Однофазный одномашинный преобразователь частоты Советский патент 1981 года по МПК H02K47/24 

Изобретение относится к однофаэным одномашинным преобразователям частоты, преобразукицим однофазный то одной частоты в однофазный ток другой частоты, у которых двигательные и- генераторные обмотки расположены в общей магнитной системе. Известны однофазные преобразовате ли частоты, требующие отдельную пусковую обмотку 1. Однако это усложняет конструкцию, уменьшает использование активных материалов. Известен также однофазный оййоМЯшинный преобразователь частоты, у ко торого обмотка тройного совмещения ротора выполняет функции короткозамкнутой обмотки, генераторной обмотки и. обмотки возбуждения, выполнена je виде четырех четырехплечих мостов,, имеет однофазные выходы на f , к РЗ числа пар полюсов, причем однофаз ный выход Pj числа пар полюсов соеди нен через выпрямитель с однофазным выходом PJ числа пар полюсов 2j. Однако возбуждение обмотки ротора через выпрямители от однофазного вых да приводит к увеличению добавочных потерь в железе преобразователя, выз ванных пульсациями напряжения на выходе выпрямителя, и, следовательно, к снижению КПД преобразователя. Цель изобретения - увеличение КПД преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что катушки одной пары мостов, прилегакнцих к разным зажимам выхода числа пар полюсов Р2 / смещенные tio фазе на 90 эл.град. сЛносительно катушек другой пары мостов. На фиг. 1 представлен схематично предлагаемый преобразователь на-фиг, 2 - расположение катушек обмотки ротора тройного электрического совмещения с числом пар полюсов Р 1, Р- 2, 4, уложенной в шестнадцать пазов. Преобразователь состоит из статора 1, ротора 2, переключающих контактов 3 - 10, выпрямительных блоков 11 и 12, регулирующего сопротивлений 13. Статор состоит, из входной двигательной обмотки 14 с числом пар полю ;ов Р4 1, питаемой частотой f 50 Гц, обмотки тройного совмеще ,ния 15 на Р 1, Pj 2, РЗ 4 числа пар полюсов, состоящей из катушек, образующих четырехплечие мосты А , fe , В , r.j , соединенные с помощью контактов 3 - 6 в замкнутую цепочку.

а в пусковом режиме соединяемых с помощью контактов 7 - 9 в разомкнутую цепочку с образованием свободных за жимов 16 и 17, подключаемых на период пуска к зажимам 18 и 19 двигательной ббмотки 14.

К зажимам 20 и 21 обмотки 15 через выпрямительный блок 11, регулирующее сопротивление 13 и контакт 10 от зажимов 18 и 19 подводится выпрямленное напряжение.

Обмотка 15 по зажимам 16 и 22, 17 и 23, 24 и 25, 26 и 27 образует однофазный вход на Р 1 числа пар полюсов и выполняет функцию пусковой обмотки- на период пуска, по зажимам 20 и 21 образуют однофазный вход на Р 4 числа пар полюсов и выполняет функцию обмотки возбуждения, по зажимам 28 и 29 образует однофазный выход на Р. 2 числа пар полюсов и выполняет функцию генераторной обмотки. Сопротивление 13 служит для регулирования тока возбуждения магнитного поля статора с числом пар полюсов Р 4

На роторе 2 размещена обмотка тройного совмещения 30, состоящая из катушек, соединенных в четырехплечие мосты Aj Б 2 2 2. соединенные в зал;кнутую цепочку.

Зажимы 31 - 38 образуют однофазовый зыход на Р 1 числа пар полюсов и замкнуты накоротко, образуя четыре короткозамкнутых контура, выполняющих функцию короткозамкнутой обмотки. Обмотка 30 по зажимам 39 и 40 образует двухфазный выход на Р 4 числа пар полюсови выполняет функцию генераторной обмотки, питающей через выпрямители 12 зажимы 41 и 42, а по зажимам 41 и 42 однофазный вход на Р2 2 числа пар полюсов и выполняет функцию обмотки возбуждения.

Обмотка тройного совмещения ротора выполнена из катушек 43 - 50, соединенных по структурной схеме {фиг. 1). Катушки ротора имеют шаг Y 6. Каждан из катушек имезт начало Н и конец К. Начала Н и концы К представляются в виде Н и . Первые индексы k 1, 2, и т.д. при обозначениях начал Н и концов К указывают на прИ надлежность зажима к катушке при расположении катушек по порядку по окружности якоря. Вторые индексы J 1,2, и т.д.. указывают на принадлежность зажимс к катушке при расположении катуш ;к по порядку по высоте паза, т..е. до слоям. Катушки, имеющие различную глубину залегания в пазах и уложенные в одних и тех же пазах, обозначены одинаковыми первыми индексами. Катушки моста Аg смещены относительно катушек смежного моста Б на 90 эл. град. Катушки моста В смещены относительно катушек смежного , моста Гг. З 90 эл.град. Начала мостов А2 и Г 2 образуют зажим 39 выхода

РЗ числа пар полюсов. Начала мостов БЗ, и В2 образуют зажим 40 выхода Pj числа пар полюсов. Концы мостов Аи Б2. образуют зажим 41 выхода р числа пар полюсов. Концы мостов Г, образуют зажим 42 выхода Р числа пар полюсов. Сплошными стрелками показаны токи , создающие поле с числом пар полюсов Р 1, штриховыми стрелками показаны токи, создающие магнитное поле с числом пар полюх;ов Р, 2, пунктирными стрелками показаны токи, создающие магнитное Ьоле с числом пар полюсов.Ра 4.

Питанием обмотки 14 и 15 переменным током частоты f-t 50 Гц при разомкнутых контактах 3-6 осуществляется запуск преобразователя до скоро™ ---V-° где S - скольжение ротора относительно вреццающегося поля

После запуска и размыкания контактов

7-9 преобразователь работает как обычный однофазный асинхронный двигатель. После отключения обмотки 15 от сети включаются контакты 3 - 6 и 10, тем самым подается выпрямленное напряжение на зажимы 20 и 21. Таким образом, обмотка 15 статора обтекается выпрямленным током, возбуждающим неподвижное относительно статора магнитное поле с числом пар полюсов РЗ 4, наводящее в обмотке ротора ЭДС, частоты

3

ЭДС частоты f-j ci 200 Гц с зажимов 39 и 40 обмотки 30 ротора 2 подается через выпрямитель 12 на зажимы 41 и 42 обмотки 30,

Под действием выпрямленной ЭДС частоты f по обмотке ротора протекает выпрямленный ток, возбуждающий неподвижное относительно ротора магнитное поле с числом пар полюсов Р2 2, наводящее в обмотке 15 статора ЭДС частоты fg..

f .B2.-.--DE .

i 60

ЭДС частоты f.x. 100 Гц выделяется с зажимов 28 и 29 обмотки 15.

Когда катушки одной из пар мостов обмотки ротора смещены по фазе на 90 эл.град, в магнитном поле с P.J числом пар полюсов относительно катушек другой пары мостов, смежных по отношению зажимов Рдчисла пар полюсов, это дает возможность повести к входным зажимам 39 и 40 выпрямителя переменное двухфазное напряжение и, тем, самым, снизить уровень пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя 12.,

Снижение пульсаций на выходе выпрямителя 12 приводит к уменьшению добавочных йотерь в железе преобразователя и уменьшению пульсаций в криво входного напряжения на зажимах 28 и 29, Снижение добавочных потерь приводит к увеличению КПД преобразователя. Кроме того,указанное смещение катушек позволяет уменьшить число параллельных ветвей и, следовательно, упростить обмотку ротора. Формула изобретения Однофазный одномашинный преобразователь частоты с двигательными и генераторными обмотками статора, распо/юженными в общей магнитной системе, с переключающими контактами и выпрямителями, у которого генераторная обмотка статора состоит из катушек, соединенных в четыре четырехплечих моста, имеющих каждый в отдельности два независимых однофазных выхода по диагоналям мостов на Р число пар полюсов на одном выходе и на Р, Р. число пар полюсов на другом выходе, соединенных концамк одноименных выходов с Р. , PJ числами пар полюсов через пepeкhючaюtqиe контакты в замкнутую цепь, имекяцую независимые однофазные выходы вдоль цепи поочередно на р2 и Р число пар полюсов из выводных концов межмостовых соединений, питаемую через зажимы выхода на Р числа пар полюсов и выпрямителя от входных зажимов двигательной обмотки статора на Р числа пар полюсов, сдвинутой в пространстве по окружности статора на 90 эл. град., соединенную последовательно выходами на Р числа пар полюсов четырехплечих мостов через переключакнцие контакты в цепь, подключенную двумя свободными зажимами к зажимам двигательной обмотки, у которого обмотка ротора состоит из четырех четырехплечих мостов, имеющих каждый в отдельности два независимых однофазных выхода по/диагоналям мостов на t. числа пар полюсов на одном выходе и на Р., Р числа пар полюсов на другом выходе, соединенных конца4ЛИ одноименных выходов с Р Р числами пар полюсов в замкнутую цепь, имеющую независимые однофазные аыходы вдоль цепи поочередно на Р,,, PJ числа пар полюсов из выводных концов межмостовых соединений, имеквдую накорогкозамкнутые выходы мостов на Р число пар полюсов, имеющую соединенные зажимы выхода цепи на Р 2. число пар полюсов с зажимами выхода цепи на Pj число пар полюсов через выпрямители, отлнча.ющийся тем, что, с целью повышения КПД преобразователя, катушки одной пары мостов обмотки ротора, принадлежащих одной половине замкнутой цепи и прилегающих к разным зажимам выхода числа пар полюсов Р , смещены в простран-, стве по окружности статора относительно катушек другой пары мостов, принадлежащих другой половине замкнутой цепи и прилегающих к разным,зажимам выхода числа пар полюсов Р ,, на 90 эл. град. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США I 4039910, кл; Н 02 К 5/32, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2644380,кл.Н 02 К 3/28, 1978. / t taL / 4il

«/ ii ly. 4| fli/ f,Фи1.г jF/ (T; y iy