ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ АГРЕГАТ Советский патент 1972 года по МПК H02P9/42 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в устройствах, где требуется препизионное регулирование частоты выходного напряжения индукторного генератора или скорости вращения индукторного двигателя.

Целью изобретения является создание электромашинного агрегата на базе индукторной машины, в которой прецизионное регулирование осундествляется при наличии лишь одной обмотки на статоре. Это позволяет использовать в регулируемой но частоте системе самую простую машину.

Это достигается тем, что обмотка индукторной машины с многофазной зубцовой зоной подключена к источнику симметричного многофазного напряжения регулируемой частоты Q или к многофазной сети частоты Q. При вращении ротора машины индуктивность фаз обмотки изменяется с частотой со, и между нулевыми точками обмотки и источника возникает иапряжение частоты со-Q или ш-|-0. Поэтому нагрузку электромашинного агрегата в режиме генератора можно включить между нулевымн точками обмотки и источника регулируемой частоты.

фазной нагрузкой понимается однофазный источник.

На фиг. 1, 2 в двух проекцпях показана конструкцня маншны; на фиг. 3 - пример выполнения зубцовых зон и обмотки, которая состоит из сосредоточенных трехзубиовых катушек и имеет одну пару полюсов; па фиг. 4- пример выполнения зубиовых зон и обмотки, которая состоит из сосредоточенных однозубцовых катушек и три пары полюсов; на фиг. 5-пример выполнения зубцовых зон и обмотки, когда обмотка состоит из взаимно перекрывающихся катушек и имеет четыре пары полюсов.

В качестве многофазной зубцовой зоны показана нониусная зона с соотношением числа зубцов статора и ротора Zc : 11. Зубцы статора 1 представляют собой аксиально

расслоеппые стержни, на которых уложена т-фазная, например трехфазная, распределенная обмотка 2, соединенная в звезду. Зубцы ротора 3 также представляют собой аксиально расслоенные стержни. Они нрикрепляются к валу 4 любым способом, обеспечивающим жесткость их взаимиого иоложения, например с помои1ью заливки изолирующим компаундом 5. Рассмотрим работу агрегата в режиме геному источнику иаиряженил часто1ы Q иа фазу обмотки подается иаиряжсиис LJK Lfcos uf + (K-l) , 1т J где (У - - а.милитуда фазного иаиряжсиия. Суммарные магнитные ироподимости зубцон, охватываемых различными фазами обмотки, ие равны и также составляют /п-фазиую систему. При вращении ротора вследствие модуляции магнитной проводимости зубцов индуктивность каждой фазы обмотки изменяется с частотой м 2л2р«, где Zp и п - число зубцов и скорость ротора (об/сек). Поэтому реактивная нроводимость /С-и фазы изменяется но закону: YK : FO+ К COS Гш + (К - 1) , Iт J где г/о и у - постоянная составляющая и амилитуда основной гармоники переменной составляющей проводимости фазы обмотки. Если выход источника частоты Q (или трансформатора после источника) соединен в звезду, то напряжение между нулевыми точками обмотки и источника равно: 1m.f7Kcos(co -S2)/: и и -„ 2mY, + Г„ Si/c где г/„ - проводимость, включенная в нулевой провод. При изменении направления вращения магнитного поля машины относительно направления вращения ротора напряжение между пулевыми точками имеет частоту (co+Q). Следовательно, нагрузку генератора можно включить в нулевой провод и регулировать частоту тока нагрузки путем изменения частоты источника. В двигательном режиме обмотка подключается к многофазному источнику тока частоты Q, как и в генераторном режиме, а напряжение питания частоты со включается в нулевой провод. Так как система линейна, то (магнитная цепь предполагается ненасыщенной), токи фаз содержат две составляющие с частотами соответственно Q и d), причем составляющиеQt + (K-l) создают вращающееся магнитное поле, а составляющие /cocoso)/ - пульсирующее магнитное поле. Магнитные потоки, созданные обоими полями, замыкаются в аксиальном направлении и имеют противоположные направления 1 нрогпво.пс/каших ста10рнь1х зубцах (напри мер, в нервом и седьмом). Ротор стремится повернуться в т-акое положение, чтобы максимальная площадь перекрытия зубцов находилась на оси вращающегося магнитного поля против того зубца статора, в котором направления магнитных потоков от обоих полей совпадают. Вследствие этого ротор вращается со скоростью (об/сек), где знаки плюс 2л И мицус противоположны генераторному режиму. Во всех примерах сдвиг по фазе м.д.с., действующими на зубцы, и из.менениями магнитных проводимостей тех же зубцов одинаков. Это достигается благодаря тому, что число нар полюсов обмотки равно числу пар полюсов магнитной проводимости, т. е. числу участков зубцовой зоны, в которых изменение магнитной проводимости составляет полный цикл. При этом не имеет принципиального значения коэффициент распределения магнитных проводимостей внутри каждого такого участка. Например, на фиг. 2 распределение магпитпых проводимостей внутри участка (всей нониуспой зубцовой зоны) максимально (соотнощение чисел зубцов участка равно 12:11), а па фиг. 5 - минимально (соотнопюпие чисел зубцов участка равно 6:1). Это позволяет варьировать соотношениями чисел зубцов с целью получения требуемых параметров мащины. Если источник частоты и не допускает прохождения тока рабочей частоты, то между мащиной и источником устанавливается т-фазный трансформатор, у которого первичная обмотка, соединенная звездой, без нулевого провода подключается к источнику, а вторичная, соединенная звездой, подключается к мащине. Так как частота источника предполагается значительно ниже рабочей частоты, то может быть достигнута высокая точность регулирования при сравнительно малой мощности источника. Предмет изобретения Электромащинный агрегат, содержащий индукторную машипу с многофазной зубцовой зоной статора, у которой .число волн проводимости в воздущном зазоре равно числу пар полюсов многофазной статорной обмотки, многофазный источник регулируемой частоты, подключенный к указанной обмотке, и од«офазную нагрузку, отличающийся тем, что, с целью упрощения агрегата, нагрузка включена между нулевыми точками обмотки и источника.

Статор Ротор

А 0 80 С 0