RU2016485C1

RU2016485C1 - Converter of number of phases

Info

Publication number: RU2016485C1
Authority: RU
Inventors: А.Я. Микитченко
Original assignee: Акционерное общество - Корпорация "Киргизский электромашиностроительный завод"
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: converter is designed for conversion of single-phase voltage into symmetric multiphase one. Converter of number of phases is built in the form of asynchronous motor with squirrel-cage rotor, it has one primary winding with leads 1 and two secondary windings with leads 3, 6 and 5, 2. All windings are positioned on stator at angle of 120 deg with respect to each other. Secondary windings are interconnected, point of their connection and free leads are terminals to connect load. Converter has means for starting of motor in addition. EFFECT: enhanced operational efficiency. 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к электромеханическим преобразователям переменного тока в переменный, а точнее к преобразователям однофазного напряжения в симметричное многофазное. The present invention relates to electromechanical converters of alternating current to alternating current, and more specifically to converters of single-phase voltage to symmetric multiphase.

В литературе описаны устройства, предназначенные для преобразования однофазного напряжения в многофазное, использующие реактивные элементы [1]. The literature describes devices designed to convert single-phase voltage to multiphase, using reactive elements [1].

Известен также преобразователь числа фаз, выполненный в виде асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, содержащий первичную и несколько вторичных обмоток, расположенных на статоре [2]. Also known is a phase number converter made in the form of a squirrel-cage induction motor containing a primary and several secondary windings located on a stator [2].

Недостатком указанного устройства является то, что оно является специальной электрической машиной, содержащей пять обмоток, из которых по крайней мере три имеют различные параметры, причем первичная обмотка включает в себя фактически две однофазные обмотки, сдвинутые друг относительно друга в пространстве на 90^о, а вторичная - три обмотки, сдвинутые друг относительно друга на 120^о. Такая машина требует специальной усложненной технологии изготовления.The disadvantage of this device is that it is a special electrical machine comprising five windings, of which at least three have different parameters, wherein the primary winding includes a virtually two-phase windings that are shifted relative to each other in the space 90 ^a, and the secondary - three windings shifted relative to each other by 120 ^about . Such a machine requires special sophisticated manufacturing technology.

Целью настоящего изобретения является унификация используемого оборудования. The aim of the present invention is the unification of the equipment used.

Поставленная цель достигается тем, что первичная и вторичные обмотки расположены в пространстве под углом 120^о, при этом вторичные обмотки соединены между собой, и их точка соединения и свободные выводы являются выводами для подключения нагрузки, кроме того введены средства запуска двигателя.This goal is achieved in that the primary and secondary windings are located in space at an angle of 120 ^about , while the secondary windings are interconnected, and their connection point and free terminals are outputs for connecting the load, in addition, means for starting the engine are introduced.

На фиг. 1 изображена схема подключения нагрузки к двигателю-преобразователю; на фиг.2 - осциллограммы линейных напряжений на входе и выходе преобразователя; на фиг.3 - векторная диаграмма напряжений на выходе преобразователя. In FIG. 1 shows a diagram of the connection of the load to the motor-converter; figure 2 - waveforms of linear voltages at the input and output of the Converter; figure 3 is a vector diagram of the voltage at the output of the Converter.

Многофазный асинхронный двигатель, с короткозамкнутым ротором, как обычно, имеет число статорных обмоток, равное числу фаз, (например на фиг.1 представлен простейший из многофазных - трехфазный двигатель с обмотками 1-4; 2-5; 3-6). A multi-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, as usual, has a number of stator windings equal to the number of phases (for example, Fig. 1 shows the simplest of the multiphase - three-phase motor with windings 1-4; 2-5; 3-6).

При однофазном включении двигателя (обмотка 1-4) в однофазную сеть переменного тока и кратковременном приложении крутящего момента к валу в какую-либо сторону от вращателя, используемого в качестве средства запуска, он начинает вращаться в эту сторону с частотой вращения ω, равной циклической частоте однофазного напряжения. За счет пульсирующего поля статора при вращении ротора в обмотке последнего наводится ЭДС и возникает ток, который создает пульсирующий поток реакции ротора, направленный перпендикулярно потоку статора. Оба потока равны, изменяются с одинаковой частотой, сдвинуты в пространстве на угол 90^о и, что особенно важно, - сдвинуты на такой же угол во времени, а потому совместно образуют круговое вращающееся поле, имеющее то же направление вращения, что и вал двигателя. Это поле наводит в обмотках статора соответствующие ЭДС в той последовательности, в которой располагаются обмотки по направлению вращения вала. Оставшиеся обмотки (в нашем случае 2-5 и 3-6) соединяются согласно последовательно в разомкнутый многоугольник, в котором отсутствует только сторона, соответствующая обмотке, включенной в сеть (в нашем случае 1-4).When the motor is switched on single-phase (winding 1-4) in a single-phase alternating current network and a short-term application of torque to the shaft in any direction from the rotator used as a starting means, it starts to rotate in this direction with a rotation frequency ω equal to the cyclic frequency single-phase voltage. Due to the pulsating field of the stator during rotation of the rotor, EMF is induced in the winding of the latter and a current arises that creates a pulsating flow of the rotor reaction, directed perpendicular to the stator flow. Both flows are equal, vary at the same frequency, are shifted in space by an angle of 90 ^° and, most importantly, are shifted by the same angle in time, and therefore together form a circular rotating field having the same direction of rotation as the motor shaft. This field induces in the stator windings the corresponding EMF in the sequence in which the windings are located in the direction of rotation of the shaft. The remaining windings (in our case 2-5 and 3-6) are connected according to the series in an open polygon, in which there is no side corresponding to the winding connected to the network (in our case 1-4).

В каждой из обмоток разомкнутого многоугольника и на зажимах, соответствующих отсутствующей обмотке, наводятся ЭДС. Обмотки, составляющие разомкнутый многоугольник, можно считать вторичными. С вторичных обмоток может быть снята симметричная система выходных напряжений преобразователя, осциллограммы которых представлены на фиг.2 (U₂₅; U₃₆; U₆₂), там же представлена осциллограмма входного напряжения U₁₄. Соответствующая векторная диаграмма напряжений на нагрузке изображена на фиг.3. Под нагрузкой (пунктир) в пределах, допустимых по ГОСТ 13109-67 отклонений напряжения, симметрия сохраняется. Гладкий характер осциллограмм свидетельствует об отсутствии высших гармоник. С изменением частоты и напряжения характер симметрии не изменяется т. к. наводимая в каждой обмотке ЭДС пропорциональна частоте и величине потока, поток вращающегося поля в свою очередь пропорционален напряжению. Таким образом с изменением частоты и напряжения ЭДС во вторичных обмотках изменяются одновременно.EMF is induced in each winding of an open polygon and at the terminals corresponding to the missing winding. The windings that make up an open polygon can be considered secondary. From the secondary windings, a symmetric system of the output voltage of the converter can be removed, the waveforms of which are presented in figure 2 (U ₂₅ ; U ₃₆ ; U ₆₂ ), the waveform of the input voltage U _{14 is} also presented there. The corresponding vector diagram of stresses on the load is shown in Fig.3. Under load (dashed line), within the limits allowed by GOST 13109-67 voltage deviations, the symmetry is maintained. The smooth nature of the waveforms indicates the absence of higher harmonics. With a change in the frequency and voltage, the nature of the symmetry does not change, because the emf induced in each winding is proportional to the frequency and magnitude of the flux, the flow of a rotating field is in turn proportional to the voltage. Thus, with a change in the frequency and voltage, the EMF in the secondary windings change simultaneously.

Применение преобразователя фаз, выполненного в виде асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, содержащего одну первичную и две вторичные обмотки, расположенные на статоре под углом 120^о, причем так, что вторичные обмотки соединены между собой и их точка соединения, а также свободные выводы являются выводами для подключения нагрузки, снабженного средствами запуска, стало возможным благодаря способности асинхронного двигателя образовывать при однофазном включении круговое поле за счет пульсирующего поля статора и сдвинутого от него по фазе в пространстве и во времени на 90^о поля реакции ротора.Applying phase converter configured as an asynchronous motor with cage rotor containing one primary and two secondary windings arranged on the stator at an angle of ^120, and so that the secondary windings are connected together and their connection point, and the free terminals are terminals for connection of the load equipped with starting means was made possible thanks to the ability of the induction motor to form a circular field during single-phase switching on due to the pulsating field of the stator and the shifted t he phase in space and time on the rotor 90 ^{of the} field reaction.

Предложение использовать многофазный серийный асинхронный двигатель в качестве преобразователя фаз имеет преимущества за счет того, что все обмотки идентичны и это в свою очередь позволяет унифицировать технологическое оборудование, используемое в производстве этих машин. The proposal to use a multiphase serial induction motor as a phase converter has the advantage of the fact that all windings are identical and this, in turn, makes it possible to unify the technological equipment used in the production of these machines.

Использование многофазного асинхронного двигателя в качестве преобразователя однофазного напряжения в симметричное многофазное благодаря широкой распространенности асинхронных двигателей позволит устранить расходы на разработку, изготовление, отладку и совершенствование устройств, преобразующих однофазное напряжение в симметричное многофазное, что даст экономию в народном хозяйстве и особенно удобным может оказаться в быту. The use of a multiphase induction motor as a converter of single-phase voltage to a symmetrical multiphase due to the widespread prevalence of induction motors will eliminate the costs of developing, manufacturing, debugging and improving devices that convert a single-phase voltage to a symmetrical multiphase, which will save in the national economy and may be especially convenient in everyday life .

Claims

Phase converter, made in the form of a squirrel-cage induction motor, containing one primary and two secondary windings located on the stator, characterized in that, in order to unify the equipment used, the primary and secondary windings are located in space at an angle of 120 ^o , while the secondary windings are interconnected, and their connection point, as well as the free terminals are outputs for connecting the load, in addition, means for starting the engine are introduced.