ОДНОМАШИННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1967 года по МПК H02K47/24 H02M5/32 

Настоящее изобретение относится к одномашинным преобразователям частоты, у которых двигательные и генераторные обмотки расположены в общей магнитной системе.

Известные преобразователи этого тина конструктивно сложны ввиду наличия большого количества обмоток на статоре и роторе.

Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что, с целью упрощения конструкции путем исключения обмотки возбуждения генератора, входная двигательная обмотка нофазно замкнута через вентили, подключенные к средней точке через общее регулируемое сопротивление, а выходная генераторная обмотка выполнена с числом нар нолюсов, большим, чем двигательная, в кратное трем число раз.

Для повышения надежности преобразователя выходная генераторная обмотка расположена на статоре, а на роторе размещена фазная обмотка, фазы которой выполнены из трех параллельных ветвей и замкнуты через вентили на среднюю точку.

На фиг. 1 нзображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - схема входной двигательной обмотки преобразователя; на фиг. 3 - кривые распределения магнитодвижущих сил (м. д. с.) этой обмотки, создаваемых выпрямленным током; на фиг. 4 - бесконтактный преобразователь и на фиг. 5-

схема роторной обмотки бесконтактного преобразователя.

Преобразователь состоит из статора / и ротора 2. На статоре расположена входная двигательная обмотка 3 с числом пар полюсов PI, питаемая частотой /i. Эта обмотка замкнута через выпрямители 4 и регулируемое сопротивление 5.

На роторе 2 имеется короткозамкнутая двигательная обмотка. 6 с числом пар полюсов PI и выходная генераторная обмотка 7 с числом пар нолюсов PI.

Прн питании обмотки 3 трехфазным неременным током образуется вращающееся магнитное поле, которое наводит э. д. с. и токи в трехфазной короткозамкнутой обмотке 6. В этом случае машина-преобразователь работает как обычный асинхронный двигатель.

От выпрямителей 4 во всех трех фазах обмотки 3 протекает выпрямленный ток, который создает магнитное ноле, неподвижное относительно статора и имеющее число пар полюсов равное 3 А (Pi-число пар полюсов обмотки 3).

Последнее поясняется фиг. 2 и 3. /А , fe , fc , совпадая по фазе во времени, сдвинуты в пространстве каждая относительно соседней на 120°. Геометрическая сумма трех таких м. д. с. равна нулю. Третьи гармонические м. д. с. /А , fe , fc совпадают по 333 фазе во времени и сдвинуты в пространстве на 120°ХЗ 360°, т. е. налагаются друг на Друга. Число пар полюсов третьей гармонической м. д. с. в три раза больше, чем первой №рмонической. Таким образом, выпрямленный ток при протекании в двухполюсной трехфазной обмотке создает шестнполюсное ностоянное поле. Магнитное поле выпрямленного тока во враи1,ающейся обмотке ротора 2 наводит э. д. с. частотой. г Рг, Пр PZ 60/1 PZ с Of 1вых - - - -р- - у- h h. 60 ./ где Пр -;:;- -скорость вращения ротора. преобразователя Выходное напряжение можно регулировать изменением сопротивления 5 в цепи выпрямленного тока. В бесконтактном преобразователе частоты (фиг. 4) обмотка 7 расположена на статоре , а обмотка S, размещенная на роторе 2, выполнена с тремя параллельными ветвями в каждой фазе; фазы ее замкнуты на вентили 9. Трехфазная статорная обмотка преобразователя выполняет функции обмотки двигателя, создающей вращающееся магнитное поле от токов сети, и обмотки возбуждения обращенного синхронного генератора, создающей неподвижное относительно статора магнитное поле от выпрямленного тока вынрямител ей 4. Роторная обмотка выполняет функции короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя, якорной обмотки обращенного синхронного генератора и обмотки возбуждения выходного синхронного генератора. Нолная нринциннальная схема обмотки ротора представлена на фиг. 5. При питании обмотки статора трехфазным переменным током частоты fi образуется вращающееся магнитное поле, которое нересекает проводники ротора и наводит в них э.д. с. частоты скольжения. Под действием э.д. с. частоты скольжения катушек токи в последних будут протекать по контурам, образованным нараллельными ветвями фазы. При взаимодействии этих токов с вращающимся магнитным нолем обмотки статора возникает двигательный вращающий момент. Геометрическая сумма э.д. с. (так же, как и токов) равна нулю, вследствие чего напряжение частоты скольження на зажнмах фазы Л-X обмотки ротора равно нулю. Число фаз двигательной части обмогки ротора относительно вращающегося магнитного поля статора равно где m g-число фаз двигательной частн обмотки ротора; т22 3-число фаз генераторной части обмотки ротора; а 3-параллельных ветвей фазы генераторной части обмотки ротора. Шаг обмотки ротора Зт2, где TI - -полюеное деление двигателя; го-число пазов ротора; - -полюсное деление обращенного синхронного генератора. Начало параллельных ветвей фазы генераторной части роторной обмотки сдвинуты на р2 -- г- ti пазовых делений ротора. При питании трехфазной статорной обмотки выпрямленным током от выпрямителей 4 образуется магнитное поле, неподвижное относительно статора и имеющее число пар полюсов РЬ Магнитное ноле обмотки 3 от выпрямленного тока наводит во вращающемся роторе э. д. с. частотой З/ь Напряжением утроенной частоты 3/i, питаются выпрямители 9, включенные в нулевую точку обмотки, Обмотка ротора, таким образом, обтекается выпрямленным током, создающим магнитное поле, неподвижное относительно ротора и имеющее число пар полюсов, равное Ps m-2 PI. Вращающееся вместе с ротором со скоростью Пр магнитное ноле с числом пар полюсов РЗ, наводит в обмотке 7, имеющей число нар полюсов PS, э.д. с., частота которой /з fпр -PS 60 . л .f,. равна fy- Предмет изобретения 1. Одномашинный преобразователь частоты с двигательными и генераторными обмотками, расположенными в общей магнитной системе, отличающийся тем, что, с целью унрощения конструкции путем исключения обмотки возбуждения генератора, входная двигательная обмотка пофазно замкнута через вентилн, нодключенные через общее регулируемое сопротивление к средней точке, а выходная генераторная обмотка выполнена с числом пар полюсов большим, чем двигательная, в кратное трем число раз. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, выходная генераторная :обмотка расположена на статоре, а на роторе размепхена фазная обмотка, фазы которой выполнены из трех параллельных ветвей и замкнуты через вентили на среднюю-точку.

Фиг.2