Устройство для получения N-фазного тока стабильной частоты Советский патент 1990 года по МПК H02M5/48 

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к генераторам переменного тока, и может быть использовано в народном хозяйстве, где необходимо обеспечить потребителей током стабильной частоты при переменной частоте вращения автономных генераторов, в частности в авиационных, судовых и ветроустановках.

Целью изобретения является улучшение технологичности.

На чертеже изображено устройство для получения га-фазного тока стабильной частоты, оно содержит два жестко связанных m-п.-фазных генератора 1 и 2, обмотки возбуждения которых на схеме

представлены трехфазными параллельно соединенными обмотками со встречным порядком чередования фаз, подклю- ;ченными к маломощному источнику 3 заданной частоты, а якорные обмотки через коммутаторы 4-6 связаны с нагрузкой 7. Фазные обмотки якорей генераторов в количестве ггьп соединены в m групп, каждая из которых представляет п-фазную симметричную систему, причем концы каждой группы соединены с коммутатором данной фазы нагрузки.

Фазы якоря первого генератора с номерами (N-1)ra+(M-1)«n+I,.п п подсоединены к началам сраз якоря второго генератора с номерами + (N-1)ra-(M-1)n+I.. ra-n, где ,2,3,... m - порядковый номер фазной группы, Ne1,d,3,...,n - порядковый номер фазы в группе, при )т.п, при К .(К2)0 и для остальных значений KjXK) для любых , . Коммутаторы 4-6 состоят из двух п-фаз- ных управляемых выпрямительных схем, включенных параллельно и встречно друг другу. Устройство для получения m-фазного тока стабильной частоты работает следующим образом.

В генераторе 1 круговой магнитный поток, создаваемый обмоткой возбужде- ния, вращается согласно с направлением вращения индуктора и в якорной обмотке наводится ЭДС с частотой f t

f +f., где f. Ј;- - частота враще- OB ьи

шя, f 6 - частота возбуждения.

В генераторе 2 ь-дгнитный поток,, создаваемый обмоткой возбуждения, оащается в направлении, 1ротивопо- ожкг-4 индуктору. В ---о ялорг-ых обмо 7 ках наводятся ЭДС с частотой f- fa-f8 При последовательном соединении якор- ых обмоток генераторов 1 и 2 ЭДС суммируются и на выходе получают ЭДС с несущей частотой f ,5 (f 1+f 2) модулированную частотой ,5(f,-fг)

fb

Напряжения фазных обмоток в генераторе 1 равны

U,, Um sinCuio+Ug) t;

u« sUTnsinC(w0+we)

U U sinCtuV) t-2fy ;

Uk Um sin(w0 + wa) t-dC-Dt J ,

2f

где u., угол фазового сдвига

m.n

соседних фаз, К - порядковый номер фазы.Напряжение фазных обмоток генератора 2 может быть представлено в аналогичном виде. Суммарное напряжение при последовательном соединении фазы К 1 генератора 1 и фазы К 2 генератора 2 будет равно

UCtbU sinCCWj+CUj) t-(Kr1)yt

+Um sin tCuy-u t-CK -l). t 2U№sin u,,t- ) coa tWfrt.

Kjl$t v J.

При выборе величины п при заданном числе фаз нагрузки m необходимо соблюдать условие симметрии kaK пьп-фазной

Q

5

0

5 9

5

обмотки якоря, так и каждой из п-фаз- ных оОмоток.

Исходя из этих условий можно получить общие закономерности для опре- v деления порядкового номера фаз генераторов 1 и 2, включаемых в каждую группу. Для генератора 1 порядковые номера фазных обмоток выбираются по закону

К ., 1+(N-1) чп+(М-1), n+I-m-п.

Порядковые номера фазных обмоток генератора 2, включаемых- последовательно с обмотками генератора 1, выбираются по закону

K I+CN-Om-CM-O n+I.m.n, где ,2,...,m - порядковый номер

фазной группы;

N 1,2,...,п - порядковый номер фазь1 в п-фазной группе.

при К1(К )т п, при Kf(K2);0, для остальных значений К ( 2) для любых ,

Составляющая 1тпв выражениях К, и К г неооходима для получения номеров положительных и меньше величины m-n.

При выполнении этих условий суммарное фазное напряжение якорных обмоток генераторов 1 и 2 в общем виде будет равно

UM|4/t; 2U sin (w0t+tlra.n-(N-1)m3)- )tcos(.w6t-(.M-1)n ч ф)Если учесть, что ф(.2 |Г/т п и Ц, xlm-n l 2fi, TO полученное выражение может быть записано

71 UM t 2UrosinKt-(N-1)-i

jccostuJ6t-(M-1) --,

т.е. в каждой группе (M const) биения во всех п фазах групп будут синфазные, а ЭДС фаз группы по несущей частоте будут симметричны и сдвинуты на фазный угол электрических радиан.

С другой стороны узлы биений ЭДС одноименных фаз (N constJ групп будут симметрично сдвинуты на постоянный фазный угол 2iT/m.

При и (фиг.1) в первую группу в двенадцатифазной системе обмоток генераторов 1 и 2 объединяются фазы

0

5

5

к«1 К. 1 + (N-r m+I-m (

(Т N L N

+Im-n; K,,rteKiirf 1,4,7JO.

Величину I принимаем равной О,

так как К1 и К- больше нуля и меньше .

Во вторую группу объединяются фазные обмотки генератора 1

Kt2 + ( m+n+I-ra-n 5+3(N-1) + +1- т-.п.

15

Получаем номера фаз К 5, К

9, К,

Hi

К т-8

+ (N-1)m-n+I-m-n -3+3(N-U +

4Z3 11, К1г+ 14. Поскольку величины KiЈ, Kf7l и Kfl3 больше 0 и меньше m-n принимаем , и . Величина К н п,поэтому согласно сформулированному пра- вилу следует принять . Новая величина Кm 14-1-3-4 2.

Номера обмоток генератора 2 объединяются во вторую группу обмоток .

V

+1-т.п.

Получаем номера фаз второго генератора , , Кг-гэ 3, Кг14 6 для . Так как К1а,0 и принимаем и получаем номера К17, -3+Ь и К 1га 0+1-3-4 12. Вели- чины К и К остаются без .изменения.

В третью группу объединяются фазные обмотки генератора 1.

1 + (N-1) .ra+2n+I.m. + ( +

+1 -m-n.

Номера обмоток генератора 1, объединяющиеся в третью группу обмоток,

Kf3, 9 К, ,

Так как и Kt347in.n принимаем и получаем номера , К ,6 Номера обмоток генератора 2, объединяющиеся в третью группу обмоток ,

К{3 + (N-1 )ra-2n+Im + (N-1) - 3,

т.е.

Для определения правильных значени ,К ,Кг3 г и К153 принимаем , получаем

, , , К .

Количество фаз нагрузки m задается техническими требованиями установки, а число фазных обмоток в группе п выбирается исходя из соображений технологичности.

Проверка технологичности проводит ся по двум критериям - возможности размещения симметричной т«п-фазной обмотки при заданном числе пазов Z

е

1577019

генераторов

1 и 2, что проверяется по

5

условию 2pn}-n q Z, и условию размещения симметричных га«п-фазнь:х систем в независимых фазных зонах, что обеспечивает укладку в пазах якоря только двух сторон секций соответствующих двухслойной обмотке или одной стороны /цж однослойной. Последнее условие выполняется при , где ,2,3,.

При условия выполняются при следующих сочетаниях фаз.

Первая группа ()

.7- Вторая группа ()

,7,1 и ,1,4. Третья группа ()

К

13N

7,1,4, ,7,1;

Обеспечение условия симметрии по фазам нагрузки и в группе каждой фазы при возможно только при укладке секций разных фаз в одних и тех же пазах, что снижает технологичность и ухудшает коэффициент заполнения паза.

Формула изобретения

Устройство для получения т фазного тока стабильной частоты, содержащее приводной двигатель и два генератора, установленных на общем валу, обмотки возбуждения которых выполнены многофазными, соединены между собой последовательно или параллельно с обратным порядком чередования фаз и подключены к маломощному источнику напряжения стабильной частоты, якорные обмотки каждого из генераторов содержат mm фаз с номерами от 1 до m-n, объединенных в га фазных групп, каждая из га фазных групп n-фазных обмоток первой машины соединена в звезду, начала каждой из m-n-фазных групп якорной обмотки второго генератора соединены с од

ноименными концами якорной обмотки первого генератора, причем фазы m+1-й группы фаз сдвинуты относительно одноименных фаз га-й группы фаз, концы каждой тп-й группы фаз подключены к полупроводниковому коммутатору, отличающееся тем, что, с целью улучшения технологичности устройства, концы фаз с номерами K,1+(N-1)m+ + (M-1)-n+I1. m-n первого генератора подсоединены к началам фаз с номерами (N-1) -ra-(M-l) .-n второго генератора, где ,2,...,ш - порядковый номер группы фаз, ,2,...,n - порядковый номер фазы в группе фаз,

при К,га-.п, при , I, для остальных значений Kt

и К Ј для любых значений , n$2, n не кратно т.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение технологичности. Устройство содержит два жестко связанных генератора, фазные обмотки возбуждения которых подсоединяются к маломощному источнику напряжения стабильной частоты, а якорные обмотки расщеплены на групп по числу фаз нагрузки, соединены последовательно между собой и через полупроводниковые коммутаторы подключены к нагрузке. Для улучшения технологичности устройства предлагается якорные обмотки обоих машин выполнить симметричными M .N фазными (N≠I .M, где I = 1,2,...), концы фаз первого генератора с номерами K 1 = 1+(N-1)M+(M-1) .N+J .M .N подсоединить к началам фаз второго генератора с номерами K 2 = 1+(N-1) .M-(M-1) .N+J .M .N где M = 1,2,3,..., M - порядковый номер фазной группы, N = 1,2,3,...,N - порядковый номер фазы в группе, J = -1 при K 1(K 2)μ .N J = 1 при K 1(K 2)≤0 и J=0 для остальных значений K 1(K 2) для любых M≠2 и N≠2. 1 ил.