Электромашинный преобразователь Советский патент 1993 года по МПК H02K47/00 

Изобретение относится к регулируемым преобразователям для питания дуговых электропечей и гальванических установок, применяемых в металлургической промышленности, а также для объектов (судов) с источниками переменного и постоянного токов.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов, повышение надежности электромашинного преобразователя.

Отличительные признаки предлагаемого изобретения: дополнительные внутренние статоры, размещенные концентрично основным; торцовые крышки, образующие совместно со статорами герметичную кольцевую камеру; якорь ротора в виде полого

проводящего цилиндра с не менее, чем двумя параллельными ветвями; индуктор в виде другого полого проводящего цилиндра жестко механически связан с первым, разделен на изолированные части с числом, равным числу полюсов; полые цилиндры установлены в герметичной камере с возможностью свободного вращения; полые цилиндры выполнены из ферромагнитного материала с высокопроводящими немагнитными стержнями; дополнительный униполярный возбудитель установлен между машиной переменного тока и униполярной машиной; первый полый проводящий цилиндр выполнен двухслойным, разделен по длине изоляцией и снабжен парными скользящими контактами; внутренний статор ма00

чэ

Сл Ч

О

СА

шины переменного тока снабжен дополнительной обмоткой якоря.

Предложение соответствует критерию существенные отличия, так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (11.127, ЭЗ-1-74), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема электромашинного преобразователя; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Электромашинный преобразователь содержит внешний 1 и внутренний 2 магни- топроводы с обмотками 3 и 4 и выходными клеммами 5 и 6 двух якорей переменного тока, индуктор 7 униполярной машины с униполярными обмотками возбуждения 8 и 9, индуктор униполярного возбудителя 10с униполярной обмоткой возбуждения 11 и немагнитным кольцом 12, герметичную кольцевую камеру 13 с индуктором 14 синхронной машины, якорем униполярной машины 15, якорем униполярного возбудителя 16, подшипниковые опоры 17, одиночные 18 и парные 19 жидкометаллические контакты, разделенные изоляцией 20, выходные клеммы постоянного тока 21.

Индуктор 14 синхронной машины (фиг. 2, сечение А-А) выполнен в виде второго полого ферромагнитного цилиндра с высокопроводящими стержнями 22, разделенного изоляцией 23 на изолированные части с числом, равным числу полюсов, замкнутые о одного торца короткозамыкающим кольцом 24. Индуктор 14 жестко механически сочленен (при отсутствии униполярного возбудителя 16)с якорем 15 униполярной машины, выполненным в виде первого полого феррома ного цилиндра (в однослойном исполнении, фиг. 4) с высокопроводящими немагнитными стержнями; в двухслойном исполнении (фиг. 3, сечение Б-Б) якорь 15 состоит из полых ферромагнитных цилиндров 25 и 26 с высокопроводящими стержнями 27, разделенных изоляцией 28.

Якорь 16 униполярного возбудителя (фиг. 4, сечение В-В) конструктивно не отличается от якоря униполярной машины в однослойном исполнении и механически и электрически соединен с якорем 15 униполярной машины и индуктором 14 синхронной машины.

Электромашинный преобразователь работает следующим образом.

При включении обмоток 3 и 4 якорей в сеть переменного тока индуктор 14 синхронной машины будет вращаться с частотой, близкой к синхронной частоте электромагнитного поля (момент сопротивления весьма мал). При подаче тока возбуждения в униполярную обмотку 11 в цепи униполярного возбудителя, включающей индуктор 14 синхронной машины, наведется униполярная ЭДС и потечет постоянный ток. Постоянный ток создаст в индукторе 14 (фиг. 2, сечение А-А) систему пар полюсов, и индуктор втянется в синхронизм с электромагнитным полем обмоток 3 и 4 переменного тока. При подаче тока возбуждения в униполярную обмотку 8 и 9 в якоре 15 униполярной машины наведется ЭДС, величина которой

регулируется токами возбуждения обмоток 8 и 9. Для обеспечения максимального напряжения все параллельные ветви якоря 15 соединяются последовательно, что требует разделения парных контактов 19 и соответствующих участков якоря 19 изоляцией 20. .Дальнейшее двухкратное повышение напряжения возможно за счет выполнения якоря 15 двухслойным (фиг. 3) и снабженным жидкометаллическими контактами.якоря 15 по внешней и внутренней цилиндрическим поверхностям.

При работе-от источника постоянного тока требуемое значение частоты переменного тока регулируется величинами токов

возбуждения униполярных катушек 8 и 9. Требуемое значение costp регулируется током возбуждения катушки 11 возбудителя. Немагнитное разделительное кольцо 12 позволяет практически устранять влияние магнитного потока униполярной машины на униполярный возбудитель, тем самым позволяет в широких пределах регулировать величину тока возбуждения индуктора 14 синхронной машины, а следовательно, регу.лировать величину напряжения и cosy переменного тока.

Применение двух обмоток якорей 3 и 4 переменного тока позволяет практически удвоить мощность преобразователя при неизменных габаритах.

Преимущества предлагаемого электромашинного преобразователя по сравнению с прототипом заключаются в том, что машина переменного тока является синхронной

и снабжена дополнительным внутренним статором с обмоткой якоря, ротор выполнен в виде полых проводящих цилиндров и размещен в герметичной камере, при этом полый цилиндр якоря униполярной машины

выполнен двухслойным с парными жестко- металлическими контактами, в результате чего уменьшается масса и габариты и повышается надежность электромашинного преобразователя.

Формула изобретения

1. Электромашинный преобразователь, содержащий униполярную машину, включающую статор с кольцевыми обмотками возбуждения и жидкометаллическими контактами, машину переменного тока со статором, несущим обмотку, и ротор, состоящий из двух частей, одна из которых является якорем униполярной машины, а другая - индуктором машины переменного тока, о- тличающийся тем, что, с целью уменьшения-массы и габаритов, повышения надежности, машина переменного тока является синхронной, обе машины снабжены дополнительными внутренними статорами, размещенными концентрично основным статорам,-а по торцам преобразователя имеются крышки, образующие совместно ео статорами кольцевую герметичную камеру, якорь ротОра выполнен в виде одного полого проводящего цилиндра с не менее чем двумя независимыми параллельными ветвями, индуктор - в виде другого полого проводящего цилиндра, жестко механически сочлененного с первым, разделенного по окружности вдоль образующей на изолированные части с числом, равным числу полюсов машины переменного тока, замкнутые с одйого торца цилиндра корот- .коёамыкающим кольцом, с другого торца соответственно электрически соединены одной полярностью с первым полым цилиндром, другой полярностью - посредством ж«дкометаллического контакта с соответствующей полярностью параллельной ветви якоря униполярной машины, первый и второй цилиндры установлены в кольцевой герметичной камере с возможностью свободного вращения,

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что полые проводящие цилин- дры выполнены из ферромагнитного материала с высокопроводящими немагнитными стержнями.

3. Преобразователь по п. 1,-о т л и ч a torn, и и с я тем, что на торце униполярной

машины, примыкающей к машине переменного тока, установлен через разделительное немагнитное кольцо дополнительный магнитопровод с кольцевой униполярной обмоткой возбуждения и жидкометалличе ским контактом, первый полый проводящий цилиндр снабжен дополнительным участком, взаимодействующим с этой обмоткой, торцевой ж идкометаллический контакт униполярной машины размешен по оси симметрии дополнительного магнитопровода, дополнительный жидкометаллический контакт электрически соединен с соответствующей частью второго полого проводящего цилиндра.

4. Преобразователь по п. 1, о т л и ча-«г- щ и и с я тем, что первый полый проводящий цилиндр выполнен двухслойным из двух полых проводящих цилиндров, изолированных один от другого, разделен по поперечным осям симметрии катушек изоляцией и снабжен парными изолированными друг от друга скользящими контактами для каждого слоя.

5 5. Преобразовательпо п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что внутренний статор машины переменного тока снабжен дополнительной обмоткой якоря.

Использование: электротехника, электромеханический преобразователь постоянно-переменного тока. Сущность изобретения: электромашинный преобразователь содержит униполярную и синхронную машины. Униполярная машина состоит из статора с кольцевыми обмотками возбуждения, жидкометаллических контактов, дополнительного внутреннего статора и якоря. Синхронная машина состоит из статора с обмоткой, дополнительного внутреннего статора и индуктора. Дополнительные внутренние статоры расположены концент- ричко основным статорам машины. По торцам преобразователя размещены крышки. Крышки совместно со статорами образуют кольцевую герметичную камеру. В камере размещен ротор. Ротор выполнен в виде двух полых проводящих цилиндров. Цилиндры жестко механически связаны между собой. Якорь униполярной машины двухслойный, имеет две независимые параллельные ветви. Полый цилиндр индуктора разделен по окружности вдоль образующей на изолированные части. Число частей равно числу полюсов синхронной машины. С одного торца индуктор замкнут короткоза- мыкающим кольцом. С другого торца индуктор соединен электрически с якорем униполярной машины. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

х7 -)1

21 18 /3

Я

Инг /

8-8