Совмещенная обмотка преобразователя частоты Советский патент 1982 года по МПК H02K3/28 H02K47/20 

(5) СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

1

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

Известна совмещенная обмотка, которая замкнута пофазно через вентили, подключенные через общее регулируемое сопротивление к средней точке 1.10

Недостатком известной обмотки является наличие сопротивления в цепи выпрямленного тока статорной обмотки, которое должно быть довольно значительным чтобы граничить ве- is личину выпрямленного тока. Сопротивление является дополнительным элементом, усложняющим конструкцию утроит еля, а также служит источником потерь, снижающих КПД. 20

Известна также совмещенная обмотка преобразователя частоты, выполняющая функции 2р. -полюсной короткозамкнутой обмотки и 2р2 -полюсной

трехфазной обмотки, содержащая в каждой фазе концентрические катушечные группы 2.

Недостатками.данной обмотки являются ограниченность области применения, так как для нее , а также большой расход меди из-за низкого обмоточного коэффициента.

Цель изобретения - расширение области применения и уменьшение расхода меди.

Поставленная цель достигается тем, что число катушечных групп в каждой |)азе равно р и катушечные у. группы занимают зону, находящуюся в пределах от lAlT до 2/3 7 электрических радиан.

На фиг, 1 изображен асинхронный утроитель частоты, на фиг. 2 - статорная обмотка для 2р 4, на фиг. 3 то же, для на фиг. 4 - магнитное поле, созданное обмоткой при на фиг. 5 - статорная обмотка с увеличенным числом катуШек. Асинхронный утроитель частоты со тоит из статора и ротора с контактными кольцами (фиг. 1). На роторе имеется совмещенная обмотка, котора эквивалентна двум отдельным индуктивно не связанным разнополюсным обмоткам: Короткозамкнутой 2р,,-полю ной обмотке двигателя и вторичной 2р2 -полюсной обмотке генератора, где 2р . Зажимы выходной ге раторнойобмотки подключены к контактным кольцам. На статоре размещена обмотка (фиг. 2), которая состоит в каждой фазе из р. катушечных групп, расположенных друг от друга на расстояни 2ТГ эл, град, и включенных последовательно согласно. Каждая тушечная группа состоит из концентрических катушек с шагом У(д: - ) фазные обмотки располагают друг от друга на расстоянии -/Г эл. рад. Результирующее магнитное пол созданное рассматриваемой, обмоткой (фиг. 3) для заданного момента времени, когда ток 3 фазе А максимальный, показано на фиг. . Полагая, что трехфазная система синусоидальных токов, протекающих по обмотке, симметричнаJ амплитуднью значения н.с. фаз А, В и С для заданного момента времени t запишем в следующем виде: Frt,A-VT i3u;siMU)t РФ -T/20u;sivi{u;-t-3;) , p0(.-Y2Da6ivi(uj-b Ttl где 7 - действующее значение тока ф зы ; число витков фазы обмотки. Используя разложение в ряд Фурье для данной формулы кривой н.м. фазы , S ,. с SinftT) 2Г Ф - KT cos-y и выбирая начало координат по оси фазы А, а также учитывая пространственный сдвиг фаз В и С относительно фазы А на 120°и 240°в 2р -полюсом 9 поле соответственно получим н.с. каждои фазы: .V2Dou5iHuui v.UVero./TJ, os-ofx в-| г-Ли:э« 1иСа,4,,. F г Tl-fl3u)6iyi (iut--|-1t)« () где X - текущая пространственная ко- ордината , V- порядок гармонической. Результирующая н.с. каждой гармонична/i в отдельности может быть получена сложением соответствующих гармонических всех трех фаз, Учитывая что Т получим для первой гармонической с использованием известных тригонометрических преобразований , )iHr ,a,4..ivix )008(Х )4-51м(иУЪ .4,„,, .1,.,-.:5, ,1V,(u;-k-t K).(a)t X-|-1l;)4%iv,tшt-f x)ч-vq,и( -n:)siy(u;i-Y x) Поле, характеризуемое ч/1еном1УЪ+ + npKi вращается в отрицательном направлении оси X и называется левобегущим полем. Сумма левобегущих полей с отставанием по фазе на угол равна 0. Следовательно, УиШ51У1 СТо|т) ()-. 1C « 0,95а У 9)и(«Н;- -jtj т.е. первая гармоническая представляет собой правобегущую волну, вращающуюся в положительном направлении оси X. Аналогично,определяются все пос дующие гармонические н.с. Вторая гармоническая н.с. . il35«l §tM e,Hv,a,.tco +siM (шЬ - fit) С09 f - -y-tt)t siviCu t-%)cosCf-T - -t) ()т.е. вторая гармоническая представ ет собой левобегущую волну. Третья четвертая гармонические н.с. равны Пятая гармоническая н.с. - a2i i EiIbllIsih(ujt ) -o,i9o:3u;sivi (twt- Седьмая гармоническая н.с. F.. ,, пгаэшу.|Т).„. Ж -O. Ч Т Таким образом, при питании предлагаемой обмотки от трехфазной сети создаются два вращающихся в разные стороны магнитных поля с числом полюсов 2р. 2 и 2р2, соотношение амплитуд н,с. которых равно 1,1. Следовательно, предлагаемая обмотка выполняет функции двух независимых трехфазных обмоток с числом пар полюсоз 2р и 2рд,, отличающимися в два раза, причем магнитные поля, создаваемый этой обмоткой, вращаются в разные стороны, Изменение величины шага катушек ,и числа катушек катушечных групп ;предлагаемой обмотки можно изменять в нужном соотношении амплитуды первой и второй гармонической намагничивающих сил, а также амплитуды аыс ших гармонических. Экспериментальные исследования дают хорошее совпадение расчетных и опытных значений амплитуд магнитн полей, создаваемых обмоткой. . Число катушек в катушечной группе McweT быть равно q-, где q/2. число пазов на полюс и фазу для 2Ра7полюсного поля, или может быть больше Цл, и обмотка в зависимости 8 от величины шага будет или однослойной (фиг. 5), или однослойно-двухслойной. Увеличение числа катушек позволяет увеличить модность машины в данном габарите. Обмотку целесообразно выполнять концентрической, так как при этом пересечение катушек в лобовой части совершенно отсутствует. При проектировании нового магнитопровода незаполняемые обмоткой пазы можно полностью исключить. Утроитель работает следующим образомПри питании статорной обмотки трехфазным переменным током образуют ся два вращающихся в разные стороны магнитных поля 2р -полюсное поле, взаимодействуя с короткозамкнутой для 2р -полюсного поля роторной обмоткой, создает вращающий момент, под действием которого рютор вращается со скоростью и,-р;, 2р5 -полюсное поле наводит в ротор«ой обмотке ЭДС частотой V-Pa.- «- -m-Tl) . - г .0. .)5.--3i, Формула изобретения Совмещенная обмотка преобразователя частоты, выполняющая функции 2р. -полюсной короткозамкнутой обмотки и 2р2;-полюсной трехфазной обмоткИ( содержащая в каждой фазе концентрические катушечные группу, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения и уменьшения расхода меди, число катушечных групп в каждой фазе равно р и катушечные группы зганимают зону, находящуюся в пределах от 1АТГ до 2/3 ТС электрических радиан. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР К 1977 2, кл. Н 02 М 5/16, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 21 57931, 01.03.78.

Г

М

Фиг. г

Фиг.

fe.«

ti

fz

10

Фиг.5

17