Асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты Советский патент 1992 года по МПК H02K47/24 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть применено в бесконтактных преобразователях частоты, у которых совмещены магнитопроводы генератора и двигателя.

Известен бесконтактный синхронный генератор каскадного типа, который имеет на статоре трехфазную 2р1-полюсную якорную обмотку и 2р2-полюсную однофазную обмотку возбуждения, на роторе - совмещенную 2р1/2р2-полюсную обмотку, которая состоит из pi + р2 концентрических короткоэамкнутых катушечных групп, расположенных друг от друга на расстоянии 2 л(рг+ Р2) и имеющих шаг катушек меньше 2 Jr/(pi + до), где л- угол в радианах геометрических. Генератор приводится во враще- ние приводным двигателем, который

расположен на отдельном магнитопроводе и может быть асинхронным, имеющим число полюсов 2рз.

Однако при таком выполнении роторной обмотки она имеет низкие обмоточные коэффициенты, ухудшающие энергетические и массогабаритные показатели генератора.

Известен бесконтактный синхронный генератор каскадного типа, который имеет на статоре 2pi и 2р2-полюсные обмотки (они могут быть совмещены), на роторе - совмещенную 2р1/2р2-полюсную обмотку, которая выполнена по типу беличьей клетки и состоит из pi + Р2 стержней, на концах замкнутых короткозамыкающими кольцами. Роторная обмотка генератора является простой по выполнению, надежной и имеет высокие значения обмоточных коэффициентов

Ј

Сл

по двум рабочим гармоникам К0б.1 . К0б.2 - O.865.

Недостатком известного генератора является необходимость двух отдельных маг- нитопроводов при использовании синхронного бесконтактного генератора в качестве преобразователя частоты, что увеличивает габариты и массу устройства.

Известный асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты, в котором совмещены магнитопроводы генератора и двигателя, на статоре расположены трехфазная 2р1-полюсная якорная обмотка синхронного генератора и 2р2-полюсная обмотка возбуждения, а также трехфазная 2рз-полюсная обмотка асинхронного двигателя, на роторе - совмещенная 2р1/2р2/2рз- полюсная, короткозамкнутая, выполненная по типу беличьей клетки обмотка, число стержней которой равно pi + Р2. Дополнительно на роторе может быть расположено pi + P2 короткозамкнутых стержневых катушек.

Недостатком этого преобразователя является ограниченность применения, так как у преобразователей на частоту выходного напряжения 400-800 Гц число стержней роторной обмотки pi + Р2 является недостаточным для создания необходимой величины вращающего момента, из-за чего наблюдается увеличенное скольжение ротора и вследствие этого увеличенные потери, а также сложность изготовления, заключающаяся в том, что стержни должны быть изолированы от железа ротора и поэтому заливкой пазов расплавленным алюминием выполнены быть не могут, следовательно, могут быть изготовлены только сваркой отдельных медных стержней с короткозамыкающими кольцами, что весьма трудоемко.

Целью изобретения является увеличение КПД асинхронно-синхронных бесконтактных преобразователей частоты за счет уменьшения скольжения, а также упрощение изготовления роторной обмотки.

Эта цель достигается тем, что у асинхронно-синхронного преобразователя часто- ты с совмещенным магнитопроводом генератора и двигателя, содержащим статор с трехфазной 2р1-полюсной якорной обмоткой генератора, однофазной 2р2-полюсной обмоткой возбуждения и трехфазной 2рз-полюсной обмоткой двигателя, ротор с короткозамкнутой совмещенной 2р1/2р2/2рз-полюсной обмоткой, обмотка ротора выполнена в 48т пазах, короткозам- кнутые катушки с шагом у 12т уложены начальными сторонами в пазы 1 + 6km, 2 + 6km, 3 + 6km, (4 + 6km) (m-1), (5 + 6km) (m-1),

(6 + 6km) (m - 1), короткозамкнутые катушки с шагом у 2m уложены начальными сторонами в пазы 1+3mn, (2+3mnXm-1), где k 0, 1,4, 5, m 1,2. n 1,3,5.7.9, 11. 13,

15, pi 2, P2 6. рз 1.

На фиг. 1 изображена совмещенная 2pi/2p2/ 2рз-полюсная обмотка для 2pi 4, 2р2 12, 2рз 2, выполненная на числе пазов z 48; на фиг. 2 - 2р2-полюсное поле

0 возбуждения; на фиг. 3 - МДС, созданная роторной обмоткой; на фиг. 4 - известная роторная обмотка, состоящая из pi + р2 стержней и дополнительных короткозамкнутых стержневых катушек, создающих та5 кую же МДС.

Преобразователь состоит из статора и ротора. На статоре расположены три обмотки; трехфазная 2р1-полюсная генераторная обмотка, 2pi 4, однофазная 2р2-лолюсная

0 обмотка возбуждения, 2р2 12, питаемая постоянным током, и трехфазная 2рз-по- л юс на я двигательная обмотка, у которой число полюсов 2рз 3. .

При этом возможно совместить одно5 фазную 2р2-полюсную обмотку с трехфазной 2рз-полюсной, что упрощает изготовление, так как уменьшается число отдельных обмоток на статоре.

Обмотку ротора для 2рз 2 выполняют

0 в 48 пазах. Обмотка ротора состоит из отдельных короткозамкнутых катушек с шагом у -12, уложенных начальными сторонами в пазы 1 + 6k, 2 + 6k, 3 + 6k (фиг. 1), где k 0, 1, 4. 5. и короткозамкнутых катушек с шагом у 2.

5 уложенных начальными сторонами в пазы 1 + 3п, где п 1,3,5, 7,9. 11. 13, 15.

Показанная на фиг. 1 обмотка для ротора числом пазов z - 48 (рз 1) состоит из 12 больших отдельных короткозамкнутых кату0 шек. сгруппированных в 4 катушечные группы, по 3 катушки в группе, выполненных с шагом у 12 и уложенных начальными сторонами в пазы 1 + 6k. 2 + 6k, 3 + 6k, где k О, 1,4,5 и 8 малых короткозамкнутых катушек.

5 выполненных с шагом у 2 и уложенных начальными сторонами в пазы 1 + Зп, где п 1, 3, 5, 7, 9, 11. 13, 15. Для повышения коэффициента заполнения паза катушки выполняют из голого и прямоугольного прово0 да с последующим изолированием от железа ротора пазовой изоляцией и друг от друга лобовой изоляцией. Начало и конец каждой катушки спаивается припоем.

Преобразователь частоты работает сле5 дующим образом.

2рз-Полюсное поле входной двигательной Обмотки наводит в больших катушках роторной обмотки ЭДС, под действием которых по обмотке текут токи, создающие совместно с 2рз-полюсным полем вращающий момент, и ротор приходит во вращение с частотой вращения п ni(1-s), где s - скольжение ротора, щ - частота вращения 2рз-полюсного поля, щ fi/рз. 2рз-Полюс- ное поле возбуждения, созданное статрр- ной 2р2-лолюсной обмоткой при питании ее постоянным током, индуктирует в роторной обмотке ЭДС. показанные стрелками на фиг. 1. Под действием этих ЭДС по катушкам протекают токи, пропорциональные ЭДС, если не учитывать сопротивлений лобовых частей катушек. Создаваемая при этом МДС роторной обмотки показана на фиг; 3. Такую же МДС создает роторная обмотка с pi + ра 8 с короткозамкнутыми стержнями и дополнительными 16 коротко- замкнутыми стержневыми катушками (фиг. А). МДС на фиг. 3 разлагается на две встречно вращающиеся гармонические: первую гармоническую числом полюсов 2pi 4 и амплитудным значением Fi 1,4975, и третью гармоническую числом полюсов 2ра ° 12 и амплитудным значением F2 - 0.8445. Первая гармоническая роторной обмотки наводит в трехфазной 2р1-полюсной якорной обмотке ЭДС частотой г (pi + Р2)п.

Предлагаемая роторная обмотка отличается от известной тем, что вместо 8 пазов, стержни которых участвуют в создании вращающего момента, в предлагаемой обмотке работают 24 паза, в которых лежат витки больших катушек, обмоточный коэффициент относительно 2рз-полюсного поля составляет К06 0,707. Предлагаемая обмотка создает более чем в 2 раза больший вращающий электромагнитный момент, вследствие чего уменьшается скольжение ротора относительно 2рз-полюсного поля, уменьшаются потери, увеличивается КПД.

Применение предлагаемой обмотки по- зволяет создавать асинхронно-синхронные преобразователи на частоту 400-800 Гц (благодаря увеличению вращающего момента).3

Кроме этого, предлагаемая роторная обмотка технологически проще, так как не требуются сварочные работы при ее изготовлении.

Формула изобретения

Асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты с совмещенным магнитопроводом генератора и двигателя, содержащий статор с трехфазной 2р1-полюсной якорной обмоткой генератора. однофазной 2р2-полюсной обмоткой возбуждения и трезфазной 2рз- полюсной обмоткой двигателя, ротор, выполненный в 48т пазах с номерами от 1 до 48т с короткозамкнутой совмещенной

2р1/2р2/2рз-полюсной обмоткой, имеющей короткозамкнутые катушки с шагом у 2т, уложенные начальными сторонами в пазы 1+ Зтп, (2+ ЗтпХт-1), отл ича ю щи и с я тем, что, с целью увеличения КПД за счет

уменьшения скольжения ротора, на роторе установлены дополнительные короткозамкнутые катушки с шагом у 12т. уложенные начальными сторонами в пазы 1+6km, 2+ -Hokm. 3+ 6km, (4+ 6kmXm-1). (5+ 6kmXm-1),

(6+6km) (m-1)- где m 1.2. n 1,3. 5,7,9.11, 13. 15. pi 2, р2 6,рз 1,k 0. 1.4.5.

о

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам, и может быть применено в бесконтактных преобразователях частоты, у которых совмещены магнитопроводы генератора и двигателя. Цель изобретения - увеличение КПД за счет уменьшения скольжения ротора. В преобразователе обмотка ротора выполнена в 48 пазах, корот- козамкнутые катушки с шагом у 12 уложены начальными сторонами в пазы 6k + «И, 6k + 2, 6k + 3, где k 0, 1.4, 5, короткозам- кнутые катушки с шагом у 2 уложены начальными сторонами в пазы 6п + 4, где п гО. 1.2,3,4,5, 6,7, р3 1, . р 2. 4 ил.