LV15026B - Elektromašīnu sprieguma pārveidotājs - Google Patents

Description

Izgudrojums attiecas uz elektrotehnikas nozari, konkrēti - uz elektriskam mašmam, kuras pārveido līdzspriegumu maiņspriegumā un izmanto elektrovilcienu elektroiekārtu barošanai.

Zināma tehnikas līmeņa analīze

Elektromašīnu sprieguma pārveidotājs kustīgā elektrotransportā tiek izmantots patērētāju barošanai ar spriegumu 220 V un 50 Hz. Tādā konstrukcijā līdzstrāvas piedziņas elektrodzinējiem jāstrādā droši slodzes izmaiņas robežās no tukšgaitas līdz maksimālam lielumam apstākļos pie iespējamām kontakttīkla sprieguma svārstībām robežās no 2200 V līdz 4000 V.

Pazīstamā konstrukcijā [1] sprieguma pārveidotājs sastāv no korpusa, kurā ir ievietoti piedziņas ventiļdzinējs un sinhronais ģenerators, kas atrodas uz vienas vārpstas. Šo mašīnu izmantošana kustīgā elektrotransportā būtiski ir ierobežota sakarā ar to, ka ventiļpiedziņas dzinēja darbam ir nepieciešamas izmantot elektroapgādes tīklu ar stabilu barojošo spriegumu.

Vistuvākā šajā izgudrojumā piedāvātajam tehniskajam risinājumam ir elektromašīnu sprieguma pārveidotāja konstrukcija [2], kas sastāv no korpusa, kurā ir ievietots asinhronais ģenerators ar nekustīgu enkurtinumu un ierosmes tinumu, kas novietots uz rotora poliem, un līdzstrāvas piedziņas dzinējs, kas satur nekustīgu induktoru, uz kura poliem ir novietoti neatkarīgais un virknes ierosmes tinumi, un enkurtinumu, kas novietots rotora rievās, turklāt ģeneratora rotors un piedziņas dzinēja rotors ir novietoti uz vienas vārpstas, ģeneratora enkurtinumu izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie slodzes, bet tā ierosmes tinuma izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota. Piedziņas dzinēja enkurtinumi ir savienoti ar kolektoru, kas ir novietots uz rotora vārpstas tā vienā galā un ir paredzēts pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota caur sukām. Turklāt virknes ierosmes tinums un papildu polu tinums ir savienoti savā starpā, un piedziņas dzinēja neatkarīgā ierosmes tinuma izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota.

Konstrukcijas [2] trūkums ir tas, ka pie sprieguma palielināšanās līdz 4000 V piedziņas dzinēja barošanas tīklā starp kolektora plāksnītēm rodas spriegums virs 70 V, kas noved pie elektriskā loka rašanās un gredzenu bojāšanās. Kolektora izolācijas elektriskās izturības palielināšana palielina elektromašīnu sprieguma pārveidotāja svaru.

Izgudrojuma mērķis un būtība

Izgudrojuma mērķis ir elektromašīnu sprieguma pārveidotāja masas samazināšana un tā darba drošuma paaugstināšana. Uzstādītais mērķis ir sasniegts tādējādi, ka ir izmantota elektromašīnu sprieguma pārveidotāja konstrukcija, kas sastāv: no vienā korpusa ievietotiem sinhronā ģeneratora ar nekustīgu enkurtinumu un ierosmes tinumu, kas novietoti uz rotora poliem; līdzstrāvas piedziņas dzinēja, kas satur nekustīgu induktoru, uz kura poliem N un S ir novietoti neatkarīgais un virknes ierosmes tinumi, un enkurtinumu, kas novietots rotora rievās, turklāt: ģeneratora rotors un piedziņas dzinēja rotors ir novietoti uz vienas vārpstas; ģeneratora enkurtinumu izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie slodzes, bet tā ierosmes tinuma izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota; piedziņas dzinēja enkurtinumi ir savienoti ar kolektoru, kas novietots uz rotora vārpstas vienā galā, un ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota caur sukām, virknes ierosmes tinumu un papildu polu tinumu, kas savienoti savā starpā; piedziņas dzinēja neatkarīgā ierosmes tinuma izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota.

Saskaņā ar izgudrojumu piedziņas dzinēja rotors ir apgādāts ar otru kolektoru, kurš novietots uz vārpstas rotora otrā galā, bet enkurtinumu sekcijas ir izveidotas no divām identiskām spolēm, kas izvietotas rievās pretēji viena attiecībā pret otru rotora, turklāt izvadi no katras spoles ir savienoti ar kolektoriem, kas novietoti uz attiecīgiem rotora galiem, ierosmes tinuma katrā sekcijā spoles ir savienotas virknē caur kolektoriem un sukām tādā veidā, ka strāvas virzieni spoļu vados, kas ievietoti katrā rievā, sakrīt.

Izgudrojuma būtība ir paskaidrota sekojošos zīmējumos: Fig.l, kurā ir attēlots rotora izklājuma fragments un induktora polu N un S, kolektoru un enkurtinumu spoļu sekciju, kas novietotas piedziņas dzinēja rotora rievās, izvietojumi; Fig.2, kurā ir parādīti sinhronais ģenerators ar enkurtinuma un ierosmes tinuma izvadiem un līdzstrāvas piedziņas dzinējs, kuri ir novietoti uz kopējas vārpstas vienā korpusā, kā arī ir parādīta enkurķēžu un ierosmes tinuma ar papildus polu tinumiem ķēdes savienošanas shēma līdzstrāvas dzinējā; Fig.3, kurā ir parādīts enkurtinumu spoļu sekciju novietojums līdzstrāvas piedziņas dzinēja rotora rievās.

Attēlotajos elektromašīnu sprieguma pārveidotāja zīmējumos ir izmantoti sekojoši apzīmējumi: korpusā 1 ir novietoti sinhronais ģenerators 2 ar nekustīgu enkurtinumu 3 un ierosmes tinumu 4, kas novietots uz rotora poliem, un līdzstrāvas piedziņas dzinējs, kas satur nekustīgu induktoru 8, uz kura poliem N un S ir novietoti neatkarīgais 9 un virknes 10 ierosmes tinumi, un enkurtinumu 5, kas novietots rotora 7 rievās 6. Turklāt ģeneratora rotors un piedziņas dzinēja rotors ir novietoti uz vienas vārpstas 11; ģeneratora enkurtinuma izvadi 3 ir paredzēti pieslēgšanai pie slodzes, bet tā neatkarīgā enkurtinuma 4 izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pastāvīgam spriegumam; piedziņas dzinēja enkurtinuma 5 izvadi ir savienoti ar kolektoru 12, kas novietots uz rotora 7 vārpstas 11 tā vienā galā, un ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma caur sukām 13; virknes ierosmes tinums 10 un papildu polu 14 tinums ir savienoti savā starpā; piedziņas dzinēja neatkarīgās ierosmes tinumi 9 ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma. Līdzstrāvas rotors 7 ir apgādāts ar otru kolektoru 15, kurš ir novietots uz vārpstas 11 otrā galā attiecībā pret rotoru 7, bet enkurtinuma 5 sekcijas ir izveidotas no divām identiskām spolēm 16 un 17, kas ir novietotas pretēji viena attiecībā pret otru rotora 7 rievās 6, turklāt izvadi no katras spoles 16 un 17 ir savienoti ar kolektoriem 12 un 15, kas novietoti uz attiecīgiem rotora 7 galiem enkurtinuma 6 katrā sekcijā. Spoles 16 un 17 ir savienotas paralēli caur kolektoriem 12 un 15 un sukām 13 tādā veidā, ka spoļu 16 un 17, kas ievietotas katrā rievā 6, strāvas virzieni vados sakrīt.

Ierīces darbība

Pastāvīgā sprieguma pārveidošanai maiņspriegumā ir izmantota elektromašīnas sprieguma pārveidotāja tipveida shēma, kurā maiņspriegums tiek ģenerēts sinhronā ģeneratora 2 enkurtinumā 3 rotora ar ierosmes tinumu 4 griešanās rezultātā. Ģeneratora 2 rotors ir savienots ar vārpstu 11 ar līdzstrāvas piedziņas dzinēja rotoru 7. Piedziņas dzinēja enkurtinums 5 ir novietots uz rotora 7, bet uz induktora 8 poliem N un S ir novietotas ierosmes tinumi 9 un 10. Virknes ierosmes tinums 10 ir savienots ar papildu polu 14 tinumiem.. Abas mašīnair s novietotas vienā korpusā 1.

Piedziņas dzinēja rotora griešanās notiek, enkurtinuma 5 izvadus un neatkarīgās ierosmes tinumu 9 pieslēdzot pie pastāvīga sprieguma avota.

Piedāvātā tehniskā risinājumā, lai samazinātu slodzi uz kolektora barojošā sprieguma svārstību apstākļos, enkurtinuma 5 sekcijas ir izveidotas no divām identiskām spolēm 16 un 17, kas ir izvietotas pretēji viena attiecībā pret otru rotora 7 rievās 6, kurš ir apgādāts ar otru kolektoru 15, kas novietots uz rotora pretējā gala. Turklāt spoļu 16 izvadi ir savienoti ar kolektora plāksnītēm 12, bet spoļu 17 izvadi attiecīgi ir savienoti ar kolektora 15 plāksnītēm.

Spoles 16 un 17 ir savienotas savā starpā virknē caur sukām 13, un kolektori 12 un 15 ir savienoti ar nobīdi par 180 el. grādiem. Turklāt, par cik tinumi 16 un 17 ir novietoti uz rotora pretēji viens attiecībā pret otru, strāvas vados, kas novietoti rievās 6, sakrīt pēc virziena.

Piedāvātā sprieguma pārveidotāja gabarīti un nosacītie izmēri atbilst tipveida mašīnu 1ΠΒ6 h ΗΠΒ-44/38 sēriju izmēriem. Turklāt konstrukcijas svars ir samazināts 1,4 reizes, bet īpatnējā metālietilpība ir 37,3 kg/kW, salīdzinot ar 53,9 kg/k.W sērijveida sprieguma pārveidotājos. Reizē ar to, samazinot spriegumu starp plāksnītēm kolektoros 12 u 15, ir izslēgta elektriskā loka rašanās iespēja starp sukām 13 visā slodzes un barojošā sprieguma svārstību diapazonā, kā rezultātā paaugstināta mašīnas darba drošība un pagarināts tās kalpošanas laiks.

Nr.	Parametri	Parametru vērtības
	Ģenerators »
1.	Ilgstoša režīma Sl jauda, kW	55,0
2.	Lineārais spriegums, V	230,0
3.	Režīma Sl strāva, A	173,0
4.	Rotora griešanās frekvence , apgr./min.	1500
5.	Sprieguma frekvence, Hz	50
	Dzinējs
6.	Spriegums, kV	3,0
7.	Režīma Sl strāva, A	25,2
8.	Enkurtinuma sprieguma izmaiņu robežas, kV	2,2 līdz 4,0
9.	Ilgstoša režīma Sl jauda, kW	75,6
TO.	Maksimālais spriegums starp kolektora plāksnītēm, V	36,0

Informācijās avoti:

1. Patents RU 2225065, kas izdots 27.02.2004; starptautiskās klasifikācijas indeksi SKI⁷: H02K47/04 un H02K47/30,

2. IfyKajio Π.Β., EpouiKHH Η.Γ. 3jieKTponoe3ņa 3P2 η 3P2P, (cip. 77 - 81). M., TpaHcnopT, 1986; 359 c. (prototips)

Claims (1)

1. Pretenzija

   1. Elektromašīnu sprieguma pārveidotājs, kas sastāv no vienā korpusā novietotiem sinhronā ģeneratora ar nekustīgu enkura tinumu un ierosmes tinumu, kas novietots uz rotora poliem, un līdzstrāvas piedziņas dzinēja, kas satur nekustīgu induktoru 8, uz kura poliem N un S ir novietoti neatkarīgais ierosmes tinums 9 un virknes ierosmes tinums 10, kā arī enkura tinuma 5, kas novietots rotora 7 rievās 6, turklāt: ģeneratora rotors un piedziņas dzinēja rotors ir nostiprināti uz vienas vārpstas; ģeneratora enkura tinuma vadi ir paredzēti pieslēgšanai pie slodzes, bet tā ierosmes tinuma izvadi ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota; piedziņas dzinēja enkura tinuma izvadi ir savienoti ar kolektoru, kas novietoti uz rotora vārpstas tā vienā galā un ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma avota caur sukām; virknes ierosmes tinumi un papildu polu tinumi, kas savienoti savā starpā, un piedziņas dzinēja neatkarīgās ierosmes tinumi ir paredzēti pieslēgšanai pie pastāvīga sprieguma, kas atšķiras ar to, ka piedziņas dzinēja rotors ir apgādāts ar otru kolektoru, kurš novietots uz vārpstas otrā gala, bet enkura tinumu sekcijas ir izveidotas no divām identiskām spolēm, kuras novietotas rotora rievās pretēji viena attiecībā pret otru, turklāt izvadi no katras spoles ir savienoti ar kolektoriem, kas novietoti uz attiecīgā rotora gala, pie tam ierosmes tinuma katrā sekcijā spoles ir savienotas virknē caur kolektoriem un sukām tādā veidā, ka strāvas virzieni spoļu, kas ievietotas katrā rievā, vados sakrīt.