SU311362A1 - Бесконтактный электромашинный агрегат - Google Patents

Description

Известен беско.нтактный электромашинный агрегат, содержащий синхроиный генератор с вращающимс   корем, соединенным электрически с индуктор-ом асиехрон ого преобразовател  частоты.

В предл0же.нно.( агрегате дандуктор пре-образоъател  мех-анически св за« с  корем генератора двойного вращени  и ротором ааи1нхронной машииьь статорна  обмотка которой выполнена полюсолереключаемрй и подсоединена через управл емые дроссели к обМОтке CTaTOpia преобразовател  частоты. Между дросселем и статорной обмоткой асин .хронной машины включен вьгпр митель.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый агрегат; на ф;иг. 2 - то же, приншгпиальна  электрическа  схема.

Н-а фиг. 1 и 2 прин ты следующие -обозначени : -синхронный генератор двойного вращени . 2 - асинхронный .преобразователь, - регулируема  оолюсопереключаема  асинхронна  мащина, 4 - возбудитель с неподвижной обмоткой возбуждени  и вращающимис  крел ниевыми выlпpЯMитev  ми в цепи трехф азной  корной обмотки, 5 - управл емый дроссель в цепи статор.ной обмотки асинхронной Машины, 6 - регул тор частоты агрегата , 7 - контактор дл  переключени  статО|рной обмотки машины 3 с выпр мител  на

промежуточные дроссел  5 и обратно, 8 - регул тор напр жени  агрегата, 9 - первичный (ведущий) вал агрегата, JO - обмотка возбуждени  возбудител .

РассАштрим принцип работы и основные соотнощенн  бесконтактного каскадного агрегата в режиме генер атора переменного тока стабильной частоты в случае привода его от турбовинтового авиадвигател , работающего с измен ющейс  скоростью вращени  в относительно небольшом диалазоне.

Вращение первичного вала 9 с некоторой скоростью при ннтании обмотки 10 возбуждеви  возбудител  4 от постороннего источника посто нного тока обесиечиваёт наведение э. д. с. в  кор юй обмотке возбудител  4 м протекание выпр -мленного тока в обмотке возбуждени  синхронного генератора /. Выпр мленный ток обмотки 1индуктора генератора создает магнитное поле, вращающеес  вместе с индуктором относ1ительно ведомого ротора. При этом в трехфазной обмотке ведомого ротора генератора, соединенной с трехфазной обмоткой асинхронного преобразов-ател  2, навод тс  э. д. с. и протекают трехфазные токш, создающие вращающиес  магнитные пол  в генераторе и в асинхроннО М преобразователе.

полем трех|фазных ToiKOis  кор ой обмотки генератора в нем, как т в обычиом слихроииом генераторе, возиикает электромапнитный момент Мс.г, увлекающий ведомый ротор в налравлевдии вращени  индуктора. Ведомый ротор генератора вращаетс  ico скоростью П2, (Меньшей скорости « вращени  его индуктора , так как только в этом случае в трехфазной обмотке навод тс  э.д. .с. и протекают тоии, создающие элбкт1ромапнитный момент.

Частота трехфазных то-ков /с.г протекающих в обмотке генератора и в обмотке преобразовател  2, зависит от числа пар .полюсов РС.Г И разности Скоростей вращени  ведущего |и ведомого роторов апрегата

f РС.Г (1 - rt.j)

-60

где Р с.г - ЧИСЛО пар синхро.нного

гене1ратора двойного вращени . Созданное трехфазными токами .магнитное поле синхронного генератора вращаетс  отеосительно ведомого piOTqpa .в ва.пра.влении вращени  ведущего и ведомого роторов со скоростью:

60/с г

П.пс. .,.(2)

.г

Скорость вращени  тол  трехфазных токов в пространстве равна скорости враще.ни  индуктора.

Ппс.(3)

вращающиес  трехфазные обмотки генератора и преобразовател  соедин ютс  так, чтобы направление вращени  .магнитного пол  в асинхро.нном преобразователе относительно Обмотки генератора .совпадало с направлением вращ-ени  ведомого ротора агрегата .

Скорости вращени  :марНИтного пол  в ааиихрон ом преобразователе относительно ведомого ротора агрегата и относительно статора определ ют по фО|рмулам:

60/... РС.Г ,„ ..

(4)

ni п - п hh а..n

ran, п., + Лщ «2 ( 1 I - и

Ра.п

/а.п

Частота э. д. с., наводимых в статорной Обмотке асинхронного П|реобразавател  2, равиа:

,. ра.пПп2 П РС.Г 1 п., (ра.п - Рс.г

б (Г

Электромагнитна  мощность асинхронного преобразовател  2 состоит из траноформатор«ой части, проп0|рц:иональ1ной относительной скорости пол  rini и генераторной части, пропор .циональной скорости вращени  nz ве.домого ротора агрегата.

;к величине электромалн тнаго момента синxipoHHoro reHeipaTOpa двойвого вращени  М г.с равно отнощению ч-исла тар полюсов ааинхронного преобразовател  -к числу нар полюсов синхронного генератора:

Ja.n Wric.r Ра.п

Жс.г «П .г

Электромагнитный момент Ма.п частично уравновещнвает электромагнитный .момент уИс.г, так как по отношению к ведомому ротору а1препата направлени  действи  этих моментов взаимно противоположны. Практичес .кое эначен.ие имеет .лишь тот случай, когда 5 движущий момент М с.г больше тормозного момента Ма.п, т. е. «огда рс.г Ра.п.

При РС.Г .п формулу (6) удобнее записать в следующем виде:

f , 1 /с.г - п., (р., Ра.п)

0.60()

Выбор оптимального соотнощени  чисел пар нолюсОВ синхронного гене|ратора двойного вращ.ени  н асинхронного нреобразовател  .имеет важное значение, так как это CQOT5 ношение определ ет максимальной допу тимый диапазон изменени  скорости в ращени  приводного двигател .

гт 1.|акс. , РС.Г

(9)

1мин.Ра.п

Чем щире диапазон изменени  скорости вращени  приводного дв1игател , тем больщ1им

PC.,

.должно оыть отношение .

Ра.п

Существенное завышение этого отношени  по сравнению с заданным отнощение.м «1.макс.//г1.чин. нецелесооб р.азно, так как при этом регулируема  машина 3 должна быть рассчитана на больщий тормозной момент.

Из формулы (8) видно, что стабилизацию частоты апрегата при измен ющейс  скорости вращени  приводного двигател  «i можно обеспечить соответствующим изменением скорости вращени  П2 ведомого ротора.

Так как в рассматриваемом случае Ма.п уИс.г, то дл  ура вновещиващи  движущего момента Мс.г TqpiMosiHbiMH моментами асинхрониого преобразовател  Л1а.п и вспомогательной аоинхронной машины Ma..i необходи:мо , чтобы последн   работала в режиме электродинамического тормоза или асинх;ро;нного гене1ратора (по схеме, показанной на фиг. 2. С учетом момента сил трени  ведомого ротор.а агрегата урав1нение равновеси  моментов в установившемс  режиме имеет ви,д:

(10)

а.м Afc.r -Ма.п - Мто

Кас«а.дный генераторНый агрегат с управgQ л емым дросселем 5 и одним переключающим контактором 7 (см. фиг. 2) и.меет только две ступени, обусловленные двум  возможными режимами работы вспомогательной асинхронной .машины , имеющей одну простую Т1рехфазную обмотку на статоре и коротко65 замкнутый ротор. На первой ступени агрегата аоинхронна  машина 3 работает в режиме электродина-мического тормоза, возбуждаемого от зажимов генераторного агрегата через автоматически управл емый дроссель 5 и полупроводниковый выпр митель. Расчетна  электрическа  мощность вспомогательной асинхронной машины 3 составл ет лишь около 20% номинальной мош,ности генерторного агрегата, поэтому мош.ность РВ затрачиваема  «а .возбуждение машины 5 в режиме электроди амИческого тормоза с учетом потерь в дросселе, не превышает 5% нОМИналыпой мощности агрегата. Наименьша  скорость врашени  первичного (ведущего) вала агрегата «IMMH, нри которой обеанеч ваетс  номи.нальна  частота /, определ етс  следующей формулой 60/ТЯ2мин(/с..п),,,ч fi мин 1 (11; где «2.мчн 100 об/мин - на меньша  скорость В|рашепи  ведомого ротора, при которой вспомогательна  асинхр-ОНна  машина 3 развивает Т1ребубмый электромагнитный момент М а.Л в режиме электродинамического тормоза . С увеличением скорости вращени  первичного вала от Мциждо ni-z поддержание неизменной частоты генераторлого .агрегата / согласно формуле (8) достигаетс  соответствующим увеличением скорости вращени  ведомого pOTOipa П2 с ПОМОЩЬЮ автоматического регул тора 6 частоты, измен ющего величину .подводимого к статориой обмотке машины -3 выпр мленного напр жени  и величину электромарнитного момента (см. фиг. 2). Переключение агрегата с первой ступени на вторую ир:Оисходит в резу«тьтате срабатываии  контактора 7, переключающего статорную обмотку мащины с выпр мител  на промежуточные зажимы дроссел  5 при скорости вращени  1перв1ичного вала, равиой 1,05-60/(.г-/7а.„) fc.r jOc.rPa.n На втарой ступени агрегата машина 5 работает в режиме асинхронного генератора, отдава  активиую электрическую мощность Ра.м2 в сеть и потребл   реактивную мощность Двуступенчатый 1ка.ска.дный агрегат (см. фиг. 2) целесообразно примен ть в тех случа х , когда скорость вращени  (приводного двигател  измен етс  не .в широком диапазоне , например, ири /ibiaKcZ.I.,5 При более широком диапазоне изменени  скорости вращени  приводного .двигател  каскадный генераторный агрегат .можно сделать TpexcTyin ен ч ат ы м. скоростной обмоткой с двум  переключающиМИ ко.нтакторам«. Переключение статориой обмотки асинронной машины 3 с большего числа пар полюсов (ра.м) н.а меньшее (р:авное 0,5 Ра..ч)просходит в результате срабатывани  второго контактора, когда скорость вращени  ведущего ротора увеличитс  до 60/ , 1,03.60/ (Рс.г-Яа.п) - - г (Г ) Oj и,5 .г а.м Активна  электрическа  мощность, отдаваема  ,вапо-могательной асинхронной машиной 3 в сеть на третьей ступени, вычисл етс  по формуле (14), а мощность потерь скольжени  - по формуле (15). р - 0,5 Яа.и (14) .r - а.п где Ра.II - полезна  акти.вна  электрическа  мощность агрегата на третьей ступени. D ПЯр 2 Пп.а:,, .K-i - .) „,(It)) где «„.ам с уменвщевием скорости вращени  приводного двигател  от максим-алниого до минимального значени  переключение статориой обмотки вспомогательной машины (иа большее число полюсов), а затем  а питание через .вьтр м;итель происходит в результате обратного срабатывани  контакторов дри соответствующих скорост х вращени  Ведущего ротора. Однако более целесообразно, чтобы скорости Z2-3 и при понижении скорости вращени  .ведущего ротора апрегата -были на 1-2% меньще, чем при повыщении. Это исключит возможность noBTopiHoro обратного переключени , если скорость вращени  приводного двигател  будет поддерживатьс  близкой к значени м «2 - з или «i - 2Предложенный агрегат лтожио иапользовать также и дл  генерировани  иеремевного то.ка плав о регулируемой частоты с приводом от любого иервич.ного двигател , работающего с нерегулируемой скоростью вращени . Предмет и з о б р е т е Н1И   1. Беокон.тактный электром ашинный агрегат , содержащий синхронный генератор с вращающимс   корем, соединенным электрически с индуктором асинхронного преобразовател  частоты, отличающийс  тем, что, с целью регулировани  частоты, индуктор преобразовател  механически св зан с  корем reneipaтора и ротором асинхронной Машины, статорна  обмотка которой выполнена .полюсопереключаемой и по.дсоед1ииена через управл емые дроссели к обмотке статора преобразовател  частоты.

2. Бесконта ктный электромаш инеый агрегат по п. 1, отличающийс  тем, что между

дросселем и статорнои оомоткои асинхронной машины включен вьрщр митель.

ABC

а.+ f 9