SU1094116A1 - Асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты - Google Patents

Abstract

АСИНХРОННО-СИНХРОННЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий на статоре совмещенную трехфазно-однофазную; 2р, /2р2-полюсную . обмотку, где 2 р7 отличаетс  от 2р2 в два раза, на роторе - короткозамкнутую , выполненную по типу беличьей клетки обмотку, число стержней которой -равно р1 + р2 отличающийс  тем, что, с Целью уменьшени  габаритов и массы, преобразовател , на статоре расположена дополнительна  трехфазна  обмотка с числом полюсов 2pj, при этом число пар полюсов р находитс  в следующем соотношении ср. и Р2 р LL±Jii. . 6 (Л со 4

Description

01

Изобретение относитс  к электротехнике , конкретнее к элэктрическим машинам, а именно к преобразовател м -астоты, у которых двигательные и генераторные обмотки расположены в общей магнитной системе.

Известен асинхронный одномашинный преобразователь частоты, который в одной магнитной системе имеет 2p -полюсную выходную машину, 2pj,-полюсной возбудитель (втора 

машина) и 2pj-полюсный двигатель 1 .

Недостатком преобразовател  частоты  вл етс  наличие большого числа обмоток: трех обмоток на статоре и трех обмоток на роторе.

Известен асинхронный одномашинный преобразователь частоты с конденсаторным самовозбуждением, который имеет на статоре 2р,-полюсную ;выходную обмотку генератора и 2р, полюсную обмотку двигател , а на роторе - короткозам1снутую, типа беличьей клети, обмотку.

Отличаетс  простотой конструкции и компактностью 2.

Недостатком  вл етс  м гка  внешн   характеристика и наличие батареи конденсаторов большой массы и габаритов .

Известны синхрокно-реактивные одномашинные преобразователи частоты , н . статоре которых уложены 2pfполюсна  выходна  обмотка генератора и 2р.-полюсна  обмотка двигател , а ротор имеет специешьную коифигурацию дл  выделени  соответствующей высшей гармоники пол , используемой дл  наведени  в выходной обмотке статора ЭДС повышенной частоты 3.

Недостатками преобразователей настоты  вл ютс : м гка  внешн   характеристика, мала  перегрузочна  способность, низкий коэффициент мощности двигательной (входной) обмотки.

Известен асинхронно-синхронный бесконтактный одномашинный преобразователь частоты, который может быть выполнен в общем магнитопроводе и имеет на статоре 2pj-полюсную выходную стрехфазную обмотку, 2р2-полюсную однофазную обмотку возбудител , питаемую ПОСТОЯННОМУ током и Зрз-полюсную обмотку двигател . На роторе расположены: трехфазна  обмотка возбудител  и совмещенна  обмотка выходной машины и двигател .

Преобразователь имеет хорошие энергетические показатели, лсесткую внешнюю характеристику 4.

Однако большое количество обмоток усложн ет изготовление преобразовател  и ухудшает весовые показатели.

Известен также асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь

частоты, который имеет на статоре две обмотки: совмещенную трехфазнооднофазную 2р /2pj-полюсную обмотку и 2р -полюсную обмотку двигател ; на роторе - одну трехкратно совмещеную 2Р4/2р2/2р -полюсную обмотку 15 .

К недостаткам относитс  то, что роторна  обмотка выполнена фазной, состо щей из отдельных катушек, поэтому невозможно получить высокие знчени  обмоточных коэффициентов дл  всех рабочих гармоник (катушки имею различные коэффициенты укорочени  в пределах 1 - 0,7 и ниже дл  магниных полей числом полюсов 2р, 2р2, 2pj). Поэтому эффективность такой рторной обмотки невелика, и КПД преобразовател  мощностью 2кВт составл ет всего 52%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к за вл емому преобразователю частоты  вл етс  синхронный бесконтактный генератор, который имеет на статоре совмещенную трехфазно-однофазную 2Р(/2Р2-полюсную обмотку, где 2р} отличаетс  от 2р2 в два раза, а на раторе - короткозамкнутую, выполненную по типу беличьей клетки обмотку , число стержней которой равно

PI + Регенератор приводитс  во вращение приводным двигателем, который расположен на отдельном магнитопроводе и, в частном случае, может быть асинхронным, имеющим число полюсов 2p.j . Роторна  обмотка генератора .  вл етс .простой по выполнению, надехшой и. имеет высокие значени  обмоточных коэффициентов по двум рабочим гармоникам К.е К,,. 0,865 (6.

Недостатком известного генератора  вл етс  необходимость двух отдельных магнитопроводов при использовании синхронного бесконтактного генератора в качестве преобразовател  частоты, что увеличивает габариты и вес устройства.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение габаритов и массы асинхронносинхронного бесконтактного преобразовател  частоты.

Указанна  цель достигаетс  тем, 4YO у асинхронно-синхронного бесконтактного преобразовател  частоты, содержащего на статоре совмещенную трехфазно-однофазную 2р;, /2р2-полюсную обмотку, где 2р отличаетс  от 2р2 в два раза, на роторе - коротко замкнутую , выполненную по типу беличьей клетки обмотку, число стержней которой равно р + Pg, на статоре расположена дополнительна  трех фазна  обмотка числом полюсов 2pj, при этом число пар полюсов pg находитс  в следующем соотношении с р и Р7 „ . . , На фиг. 1 изображена роторна  обмотка предлагаемого преобразовател  частоты; на фиг. 2 - 2р2-полюс ное магнитное поле возбудител , соз даваемое при питании статорной обмотки посто нйым током, и 2р -полюс ное генераторное поле, создаваемое роторной обмоткой; на фиг. 3 2pj-полюсное поле приводного асинхронного двигател , р.4; Р2 2; на фиг. 4 - результирующее ма нитное поле, созданное роторной обмоткой при воздействии на нее 2р,полюсного пол . Обмотка ротора состоит их равномерно расположенных стержней, на концах замкнутых короткозамыкающими кольцами (фиг.1). Число стержней ра но Р( + р, где Р2 - число пар полюсов магнитного пол  возбудител которое создаетс  при питании 2р2полюсной статорной обмотки посто нным током (фиг.2); р - число пар полюсов магнитного пол  выходной машины (генератора). Это поле создаетс  роторной обмоткой и индуктирует в статорной трехфазной 2р( полюсной обмотке ЭДС повышенной частоты. Вместо двух отдельных обмоток на статоре целесообразно примен ть одну совмещенную трехфазно-однофазную 2pij/2р2-полюсную обмотку. Число пар полюсов р, отличаетс  от р„ в. .два раза и может быть как больше Р2(Р)2р2), так и меньше (,j). При совмещенна  . 2р,,/2р -полюсна  обмотка имеет высо кие значени  обмоточных коэффициентов по обеим гармоникам, при 2р, Р2 обмотка должны быть выполнена с шагом ,, , поэтому обмоточ ный коэффициент по 2р -полюсному полю . ,7 однако при этом числ пазов на полюс, и фазу q больше в два раза и поэтому форма кривой ЭДС повышенной частоты лучше. На статоре дополнительно располо жена 2pi-полюсна  обмотка приводного двигател . Число пар полюсов р, магнитного Пол  двигател  находитс  в следующем соотношении с р и р Обмоточный коэффициент роторной обмотки относительно 2р„-полюсного пол  Кр5 1 (как и дл  вс кой короткозамкнутой обмотки, число стержней которой не меньше шести на двой ном полюсном делении). В 2р -полюсном поле р дом лежащи стержни расположены друг от друга на рассто нии у . Поэтому обмоточный коэффициент роторной обмотки относительно 2р -полюсного пол  (обмотка сосредоточенна , К. 1) . -., Кй sin 90° sih|90 - 0,865 о, а I,,J 2 в 2pg-ПОЛЮСНОМ поле стержни расположены друг от друга на рассто нии 2 / (.2 Поэтому ,, Ку -3 90 510190 0 ,865 Как видно, обмоточные коэффициенты роторной обмотки имеют высокие значени  дл  всех рабочих гармоник. Роторна  обмотка может быть выполнена из медных стержней с приваренныг ми к ним на концах медными короткозамыкающими кольцами, или же может быть выполнена заливкой пазов расплавленным алюминием. Преобразователь частоты работает следующим образом. 2р5-полюсное поле приводного двигател  наводит в стержн х роторной обмотки ЭДС,показанную на фиг. 1а стрелками в нижней части пазов. Под действием этой ЭДС по обмотке текут токи, которые совместно с 2р,}-полюснЕлм полем создают вращающий момент.и ротор приходит во вращеf ние с частотой п -- (1 - S), где скольжение S -- , п --- . Пн РЗ Созданное статорной обмоткой при питании ее посто нным током синусоидально распределенное вдоль расточки статора 2р2-полюсное поле наводит в стержн х роторной обмотки при ее вращении синусоидальные ЭДС под действием которых по стержн м протекают трехфазные синусоидальные токи, показанные на фиг. 1 стрелками в верхней части пазов дл  заданного момента времени t, когда токи в стержн х 1 и 2, 4 и 5 одинаковы и встречно направлены, а токи в стержн х 3 и 6 отсутствуют. Результирующее магнитГное Ъоле, созданное роторной обмоткой при воздействии на нее 2р2-полюсного пол  дл  заданного момента времени, показано на фиг.4. Использу  разложение в р д Фурье дл  данной формы кривой пол  и учитыва  пространственный сдвиг стержней 2 и 3 относительно стержн  1 на 120 эл.град. и 240 эл.град. в 2р2-полюсном поле, а также временной сдвиг токов в стержн х относительно Друг друга на 120 эл.град. получим магнитное поле каждой гармонической в отдельности F 1,168 Jsin(cot F 0,584 Jsin((ot + ,

где J - действукщее значение тока в стержне.

При этом следует иметь в виду, тто 2p -полюсное поле дл  рассматриваемого случа  представл ет собой вторую гармоническую, так как р gp2, а 2р2-полюсное поле- первую гармоническую,

Таким образом, роторна  обмотка создает 2р и 2р2-полюсные пол , вращающиес  в разные стороны, причем амплитудное значение магнитной индукции 2р|-полюсного пол  в два раза меньше амплитудного значени  магнитной индукции 2р„-полюсного пол .

Так как 2р2-полюсное поле, созг данное статорной обмоткой, неподвино в пространстве, то 2р2-полюсное поле ротора вращаетс  против напралени  вращени  ротора с частотой п, равной частоте вращени  ротораПоэтому 2р,-полюсное поле вращаетс  по направлению ротора, индуктиру  в статорной 2р -полюсной обмотке ЭДС частотой

f (РЛР2)« П1-5)

снимаемую с трехфазньрс; 2р,-гполюсных зажимов статорной обмотки. Учитыва  при этом соотношение между PJ и суммой р, минимально возможна  частота, получаема  с помощь данного преобразовател  частоты

350 Гц.

2 №411

Предлагаемый асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты по сравнению с известным имеет-, меньшие габариты и вес, а также более облегченную, примерно на 30-40%, и простую конструкцию корпуса.

2р„ полюсное поле2р полюсное поле

ОУ

Claims (1)

1. АСИНХРОННО-СИНХРОННЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий на статоре совмещенную трехфазно-однофазную; 2р, /2р₂-полюсную обмотку, где 2р, отличается от 2р_г в два раза, на роторе - короткозамкнутую, выполненную по типу беличьей клетки обмотку, число стержней которой· равно р, + р₂ , о т л и чающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы, преобразователя, на статоре расположена дополнительная трехфазная обмотка с числом полюсов 2p_JZ при этом число пар полюсов р_? находится в следующем соотношении с р, и р₂ ω