ИСТОЧНИК ТОКА ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫ Советский патент 1968 года по МПК H02P9/44 

1 ,

Известный источник тока переменной частоты, содержащий асинхронный генератор и блок регулирования частоты, не позволяет получать плавно изменяемую частоту и напряжение и не обладает высоким к. п. д.

Основными отличительными особенностями предложенного устройства является то, что в нем блок регулирования частоты представляет собой статический инвертор, вход которого подсоединен к электродвигателю, расположенному на валу асинхронного генератора, а выход - к обмоткам ротора указанного асинхронного генератора.

Предложенный источник тока переменной частоты позволяет плавно изменять частоту и напряжения, а также обладает высоким к. п. д.

На чертеже приведена схема описываемого источника.

Асинхронный генератор 1 приводится во вращение с постоянной скоростью первичным двигателем 2. В цепь ротора генератора / включены последовательно статический преобразователь 3 и якорь машины 4 постоянного тока, вал которой механически связан с валом асинхронного генератора 1 (возможен также вариант выполнения, когда вал машины постоянного тока механически связан с валом синхронной или асинхронной машины, подключенной к сети переменного тока). Обмотка возбуждения 5 машины постоянного тока через регулировочный реостат 6 соединена с независимым источником 7 постоянного напряжения.

К цепи статора асинхронного генератора подключены нагрузка 8 и батарея конденсаторов 9, непосредственно или через коммутирующее устройство 10. К цепи ротора может быть подключена батарея конденсаторов //. При наличии коммутирующих устройств 10 и 12 обе батареи конденсаторов 9 и 11 могут быть подсоединены к соответствующим цепям как порознь, так и одновременно. При наличии дополнительного коммутирующего устройства 13 обе батареи 9 и 11 могут подключаться параллельно или к статорной или к роторной цепи. Возможность такого переключения в процессе регулирования частоты позволяет в некоторых случаях значительно снизить суммарную величину требуемой емкости.

При соединении емкостей с первичной или вторичной цепями (или с той и другой одновременно) вращающийся асинхронный генератор 1 самовозбуждается. Частота и напрял-сение переменного тока Б обмотке статора

зависят от параметров генератора 1, скорости вращения ротора, величины подключенной емкости батарей 9 и 11, величины и характера нагрузки 8, суммарной э. д. с. и суммарного сопротивления роторной цепи.

устройстве для управления частотой и напрял ением переменного тока, вырабатываемого генератором /.

Посредством статического преобразователя 3 в цепь ротора асинхронного генератора / вводится э. д. с. машины 4 постоянного тока. Как известно из теории преобразователей, эта добавочная э. д. с. находится в противофазе с током ротора асинхронного генератора /. С увеличением добавочной э. д. с. в цепи ротора частота переменного тока в цепи статора генератора / уменьшается (и наоборот). При выполнении статического преобразователя 3 на управляемых вентилях изменение величины добавочной э. д. с. может быть осуществлено также изменением угла отпирания вентилей этого нреобразователя. В случае выполнения статического преобразователя 3 на неуправляемых вентилях возможно изменение частоты тока статора только вниз от синхронной частоты (однозонное регулирование). При этом преобразователь работает в режиме выпрямителя, а машина ностоянного тока - в режиме двигателя.

При уменьшении частоты энергия скольжения не теряется полностью в роторе, а в основном возврашается на вал генератора / или в сеть, благодаря чему к. п. д. установки остается высоким на всех частотах.

Если емкость подключена только к цепи статора, то с уменьшением частоты статора, вызванным увеличением добавочной э. д. с. или увеличением нагрузки 8, напряжение в цени статора падает из-за уменьшения намагничивающего тока (тока батареи конденсаторов 9). Аналогичное явление происходит и при увеличении частоты статора, если емкость подключена только к цепи ротора. Во избежание этого нужно подсоединять емкости к депи статора и к цепи ротора.

Так как с уменьшением частоты статора частота и напряжение ротора увеличиваются, уменьшение намагничивающего тока от емкости батареи конденсаторов 9 компенсируется в определенной степени увеличением намагничиваюшего тока от емкости батареи конденсаторов 11. Соответствующим подбором величин этих емкостей можно получить любую из практически применяемых зависимостей напряжения от частоты. При частоте тока статора около половины синхронной в некоторых

случаях целесообразно производить переключение емкости (полностью или частично) из цепи статора в цепь ротора, и наоборот (в зависимости от направления изменения частоты).

При выполнении статического преобразователя 3 на управляемых вентилях возможно изменение частоты как вниз, так и вверх от синхронной (двухзонное регулирование). Для

изменения частоты вверх от синхронной преобразователь 3 должен работать в режиме инвертора, а машина постоянного тока - в режиме генератора. Увеличение добавочной э. д. с. в роторе вызывает здесь увеличение

частоты. Для получения одного и того же диапазона изменения частоты при двухзонном регулировании требуется вдвое меньшая мощность преобразователя и машины ностоянного тока, чем при однозонном , регулировании.

Если скорость нервичного двигателя 2 регулируется, то диапазон регулирования частоты расширяется при сохранении мощности установки.

Статический преобразователь 3 может быть

выполнен на ионных или полупроводниковых вентилях.

Применение машины постоянного тока 4 согласно- или встречно-смешанного возбуждения позволяет получать любую из практически необходимых зависимостей частоты от тока нагрузки.

Описываемое устройство обеспечивает плавное управление частотой и легко автоматизируется. Оно может иснользовано и для

ноддержания постоянной частоты переменно-го тока при колебаниях скорости вращения первичного двигателя 2.

Предмет изобретения

Источник тока переменной частоты, содержащий асинхронный генератор и блок регулирования частоты, отличающийся тем, что, с целью нлавного изменения частоты и напряжения и повышения к. п. д., указанный блок -регулирования частоты выполнен в виде статического инвертора, вход которого подсоединен к электродвигателю, расположенному па валу асинхронного генератора, а выход - к

обмоткам ротора указанного асинхронного генератора.

.