RU1794273C - Электромашинный преобразователь частоты - Google Patents

Abstract

Использование: электромашинные регулируемые преобразователи частоты пере- менного тока. Сущность изобретени : преобразователь частоты состоит из двух коаксиально выполненных синхронных машин и двух унипол рных машин, размещенных с одного из торцов синхронных машин, выполненных аналогично и выполн ющих роль возбудител  синхронных машин, Электрически унипол рные машины соединены с синхронными с помощью жидкометалли- ческих контактов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электромашиностроению , в частности к регулируемым электромашинным преобразовател м частоты переменного тока, примен емым в регулируемом электроприводе с машинами переменного тока.

Известны синхронные прёобразовате- ли частоты, где плавное регулирование частоты и амплитуды напр жени  достигаетс  изменением вращени  синхронного генератора с приводом по системе Г - Д (генератор-двигатель посто нного тока).

Недостатком системы  вл етс  больша  установленна  мощность, габариты, низкий КПД..

Известна конструкци  одномашинных умножителей частоты. Основной недостаток

- отсутствие регулировани  частоты выходного напр жени .

Известен также высокочастотный элек-тромашинный преобразователь, состо щий из коаксиально установленных внешнего статора с обмоткой  кор  переменного тока

и обмоткой возбуждени , внутреннего статора с обмоткой  кор  переменного тока и установленного в цилиндрической полости между ними ротора с индукторами двух машин переменного тока.

Недостатком преобразовател   вл етс  узкий диапазон регулировани  и наличие потерь скольжени  во входной асинхронной машине, что приводит к снижению КПД.

Цель изобретени  - достижение плавного регулировани , расширение диапазона регулировани  и повышение КПД.

Цель достигаетс  тем, что на внешнем И внутреннем статорах дополнительно в аксиальном направлении размещены два индуктора двух унипол рных машин, каждый снабжен не менее чем двум  независимыми кольцевыми обмотками возбуждени , в полости статоров коаксильно размещены i дополнительные манитопроводы машин переменного тока и унипол рных машин с торцевыми крышками, образующими совместно с внешним и внутренним статораел

с

VI о

4 Ю ч| СО

ы

ми две кольцевые герметичные камеры, снабжены двум   кор ми унипол рных машин с жидкометаллическими контактами, выполненными в виде Двух первых полых провод щих цилиндров с не менее чем дву- м  независимыми параллельными ветв ми, индукторы машин переменного тока выполнены в виде двух вторых полых провод щих цилиндров, жестко механически сочленен

ных с первыми цилиндрами и разделены

доль образующей на изолированные части числами, соответственно равными числам олюсов машин переменного тока, замкнуые с одного торца короткозамыкающими кольцами, с другого торца соответственно 15 лектрически соединены одной пол рнотью с первым полым цилиндром, другой пол рностью - посредством жидкометалли- . ческих контактов с соответствующей пол р- . ностью  корей унипол рных машин, первые 20 и вторые полые провод щие цилиндры установлены в кольцевых герметичных каме- pax с возможностью свободного вращени , жидкометаллические контакты двухунипо- л рных машин замкнуты друг на друга, кро- 25 ме того, дополнительные магнитопроводы машин переменного тока снабжены двум  дополнительными обмотками  корей переменного тока, кроме того, первые и вторые полые цилиндры выполнены из 30 ферромагнитного материала с провод щими немагнитными стержн ми, замкнутыми короткозамыкающими кольцами, кроме того , на торцах унипол рных индукторов, примыкающих к магнитопроводам машин 35 переменного тока соответственно установлены немагнитные кольца и дополнительные магнитопроводы возбудителей с кольцевыми обмотками возбуждени , первые полые провод щие цилиндры удлинены 40 примерно на половину дополнительных магнитопроводов возбудителей, жидкометаллические контакты унипол рных машин, примыкающие к вторым полым цилиндрам, смещены близко к ос м симметрии допол- 45 нительных кольцевых обмоток возбуждени  и соединены с соответствующей пол рностью второго полого цилиндра, кроме того, кольцевые герметичные камеры заполнены инертным газом,50

Отличительные признаки предлагаемого изобретени : на внешнем и внутреннем статорах дополнительно размещены два индуктора двух унипол рных машин; в полости статоров коаксиально размещены 55 дополнительные магнитопроводы машин переменного тока и унипол рных машин, образующие совместно с внешним и внутренним статорами две герметичные кольцевые камеры;  кори унипол рных машин и

0

5 0 5 0 5 0 5 0

5

индукторы машин переменного тока выполнены в виде полых провод щих цилиндров, жестко соединенных между собой, и размещены в кольцевых герметичны камерах; жидкометаллические контакты унипол рных машин замкнуты друг на друга; дополнительные магнитопроводы -машин переменного тока снабжены двум  дополнительными обмотками  корей переменного тока; полые провод щие цилиндры выполнены из ферромагнитного материала с провод щими немагнитными стержн ми, замкнутыми короткоззмыкающими кольцами; индукторы машин переменного тока снабжены унипол рными возбудител ми, размещенными между первыми и вторыми полыми цилиндрами; герметичные кольцевые камеры заполнены инертным газом. . На фиг. 1 изображена конструктивна  схема преобразовател  частоты; на фиг; 2 - сечение А-А на фиг,1 (индуктор синхронной машины); на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг,1 (первый полый ферромагнитный цилиндр).

Преобразователь частоты содержит первый 1 и второй 1 магнитопроводы с обмотками 2 и 2 , выходными клеммами 3 и З1 двух синхронных машин, промежуточный ферромагнитный цилиндр 4 с магнитопро- водами 5 и 51 и обмотками 6 и б1  корей переменного тока, индукторы 7 и 71 первой и второй унипол рных машин с унипол рными обмотками возбуждени  8 и 81,индукторы унипол рных возбудителей (независимой параллельной ветви) 9 и 9 с обмотками возбуждени  10 и 101 и немагнитными кольцами 11 и 11 , герметичные кольцевые камеры 12 и 12 с индукторами 13 и 131 синхронных машин,  кор ми 14 и 141унипо- л рных возбудителей,  кор ми 15 и 151 уни,- пол рных машин, подшипниковые опоры 16 и 16 , жидкометаллические контакты 17 и 171. ./ .

Индуктор синхронной машины выполнен в виде второго.полого ферромагнитного цилиндра с высокопровод щими стержн ми 18, разделенного изол цией 10 на изолированные части с числом, равным числу полюсов, замкнутые с одного торца короткозамыкающим кольцом, 20 (20 ). Индуктор 13 (131), жестко механически сочленен (при отсутствии унипол рного возбудител  14) с  корем 15 (151) унипол рной машины, выполненным в виде первого полого ферромагнитного цилиндра 15 с высокопровод щими немагнитными стержн ми 21, При наличии унипол рного возбудител  его  корь 14 (141) механически и электрически соединен с  корем 15 унипол рной машины и индуктором 13 синхронной машины, Конструктивно  корь 14 (141)

не отличаетс  от  кор  15 и  вл етс  его продолжением.

Обмотки  корей 6 и 6 промежуточного ферромагнитного цилиндра включаютс  параллельно или последовательно сортвет- ственно с обмотками 2 и 21, увеличива  мощность синхронных машин.

Преобразователь частоты работает следующим образом..

При включении обмоток 2 и 6 в сеть переменного тока индуктор 13 синхронной машины будет вращатьс  с частотой, близкой к синхронной частоте электромагнитного пол  (момент сопротивлени  весьма мал). При подаче возбуждени  в унипол рную Об- мотку 10 в цепи унипол рного возбудител , включающей индуктор 13 синхронной машины , наведетс  унипол рна  ЭДС и потечет посто нный ток. Посто нный ток создает в индукторе 13 систему пар полю- сов и индуктор 13 вт нетс  в синхронизм с электромагнитным по лем обмоток 2 и 6 переменного тока. ..

При подаче тока возбуждени  в унипол рную обмотку 8 в  коре 15 изведётс  уни- пол рна  ЭДС и по замкнутой цепи, образованной  кор ми 15 и 15 , соединенными электрически посредством жидкоме- таллических контактов, потечет посто нный ток. При подаче возбуждени  в унипол р- ную обмотку б1,возникший унипол рный ток, взаимодейству  с унипол рным током  кор  151, создает вращающий момент, вследствие чего  корь 151 придет во вращение . При подаче возбуждени  в унипол р- ную обмотку 101 возбудител  по цепи, образованной  кор ми возбудител  141 и индуктора 131 синхронной машины, потечет посто нный ток и в обмотках  корей 21 и б1 наведетс  ЭДС частотой, определ емой числом пар полюсов индуктора 13 и частотой вращени , Частота вращени  индуктора 131 может широко измен тьс  за счет регулировани  токов возбуждени  в обмотках 8 и 81, тем самым стандартна  частота питающего напр жени  может регулироватьс  в требуемом диапазоне.

Преобразователь частоты может работать и при отсутствии унипол рного возбудител  14, В этом случае необходимо  кори 15 и 151 унипол рных машин выполнить с независимыми параллельными ветв ми, а их индукторы 7 и 71 снабдить по крайней мере двум  независимыми обмотками возбуждени . 8 одну из параллельных ветвей  кор  каждой унипол рной машины включаетс  соответствующий индуктор синхронной машины 13 (13 ), Дл  исключени  (или уменьшени ) вли ни  обмоток возбуждени  на параллельные ветви  корей их необходимо разделить немагнитными кольцами 11 (111). Отсутствие унипол рного возбудител  несколько затрудн ет и уменьшает диапазон регулировани  cos p, так как требование получени  заданной частоты тока св зано с вполне определенным соотношением между результирующим магнитным потоком двух (трех) параллельных ветвей и частотой вращени  индукторов. Но с другой стороны отсутствие возбудител  несколько уменьшат габариты преобразовател .

Преимущества предлагаемого преобразовател  частоты по сравнению с прототипом заключаютс  в том, что унипол рные машины позвол ют плавно регулировать частоту вращени , при этом машины переменного тока работают на синхронных режимах , в результате чего достигаетс  плавное регулирование частоты преобразуемого тока, расшир етс  диапазон регулировани  и исключаютс  потери скольжени .

Claims (5)

1. Формула изобретени  1. Электромашинный преобразователь частоты, содержащий коаксиально установленные внешний и внутренний статоры с магнитопроводами и обмотками двух  корей переменного тока, обмотку возбуждени , ротор с индукторами двух машин переменного тока, отличающийс  тем, что, с целью достижени  плавного регулировани , расширени  диапазона регулировани  и повышени  КПД на внешнем и внутреннем статорах, дополнительно в аксиальном направлении размещены два индуктора двух унипол рных машин, каждый

   снабжен не менее, чем двум  независимыми кольцевыми обмотками возбуждени , в полости статоров коаксиально размещены дополнительные магнитопроводы машин переменного тока и унипол рных машин с торцевыми крышками, образующими совместно с внешним и внутренним статорами две кольцевые герметичные камеры, снабжены двум   кор ми унипол рных машин с жидкометаллическими контактами, выполненными в виде двух первых полых провод щих цилиндрОЁ с не менее, чем двум  независимыми параллельными ветв ми, индукторы машин переменного тока выполйены в виде двух вторых полых провод щих цилиндров, жестко механически сочлененных с первыми цилиндрами и разделены вдоль образующей на изолированные части с числами, соответственно равными числам полюсов машин переменного тока, замкнутые с одного торца короткозамыкающими кольцами , с другого торца соответственно электрически соединены одной пол рностью с первым полым цилиндром, другой пол рностью - посредством жидкометаллических контактов с соответствующей пол рностью:  корей унипол рных машин, первые и вторые полые провод щие цилиндры установлены в кольцевых герметичных камерах с возможностью свободного вращени , жид- кометаллические контакты двух унипол рных машин замкнуты друг на друга,
2. 2..Преобразователь по п.Т, отличающийс  тем, что дополнительные магнито- проводы машин переменного тока снабжены двум  дополнительными обмотками .  корей переменного тока.
3. 3. Преобразователь по п.1, от л и ч а ю- щ и и с   тем, что первые и вторые полые

   80 6 .

   6 4 5 I

   цилиндры выполнены из ферромагнитного материала с провод щими немагнитными стержн ми; замкнутыми короткозамыкаю-. щими кольцами. .
4. 4. Преобразователь по п.1.отличающий с   тем, что на торцах унипол рных индукторов, примыкающих к магнитопрово- дам машин переменного тока, соответственно установлены немагнитные кольца и дополнительные магнитопроводы возбудителей с кольцевыми обмотками возбуждени , первые полые провод щие цилиндры удлинены примерно на половину дополнительных магнитопроводов возбудителей, жидкометаллические контакты унипол рных машин, примыкающие к вторым полым цилиндрам смещены близко к ос м симметрии дополнительных кольцевых обмоток возбуждени , и соединены с соответствующей пол рностью второго полого цилиндра ..
5. 5. Преобразователь по п.1, о т л и ч а - ю щ и и с   тем, что кольцевые герметичные камеры заполнены инертным газом.

   & 9 10 « 12 5 87 «в

   Фиг. 3.