Одномашинный асинхронно-синхронный преобразователь частоты

 

ОДНОМАШИННЫЙ АСИНХРОННОСИНХРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С неявнополюсными статором и ротором , содержащий на роторе совмещенную обмотку с выводами на три контактных кольца для подключения нагрузки , а на статоре - две дое авочные обмотки и совмещенную, соединенную в две параллельные звезды, начат ла которых, образуют трехфазные заCf CZ СЗ жимы с полюсностью , а их нулевые точки - два вывода с полюсностью каждая дббавочная обМотка выполнена из одинакового числа распределенных катушечных групп, с концентрическими катушками и в первой добавочной обмотке все группы соединены последовательно , во второй - соединены в Р2 параллельные ветви с управляемым вентилем в каждой ветви, обе добавочные . обмотки соединены последовательно и подключены к выводам нулевых точек совмещенной обмотки статора, причем ось первой группы добавочных обмоток смещена относительно оси 2р, - полюсной несовмещенной обмотки статора на § угол ti.0 - 2г против вращения ротора , отличающийся тем, (Л что, с целью расширения области при ,менения преобразователя, число катус: шечных групп казкдой добавочной обмотки paiBHo 2р2 и каждая их группа занимает своими сторонами сплсядную зону f рад,в первойдобавочной обмотке четные группы включены встречно относительно нечетных, во второй -добавочной обмотке группы каждой ветви смесл ; щены на 2 Jlf/p рад и соединены послеCXD 1довательно-согласно, а в ветвях чет:ные группы включены встречно относи- . ьо тельно нечетных групп, где Рл/р;. 2, со р,2,У-угол нагрузки генератора. 2Г СП К2 Tf

. „„SU„„3053235 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗцП Н 02 К 47/24

1- 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О С2 ЮХ (21 ) 3428619/24-07 (22) 27.04.82 (46) 07.11.83. Бюл 9 41 .(72) В.И. Попов, С.В. Теплов, H.A, Гурьянов, Л.Н. Макаров и И.М. Чебурахни (71) Горьковский .ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. А<А. Жданова и,Ярославский электромашиностроительный завод (53) 621..314.261 (088.8) (56) 1. Павлииин В.М., Сиумов Н.С..

Свойства и эффективность-одномашинного преобразователя частоты. - "Известия вузов. Электромеханика",. 1960, Р 1, с. 84.

2. Попов В. И. Электромашинные совмещенные преобразователи частоты, M. "Энергия", 1980, с. 170 — 171.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3269625/24-07, кл. Н 02 К 47/24, 12.10 ° 81 ° (54)(57)ОДНОМИаИйНЫй АСИНХРОННО СИНХРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ с неявнополюсными статором и ротором, содержащий на роторе совмещен- . ную обмотку с выводами на три контактных кольца для подключения нагрузки, а на статоре - две добавоч=. ные обмотки и совмещенную, соединен.-. ную в две параллельные звезды, нача-.. ла которых образуют трехфазные зажимы с полюсностью р„", а нх нулевые точки — два вывода с полюсностью р2, каждая дббавочная обмотка выполнена из одинакового числа распределенных катушечных групп,с концентрическими катушками и, в первой добавочной обмотке все группы соединены последовательно, во второй — соединены в р2 параллельные ветви с управляемым вейтилем в каждой ветви, обе добавочные обмотки соединены последовательно и подключены к выводам нулевых точек совмещенной обмотки статора, причем ось первой группы добавочных обмоток смещена относительно оси 2р — полюс2 ной несовмещенной обмотки статора на угол< -90 — Vg против вращения ро- у

О тора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, число катушечных групп кажцой добавочной обмот- С ки равно 2р и каждая их группа занимает своими сторонами сплошную зону (>/p2 рад,в первойдобавочной обмотке .четные группы включены встречно относительно нечетных, во второй -добавоч-, ной обмотке группы каждой ветви сме- р щены на 2У/р1 рад и соединены после";довательно-согласно, а в ветвях чет- ФЭ

::ные группы включены встречно относи-, тельно нечетных групп, где р /р, = 2., p„(2,f-угол нагрузки генератора." СО

2Г ю

1053235

Изобретение относится к электромашинным преобразователям частоты, в которых обмотки раэнополюсных двига- теля и генератора размещены в общем магнитопроводе.

Известен асинхронно-синхронный одномашинный преобразователь частоты, содержащий входную с полюсностью р

1 для асинхронного двигателя и выходную с полюсностью р для синхронно2 го генератора обмотки на статоре и две обмотки на роторе — короткозамк-. нутую для двигателя и обмотку возбуждения для генератора, питаемую выпрямленным током через два контактных кольца, Для стабилизации выход- 15 ного напряжения питание обмотки возбуждения генератора осуществляется через отдельный стабилизирующий транс= форматор E.1 .

Недостатки такого преобразовате- . gp ля — сложность конструкции и низкое использование активных материалов.

Известен также асинхронно-синхронный одномашинный преобразователь час тоты, содержащий одну обмотку совмещенного типа на статоре, соединенную в две параллельные ветви, начала которых образуют трехфазные зажимы с полюсностью р для асинхронного дви1 гателя, а концы соединены в два нулевых вывода с полюсностью р для

2 обращенного синхронного генератора, и одну. обмотку совмещенного типа на роторе, фазы которой выполнены с р /р1 параллельными ветвями и выведены на три контактных кольца для подключения нагруз ки. Питание выпрямлен ным током нулевых выводов обмотки статора осуществляется через вентили, от отдельного трехфазного трансформатора или от добавочной трехфаэной 40 трансформаторной обмотки с полюсностью р, уложенной в пазах статора f23.

Недостаток преобразователя — мягкая внешняя характеристика генератора, что снижает использование актив- 45 ных материалов.

Известен одномашинный преобразова" тель частоты с неявнополюсными статором и ротором, содержащий на роторе совмещенную обмотку с выводами на три контактных кольца для подключения нагрузки, а на статоре — две добавочные обмотки и совмещенную обмотку, соединенную в две параллельные звезды, начала которых образуют трехфазные зажимы @ля полюсности р а

° Р их нулевые точки — два вывода с полюсностью р . Каждая добавочная обмотка выполнена иэ р2 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками и для первой добавочной обмот-i ки все р группы соединены последова- . тельно, а для второй добавочной обмотки начала всех р групп соединены в один вывод, а концы через управляемый вентиль в каждой группе - 65 в другой вывод, обе добавочные обмотки соединены последовательно и подключены к выводам нулевых точек совмещенной обмотки статора. Каждая руппа добавочных обмоток занимает своими стбронами сплошную зону в

2Х/р> рад, а ось их начальной группы смещена относительно оси 2р2-полюсной несовмещенной обмотки статора на угол о = 90 — Р2„ против вращения ротора, где Ч2 - определяется коэффициентом мощности генератора при активно-индуктивной нагрузке,(3 1.

Известный преобразователь может выполняться с р /p 7, 3 = целое чис2 1 ло, что ограничивает область его применения.

Цель изобретения — расширение области применения преобразователя путем получения отношения р2/р< = 2. . Указанная цель достигается тем, что для одномашинного асинхронносинхронного преобразователя частоты с неявнополюсными статором и ротором, содержащего на роторе совмещенную обмотку с выводами на три контактных кольца для подключения нагрузки, а на статоре — две добавочные обмотки и совмещенную, соединенную в две параллельные звезды, начала которых образуют трехфазные зажимы с полюсностью р, а их нулевые точки — два вывода с полюсностью р2, каждая добавочная обмотка выполйена из одинакового числа распределенных катушечных групп с концентрическими катушками и в первой добавочной обмотке все группы соединены последовательно, во второй — соединены в р> параллельные ветви с управляемым вентилем в каждой ветви, обе добавочные обмотки соединены последовательно и подключены к выводам нулевых точек совмещенной обмотки статора, причем ось первой группы добавочных обмоток смещена относительно оси 2.р -полюс . 2 ной .несовмещенной обмотки статора на угол о < 90 — 9< против вращения ротора, число катушечных групп каж.дой добавочной обмотки равно 2р и каждая их группа занимает свойми сторонами сплошную зону в 3/р рад, в первой добавочной обмотке ее четные группы включены встречно относительно нечетных, во второй добавочной обмотке группы каждой ветви смещены на 23i/ð „ рад и соединены последовательно-согласно, а в ветвях четные,группы включены встречно относительно нечетных групп, где р2/р = 2, р < 2, Ч 2„— угол нагрузки генератора.

На фиг. 1 показана схема соединений обмоток татора известного преобразователя; на фиг. 2 — схема совмещенной обмотки статора с р /р

4/2, выполненной известным спосо1 бом на фиг. 3 - интегральная кривая

1053235 несовмещенной (НС.) обмотки с p2 = 4 при пнтанииобмотки черезнулевые выводы постояннымтоком; нафиг,4 -интегральная кривая НС добавочных обмоток статора, созданная выпрямленным током в обмотках статора ; на фиг. 5 - схе- 5 ви добавочных обмоток статора - ком-, пенсационной (соединения групп пока-. заны сплошными линиями) и трансформаторной с управляемыми вентилями в ветвях (срединения групп - пунктирными линиями).

На статоре преобразователя (фиг.1) уложены совмещенная обмотка 1 с трехфазными зажимами С1 — СЗ для .асинхронного двигателя p,ïîëþñíîñòüâ р. и нулевыми выводами 0.1 и 02 с п0люсностью р для синхронного генератора; добавочные обмотки — ком-. пенсационная 2 с выводами К1 и К2 и трансформаторная 3 с .выводами Т1 и Т2, имеющая в каждой ветви управляемые вентили 4. Добавочные обмотки, соединены последовательно друг с . другом (К2 с Т1) и подключены к нулевым выводам совмещенной обмотки (K1 с 02 и Т2 с 01).

На фиг. 2 — 5 показан пример выполнения обмоток статора предлагаемого преобразователя 50/100 Гц с р„ = 2 и р = 4 в 48 пазах. Совмещенйая обмотка статора (фиг. 2)выполнена ЗО известным способом. По отношению к выводам С1 - СЗ она имеет полюсность

P< = 2 (верхний ряд стрелок направлений токов), а к выводам 01 и 02, питаемым выпрямленным током,р = 4 35 (нижний ряд-стрелок направленйй то ков). ,Ннтегральная кривая постоянной .НС обмотки Fs c p = 4 построена на

:фиг. 3. Добавочные обмотки статора 4О

,выполнены каждая иэ 2р < = 8. катушечных групп.с номерами 1 - 8 с концентрическими катушками и каждая группа занимает своими сторонами сплошную зону в л/р = Jl/4 рад (фиг. 5) ° 45

Для компенсационной обмотки с выводами К1 и R2 i группы 1 — 8 соединены последовательно и четные группы 2, 4, б, 8, включены встречно относительно нечетных групп 1, 3, 5, 7 (соединений групп показаны сплошными линиями, фиг. 5). Для трансформаторной обмотки с выводами Т1 и Т2, содержащей такие же восемь групп, что и в компенсационной обмотке (группы обозначены теми же номерами со шри- 55 хом), группы соединены в p> = 4 параллельные ветви и в каждой ветви соединены последовательно согласно р = 2 группы, смещенные на 2У/р

1=: у рад: группы 1 и 5 для первой ветви, группы 2 и 6 для второй ветви, (I группы 3 и 7 для третьей ветви, группы 4 и 8 для четвертой ветви.

Начала .групп 1, 3 и концы групп 2

t l

4 образуют вывод Т1 а концы групп

5, 7 и начала групп б, 8, соединенные каждая через управляемый вентиль, образуют вывод Т2. Направления постоянной составляющей выпрямленнога тока в добавочных обмотках показаны стрелками на фиг. 5, а на фиг.4 построена интегральная кривая НС

Р К + Г, созданная этим током. Угол а смещения s пространстве оси первой группы добавочных обмоток относитель>но оси НС 2p = 8 - полюсного поля совмещенной обмотки статора равен

60 электрических градусов, что примерно соответствует активно-индуктив- ной нагрузке генератора с сов

0,8 (Ч2г 37 ).

Управляемые вентили 4 (фиг. 1) позволяют обеспечить автоматическое изменение выпрямленного тока в цепи, образованной добавочными обмотками и совмещенной статорной обмоткой, и получить жесткую внешнюю характеристику генератора эа счет компенсации ее реакции якоря F при помощи компенсационной обмоткй 2. Параметры компенсационной обмотки выбираются из условия равенства HC F + F = F д т для номинальной нагрузки. Обе добавочные обмотки вместе с совмещенной обмоткой статора участвуют в создании поля возбуждения генератора при холостом ходе, и. постоянная НС F трансформаторной обмотки усиливает

Т

HC F компенсационной обмотки при нагрузке. Эти обстоятельства улучшают использование меди статора и повышают энергетические показатели преобразователя °

Компенсационная и трансформаторная дополнительные обмотки выполняются иэ одинаковых катушечных групп и располагаются в пазах в два слоя: один слой - для катушек компенсационной обмотки, другой - для катушек трансформаторной обмотки; не изолируются одна от другой, так как являются низковольтными. Эти обмотки целесообразно укладывать на дно паза.

1053235 2-"Ф

Составитель A. Кецарис

Техред С.Мигунова Корректор О. Тигор

Редактор P. Цицика

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ.8897/54 . Тираж 687 Подписное

ВНИИПЙ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5