический преобразователь 3 частоты, подключенный силовым выходом к выходам первой обмотки вспомогательной электрической машины 2, вторая обмотка которой подключена согласно к роторной обмотке основной электрической машины 1, с выводами 4 статорной обмотки, предназначенными для подключения к потребителям электроэнергии. Валы электрических машин 1 и 2 соединен с валом асинхронного двигателя 5 с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов электрических машин. Источник питания также содержит стабилизатор 6 напряжения, вход которого подключен к выводам 4 статорной обмотки основной электрической машины 1, а выход - к входу статического йреобразователя 3 частоты. Причем вспомогательная электрическая машина 2 выполнена таким образом, чтобы значения ее параметров были связаны со значениями параметров асинхронного двигателя 5 неравенством

М

МПА

М

маг

1 1

,-(р..

где Р число пар полюсов электрических машин 1 и 2 асинхронного двигателя 5j

8г вг

коэффициент полезного действия устройства электроснабжения, рассчитанный без уче- та потерь в асинхронном двигателе 5;

обш,ий коэффициент полезного действия вспомогательной электрической машины 2, статического преобразователя 3 частоты, стабилизатора 6 напряжения

расчетные максимальный момент и критическое скольжение вспомогательной электрической машины 2j

0

5

0

5

0

5

0

М

/МПА

МПА

5

расчетные максимальный момент - и критическое скольжение асинхронного двигателя 5. Источник питания работает следуюш;им образом.

Первая обмотка вспомогательной - электрической машины 2 запитывается напряжением заданной стабильной час- , тоты, снимаемым с силового выхода статического преобразователя 3 частоты. Магнитное поле этой обмотки вращается в одну сторону с валом асинхронного двигателя 5, а также с магнитным полем второй обмотки вспомогательной электрической машины 2 и магнитными полями статорной и роторной обмоток основной электрической машины.

При этом частота врашения магнитного поля роторной обмотки основной электрической машины равна разности частот вращения магнитного поля статора и частоты вращения ротора, умноженной на число пар полюсов вспомогательной электрической машины, а частота вращения магнитного поля обмоток статора основной электрической машины равна заданной частоте и постоянна по величине.

В случае, если число пар полюсов электрических машин не равно числу пар полюсов асинхронного двигателя, элек- : трические машины работают при больших величинах скольжений,что ухудшает энергетические и массогабаритные показатели устройства.

Для обеспечения устойчивой работы устройства при равном числе пар полюсов электрических машин и асинхронного двигателя, когда устройство работает в режиме малых скольжений.

требуется обеспечение постоянной величины напряжения на входе статического преобразователя частоты, что достигается питанием статического преобразователя частоты через стабилизатор напряжения от мощного источника электроэнергии - основной электрической машины. :

В этом случае вспомогательная элек- п трическая машина 2 работает в режиме малых скольжений и если не принять дополнительных мер, выраженных в обеспечении справедливости приведенного неравенства, то вспомогательная элек- :|5 ть, высокий коэффициент полезного трическая машина развивает электро- действия, малые массу и габариты, магнитный момент, близкий по величивенству. Соответственно для выполне неравенства требуется, чтобы цепь в рой обмотки вспомогательной электри кой машины имела достаточно высокие тивное И индуктивное Сопротивлени что может быть достигнуто как уве чением активного и индуктивного с противлений второй обмотки, так и включением в ее цепь резисторов, д селей и т.п.

В этом случае источник питания имеет повышенную устойчивость рабо

не к моменту асинхронного двигателя 5, а мощность, передаваемая вспомогательной машиной, циркулирует по заданному контуру: статорная обмотка основной электрической машины, стабилизатор напряжения, статический преобразователь частоты, вспомогательная электрическая машина. Эта мощность соизмерима с мощностью отдаваемой основной электрической машиной потребителям электроэнергии. Суммарная мощность, вырабатываемая основной электрической машиной, почти в два раза превосходит мощность, передаваемую потребителям электроэнергии что существенно увеличивает массу и габариты устройства. Кроме того, большая величина циркулирующей мощности вызывает значительные потери энергии, что уменьшает коэффициент полезного действия устройства.

Учитывая сказанное, следует ограничить мощность, циркулирующую через вспомогательную электрическую машину При этом целесообразно выполнение следующего условия.

I

Мощность нагрузки устройства при равном числе пар полюсов электрических машин и асинхронного двигателя не должна отличаться от мощности нагрузки устройства при разности числа пар полюсов электрических машин и асинхронного двигателя равной единице. При этом вспомогательная электрическая машина в устройстве с равным числом пар полюсов работает в двигательном режиме, а в устройстве с неравным числом пар полюсов - в генераторном.

Выполнение этого условия обеспечивается подбором, параметров устройства, удовлетворяющих приведенному нерать, высокий коэффициент полезного действия, малые массу и габариты,

венству. Соответственно для выполнения неравенства требуется, чтобы цепь второй обмотки вспомогательной электрической машины имела достаточно высокие активное И индуктивное Сопротивления, что может быть достигнуто как увеличением активного и индуктивного сопротивлений второй обмотки, так и включением в ее цепь резисторов, дросселей и т.п.

В этом случае источник питания имеет повышенную устойчивость рабоормула из об р е т е н и я

Источник питания стабильной частоты, содержащий основную и вспомогательную электрические машины переенного тока двойного питания, с объединенными валами роторов, одинаковым числом пар полюсов и двумя обмотками, одна из которьтх статорная, а другая - роторная, статический преобразователь частоты, подключенньй силовьм выходом к выводам первой обмотки вспомогательной электрической машины, вторая обмотка которой подключена согласно к роторной обмотке основной электрической машины, с выводами статорной обмотки, предназначенными для подключения к потребителям электроэнергии, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента полезного дейст

ВИЯ, уменьшения массы и абаритов, 40 улучшения устойчивости при работе в режиме малых скольжений, дополнительно введен стабилизатор напряжения, вход которого подключен к выводам статорной обмотки основной электри- 45 ческой машины, а выход - к входу статического преобразователя частоты, причем вспомогательная электрическая машина выполнена таким образом, чтобы значения ее параметров и значения па- gQ раметров асинхронного двигателя удовлетворяли неравенству:

«бг

М

МП А

1

1

5

мпА

М

мвг

(Р--),

где Р

- число пар полюсов электрических машин и асинхронного двигателя;

513289236

Ч - коэффициент полезного дей- иег

ствия источника питания, расчетные максимальный мо- рассчитанный без учета по- мент и критическое сколь терь в асинхронном двигате-жение вспомогательной элекле 5 трической машиныj

j - общий коэффициент полезного мпд

действия вспомога тельной мпд расчетные максимальньй мо- электрической машины, ста-мент и критическое скольжетического преобразователяние асинхронного двигателя.

частоты и стабилизатора на- О пряжения

Изобретение относится к электротехнике им.б. исйользовано в системах гарантированного электроснабжения с повышенными требованиями к точности поддержания частоты выходного напряжения. Цель изобретения - увеличение КПД, уменьшение массы и габаритов, улучшение устойчивости работы в режиме малых скольжений и обеспечение приведения эл.машин во вращение от асинхронного двигателя с числом пар полюсов, равным -числу пар полюсов эл. машин. Источник питания состоит из .основной 1 и вспомогательных 2 машин, статического преобразователя частоты 3, асинхронного двигателя (АД) 5. Поставленная цель обеспечивается введением стабилизатора напряжения 6 и выполнением машины 2. т.о., чтобы значения ее параметров и параметров АД удовлетворяли неравенству: МЬГ м мпд 1 1 SMHA мег 7 -(Р+ -) , где Р - число пар полюсов эл. машин и АД; ч - КПД источника без учета потерь в АД} 1 - общий КПД машины 2, статического преобразователя частоты и стабилизатора напряжения; М и S|,gp - расчетные макс, момент и критическое скольжение машины 2; М„,,, и 8.,„. - расчетные макс, момент и критическое скольжение АД. 1 нл. с (Л ьэ