Синхронно-реактивный преобразователь частоты

 

СИНХРОННО-РЕАКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, вторичная частота которого является четнократной первичной , содержащий размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными числами полюсов и набранный из пластин ротор с явновыраженными полюсами, число которых равно р2 Д 2 исло пар полюсов вторичной обмотки, при этом длина полюсной дуги одного из них в два раза больше длины остальных полюсов , a расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, равно длине полюсной дуги последнего, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо (Л габаритных показателей и упрощения его конструкции, полюса выполнены в виде секторов, вершины которых соединены перемычками, причем пласти- S ны смещены одна относительно другой в угловом направлении так, что их радиальные кромки образуют винтовую Од поверхность.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„

ЗШ Н 02 К 47 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР 1ТИЙ (21) 3556823/24-07 (22) 21. 02. 83 (46) 23.12.84. Бюл. 1Ф 47 (72) Б.М.Левин, Ю.И.Яблоков, М.И.Рутгайзер, В.А.Сергейчик, А.П.Аксенов и Б.И.Трусов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизированного и ручного строительно †монтажно инструмента, вибраторов и строительно †отделочн работ и Выборгский завод "Электроинструмент" (53) 621.314.521(088.8) (56) 1. Механизированный.инструмент, отделочные машины и вибраторы. Каталог, изд. 5-е, ЦНИИТЭстройдормаш.

M., 1982, с. 151-153.

2. Попов В.И. Электромагнитные совмещенные преобразователи частоты.

"Энергия", 1980, с. 10, 73.

3. Авторское свидетельство СССР

11- 81229, кл. Н 02 К 47/24, 1954.

4. Таращанский М.M. Синхронно-реактивные преобразователи частоты.

Киев, "Гостехлит", 1962, с. 10-35. (54) (57) СИНХРОННО-РЕАКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, вторичная частота которого является четнократной первичной, содержащий размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными числами полюсов и набранный из пластин ротор с явновы раженными полюсами, число которых равно P -1, где Р— число пар полюсов вторичной обмотки, при этом длина полосной дуги одного иэ них в два раза больше длины остальных по- люсов, а расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, равно длине полюсной дуги а последнего, отличающийся Е тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и упрощения его конструкции, полюса выполнены в виде секторов, вершины которых соединены перемычками, причем пласти- Я ны смещены одна относительно другой в угловом направлении так, что их радиальные кромки обраэ1яот винтовую поверхность.

1130977

Недостатками таких конструкций являются сложность и высокая трудоемкость изготовления, а также большая эксплуатационная стоимость.

Известны одномашинные преобразователи частоты, у к,вторых двигатель и генератор имеют совмещенные сердечники статора и ротора. На каждом из этих: ердечников располагаются по две обмотки и имеются токосъемник с несколькими контактными кольцами и щегкодержатели со щетками, служащие для соединения обмоток ротора с внешней электрической цепью. По такому принципу устроены преобразователи ОП4 — 200 и ОП4С вЂ” 200 (2 ).

Недостатками таких преобразователей являются высокая трудоемкость изготовления роторных обмоток, большие затраты по уходу за машиной и недостаточная надежность.

Известен также синхронно-реактив- 0 ный преобразователь частоты тока, вторичная частота которого в четное число раз вьппе первичной, содержащий размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными числами полюсов, ротор, имеющий переменную магнитную проводимость по диаметральным осям. По такому принци30

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам переменного тока, к одномашинным преобразователям частоты, предназначенным для получения переменного тока повышенной частоты, например

200 или 300 Гц, и может найти широкое применение в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве в качестве источников питания ручных 10 электрических машин {электроинструментов), например гайковертов, штукатурно-затирочных машин и машинок для стрижки овец и т.п.

Известны преобразователи частоты тока в виде агрегатов, состоящих из двух отдельных Машин (двигателя и генератора), установленных на общем основании, валы которых соединены муфтой. Такие агрегаты сложны, имеют большие габариты и массу.

Известны двухмашинные преобразователи частоты, у которых двигатель и генератор имеют общий корпус, в котором размещены Нх статоры и общий вал, на котором расположены роторы.

Так устроен преобразователь частоты тока ИЭ-9405 (13. пу устроен преобразователь частоты

ИЭ-9403 Г33.

Короткозамкнутый ротор этого преобразователя выполнен составным из магнитного и немагнитного материалов, два стальных шихтованных сегмента залиты алюминием, причем основная его масса не выйолняет активной функции, так как заливка является только крепежньм элементом, удерживающим сегменты на роторе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является синхронно-. реактивный преобразователь частоты, вторичная частота которого является четкократной первичной, содержащий размещенные на статоре первичную и вторичную оботки с различными числами полюсов набранный из пластин ротор с явновыраженными полюсами, число которых равно Р -1, при этом длина полюсной дуги одного из них в два раза больше длины остальных полюсов, а расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, рав— но длине польсной дуги последнего (43.

Однако использование в конструкции шихтованных сегментов вместо одного пакета существенно усложняет технологию изготовления ротора и увеличивает трудоемкость. Применение первичного алюминия в качестве заливочной массы приводит к повышенному расходу дефицитного металла и увеличивает массу ротора. Для охлаждения преобразователя требуется специальный вентилятор.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей преобразователя и упрощение его конст— рукции, Поставленная цель достигается тем, что в синхронно-реактивном преобразователе частоты, вторичная частота которого является четнократной первичнои, содержащем размещенные на статоре первичную и вторичную обмотки с различными числами полюсов и набранныи из пластин ротор с явновыраженными полюсами, число которых равно

P2 — 1, где P> — число пар полюсов вторичной обмотки, при этом длина. полюсной дуги одного из них в два раза больше длины остальных полюсов, а расстояние между полюсами пары, противоположной наибольшему полюсу, равно длине полюсной дуги последнего, полюса выполнены в виде секторов, 45

3 11309 вершины которых соединены перемычка. ми, причем пластины смещены одна относительно другой в угловом направлении так„ что их радиальные кромки образуют винтовую поверхность.

На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь, продольный разрез, на фиг. 2 — то же, поперечный разрез, на фиг. 3 — лист сердечника ротора для 8-полюсного преобразователя 1б на частоту 200 Гц, на фиг. 4 — лист сердечника ротора для 12- оoллююсснноогrоо преобразователя на частоту 300 Гц.

На статоре 1 (фиг. 1 и 2) уложены две трехфазные обмотки: первичная двухполюсная (Р„ = 1) обмотка 2 двигателя и вторичная многополюсная обмотка 3 генератора. Число пар полюсов вторичной обмотки выбирается из соотношения Е

P -P-—

2- I Р1 где P — число пар полюсов вторич2 ной обмотки (оно должно быть четным), — частота сети, от которой питается преобразователь, требуемая частота вторич2 ной цепи.

Сердечник 4 ротора шихтован из стальных листов (фиг. 3 и 4). Листы представляют собой геометрические фигуры с одной осью симметрии, образованные секторами, число которых равно Р— 1. Один из секторов 5 имеет дугу, равную 2 i . Остальные секторы 6 и 7 имеют дуги, равные, при этом пара секторов 7, диаметралью-противоположных наибольшему сектору 5, объединена в сегмент с наружным вырезом 8 по дуге 2.

Лист, показанный на фиг. 3 для

8-полюсного преобразователя, имеет

3 сектора при Т вЂ” = 45 и 2

380 0 С д

= 90

Лист, показанный на фиг.4 для

12-полюсного преобразователя, имеет пять секторов при ь= = 30 и

1Й

2ь =60

Магнитная проводимость листов не-. одинакова в различных направлениях.

Наименьшая магнитная проводимость—

77 4 в направлении оси симметрии, а наибольшая — в направлении, перпендикулярном этой оси.

На секторах 5-7 имеются пазы 9 для стержней короткозамкнутой обмотки ротора. Замыкающие кольца 10 показаны на фиг. 1. Сердечник ротора набран с угловым смещением листов относительно центральной оси, поэтому вырезы 8, 11 и 12 в листах образуют наклонные каналы 13, по которым проходит воздух, охлаждающий,пребразователь. При этом благодаря наклону каналов создается напор воздуха.

Приведенная форма листов обеспечивает возможность работы машины в режиме синхронно-реактивного преобразователя частоты, и при этом отпадает надобность в использовании алюминия в качестве элемента, скрепляющего ротор, упрощается технология изготовления и создаются условия эффективной вентиляции машины. При подключении первичной обмотки преобразователя к электрической сети с частотой приходит во вращение ротор аналогично ротору трехфазного асинхронного двигателя за счет вращающего момента, созданного взаимодействием магнитного поля статора с током, протекающим в

I стержнях короткозамкнутой обмотки ротора. Затем ротор втягивается в синхронизм, так как линия наибольшей магнитной проводимости ротора (перпендикулярная оси симметрии листов) в любой момент времени совпадает с вектором магнитного поля. Благодаря описанной форме листов ротора в магнитном поле машины выделяется высшая гармоническая составляющая, частота которой в 2 (и+1) раза превышает первичную частоту, где п — число секторов. Эта составляющая наводит во вторичной обмотке ЭДС частотой 200 или 300 Гц для представленных на рисунках форм листов ротора.

Ротор, имеющий форму шнека, при вращении создает напор, под действием которого образуется поток воздуха, идущий в осевом направлении, охлаждающий сердечники и обмотки преобра" зователя.

1130977

Составитель А.Кецарис

ТехредЛ.Мартяшова Корректор М.Роэман

Редактор Н.Лазаренко

Подписное

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

Заказ 9623/41 Тираж 666

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5