Удвоитель частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

Изобретение относится к статическим преобразователям частоты, в которых используется магнитопровод применяемый для машин переменного тока, и может быть использовано для питания ручного и часто перемещаемого электроинструмента, работающего на переменном токе частотой 100 гц. Известен статический преобразователь частоты с ма гнитопроводом, выполненный по типу магнитопровода машин переменного тока, в пазах статора которого рас- .положена первичная трехфазная обмотки, а в пазах ротора - вторичная трехфазная обмотка, выполненная с числом пар полюсов, вдвое бoпtiшим числа пар полюсов первичной обмотки, а на ярме магнвтопро- вода расположена обмотка подмагннчивания, пиуаемая постоянным током от вспомогательного источника ЭДС. К недостаткам преобразователя относятся сложность схемы, трудоемкость изготовления, наличие обмотки подмагннч вания, вспомогательного источника постоянного тока, несинусоидальность выход ного тока удвоенной частоты и низкий КПД.. . Известен также удвоитель частоты содержащий магнитбпровЬд. машины переменного ,тока, в пазах статора которого расположена первичная трехфазная обмотка, а в пазах ротора - вторичная трехфазная обмотка, выполненная с числся с пар полюсов вдвое большим числа пар полюсов первичной обмотки. Вторичная обмотка состоит из двух секций -и они подсоединены к выходным зажимам через .встречно - параллельно включенные тиристоры, цепи управления которых подсоединены к формирователям, питаемым /от дополнительных обмоток, имеющих та- кое же число пар полюсов, как и первич- ная обмотка., К недостаткам этого устройства следует отнести низкую надеяшость, сложность схемы, трудоемкость изготовления, цесинусоидальность выходного тока удво енной частоты. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является удвоитель частоты, соцержащий магнитопровоа маш ны переменного тока, в пазах статора ко торого расположена первичная трехфазная обмотка, оана из фаз которой подключена непосредственно к одному из входных вы водов для подключения трехфазного источ ника питания, а в паз)ах ротора - вторичная трехфазная обмотка, выполненная с числом пар полюсов вдвое большим числа пар полюсов первичной обмотки. Основными недостатками этого устройства являются невысокая надежность н сложность. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение устройства. Цель достигается тем, что в удвоитель частоты, содержащий магнитопровоа машины переменного тока, в пазах статора которого расположена первичная трехфазная обмотка, одна из фаз которой подключена непосредственно к одному из входных выводов для подключения трехфазного источника питания, а в пазах ротора - вторичная трехфазная об- .мотка, выполненная с числом пар полюсов вдвое большим числа пар полюсов первичной обмотйи, введен однофазный мостовой выпрямитель, вход переменного тока которого подключен к двум другим входным выводам для подключения трехфазного источника питания, а выход постоянного тока подключен к соответствующим двум другим фазам первичной обмотки. Это позволяет заменить вращающееся магнитное поле качающимся магнитным полем, отказаться от использования вторичной цепи тиристорных коммутаторов и улучшить форму кривой ЭДС удвоенной частоты. На фиг. 1 показана принципиальная схема удвоителя частоты; на фиг. 2 временная диаграмма переключений фаз первичной обмотки; на фиг. 3 - временные диаграммы ЗДС удвоенной частоты на одной фазе вторичной обмотки, создав емой качающимся магнитным полем. Удвоитель частоты включает входные выводы 1, 2 н 3, подключенные к источнику трехфазного переменного тока. Однофазный мостовой выпрямитель 4 включен для обеспечения переключения фаз первичной обмотки 5, 6 и 7, расположенной в статоре 8 через каждые полпе- риода питающего напряжения. Магнитопро вод удвоител$} частоты состоит из статора 8 и ротора 9 обычной асинхронной 7 машины, которые закреплены од1иг относительно другого неподвижно. На роторе 9 расположена вторичная трехфазная обмотка 10, Ни 12 с числом пар полюсов вдвое большим числа пар полюсов первичной обмотки. К зажимам обмоток 1О, 11 и 12 подключена нагрузка (на чертеже не показано). Устройство работает следующим образом. При подаче на входные зажимы 1, 2 и 3 трехфазного синусоидального напряжения U с частотой , в магнитной цепи машины создается вращающееся со скоростью Y (фиг. 3) магнитное поле, так как на роторе 9 намотана вторичная обмотка с числом пар полюсов вдвое большим первичной обмотки, а при вращении магнитного поля в пределах от Р 0-90 электрических градусов (фиг. За, б, в) на вторичной обмотке 10 (фиг. 3) индуктируется первая половина первого периода выходной ЭДС -вр (фиг. 3 г), а. при врй щении магнитного поля от Ф О-180 электрических градусов (фиг. 3 в, д, е) на вторичной обмотке 10 индуктируется вторая половина первого периода выходной ЭДС-вр(фиг. 3 ж). Во второй половине первого периода питающего напряжения однофазный мостовой выпрямитель 4 изменяет направление тока в двух фазах 5 и 7 (фиг, 1 и 2) первичной обмотки (точка On на фиг. 2), что приводит к изменению направления вращения магнитного поля на обратное (фиг. Зз), т. е. в магнитной цепи машины возникает качающееся магнитное поле, меняющее направление через каждые 180 электрических градусов в точках О , OQ, Oj , ОА, 0, 0 (фиг. 2). Как известно, при изменении направления, вращения магнитного поля на обратное меняется направление индуктированной ЭДС на вторичной обмотке. При вращении магнитного поля в обратном направлении от - 180 - 9О электрических градусов (фиг. 3 з, и, к) на вторичной обмотке Ю индуктируется первая половина второго периода выходной ЭДС Ср (фиг. 3 и). При вращении магнитного поля в обратном направлении от ф 900 электрических градусов (фиг. 3 к, м, н) на вторичной обмотке 10 индуктируется вторая половина второго периода выходной ЭДС -ftp (фиг. Зо). Таким образом, на выходных зажимах 10, 11 и 12 удвоителя имеем трехфазную удвоенной частоты.

Благоцаря изменению направления вращения магнитного поля два раза в течение каждого периода питающего напряжения, для получения напряжения удвоенной частоты, отпадает необходимость в ис- пользовании дополнительных обмоток управления, формирователей, тиристоров в в выполнении вторичной двухсекционной обмотки. За счет такого выполнения удвоителя частоты достигается повышение надежности, упрощение устройства, и улучшение формы кривойвыходного тока.

Формула изоб ре тения

Удвоитель частоты, содержащий магнитопровоц машины переменного тока, в

пазах статора которого расположена .первичная трехфазная обмотка, одна из фаз которой подключена непосреастпенно к одному из входных выводов для подключения трехфазного источника питания, а в пазах ротора - эгоричная трехфазная обмотка выполненная с числом пар полюсов вдвое большим числа пар полюсов первичной обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, введен однофазный мостовой выпрямитель, вход переменного тока которого подключен к двум .другим входным выводам для подключеЬия трехфазного источника питания, а выход постоянного тока подключен к соответствующим двум другим фазам первичной обмотки.

С.-ЛС.ЛС

f К / /к

VX /

Ч ч.

Фиг.1

55

/и/

аг.г П О

/7 f J35

ft --180°

п (f 50