Устройство для получения n-фазного тока стабильной частоты

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение технологичности. Устройство содержит два жестко связанных генератора, фазные обмотки возбуждения которых подсоединяются к маломощному источнику напряжения стабильной частоты, а якорные обмотки расщеплены на групп по числу фаз нагрузки, соединены последовательно между собой и через полупроводниковые коммутаторы подключены к нагрузке. Для улучшения технологичности устройства предлагается якорные обмотки обоих машин выполнить симметричными M .N фазными (N≠I .M, где I = 1,2,...), концы фаз первого генератора с номерами K 1 = 1+(N-1)M+(M-1) .N+J .M .N подсоединить к началам фаз второго генератора с номерами K 2 = 1+(N-1) .M-(M-1) .N+J .M .N где M = 1,2,3,..., M - порядковый номер фазной группы, N = 1,2,3,...,N - порядковый номер фазы в группе, J = -1 при K 1(K 2)μ .N J = 1 при K 1(K 2)≤0 и J=0 для остальных значений K 1(K 2) для любых M≠2 и N≠2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН (51)5 Н 02 И 5/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4384669/24-07 (22) 29.02.88 (46) 07,07.90. Бюл. ¹ 25 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.M.Ãàëèíîâñêèé, А.В.Новиков, А.И.Троян и Е.Г.Плахтына (53) 621 ° 3 13(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 83602, кл. Н 02 Р 9/42, 1949.

Авторское свидетельство СССР № 782086, кл. H 02 M 5/48, 1980. (54) УСТРО11СТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ m-ФАЗНОГО ТОКА СТАБИЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения улучшение технологичности. Устройство содержит два жестко связанных генератора, фаэные обмотки возбуждения кото-.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к генераторам переменного тока, и может быть использовано в народном хозяйстве, где необходимо обеспечить потребителей током стабильной частоты при переменной частоте вращения автономных генераторов, в частности в авиационных, судовых и ветроустановках.

Целью изобретения является улучшение технологичности.

На чертеже изображено устройство для получения и-фазного тока стабиль- ной частоты, оно содержит два жестко связанных ттт п-фазных генератора 1 и 2, обмотки возбуждения которых ча схеме

„„SU 1 77019 А1

2 рых подсоединяются к маломощному источнику напряжения стабильной частоты, а якорные обмотки расщеплены на

m групп по числу фаз нагрузки, соединены последовательно между собой и через полупроводниковые коммутаторы подключены к нагрузке. для улучшения технологичности устройства предлагается якорные обмотки обоих машин выполнить симметричными m n фазны ьн (пК. m, где i=1,2,...), концы фаз первого генератора с номерами К; — 1+

+(И- 1) m+ (M-1) n+I m n подсоединить к началам фаз второго генератора с номерами Kz=1+(N-1) ш-(т1-1) ° n+I m.n, где И=1,2,3,...,m — порядковый номер фазной группы, N=1,2,3,...,n — порядковый номер фазы в группе, I= 1 при

K (Ê ))mn J=1 при K (К ) s0 и I=O для остальных значений К (К, ) для любых m/2 и п 2. 1 ил. представлены трехфазными параллель- а Д но соединенными обмотками со встреч.ным порядком чередования фаз, подклю,ченными к маломощному источнику 3 заданной частоты, а якорные обмотки через коммутаторы 4 — 6 связаны с нагрузкой 7. Фаэные обмотки якорей генераторов в количестве m п соединены в ш групп, каждая из которых представляет п-фазную симметричную систему, причем концы каждой группы соединены с коммутатором данной фазы нагрузки.

Фазы якоря первого генератора с номерами К „=1+(N-1)ш+(т1-1) -n+I,. m n подсоединены к началам фаз якоря второго генератора с номерами К z=1+(N1577019

-1) m-(М-1) п+Х . m.n, где М=1,2,3,...

m — порядковый номер фазной группы, М"1,a,3,...,n — порядковый номер фазы в группе, I=-1 при К (К )7ш и, I:=1 при К (K<)<0 и I O для остальных значений К,,(К ) для любых m/2, п 2. Коммутаторы 4 — 6 состоят иэ двух и-фазньтх управляемых выпрямительных схем, включенных параллельно и встречно друг другу. Устройство.для получения, ш-фазного тока стабильной частоты ра;ботает следующим образом., В генераторе 1 круговой магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, вращается согласно с направлением вращения.индуктора и в якорной обмотке наводится ЭДС с частотой Ет = о и

=f +f, где f = — — частота вращегг 8 0 Щ о

1тня, f — частота возбуждения.

В генераторе 2 г-згнитный поток., создаваемый обмоткой возбуждения, ".тгащается в направлении, тротивоттоттожном индуктору. Б :г.-о я::.орггых обмо" - 5 ках наводятся ЭДС с частотой f =f -т .

При последовательном соединенйи якорл тк обмоток генераторов 1 и 2 ЭДС суммируются и на выходе получают ЭДС с. несущей частотой f »=0,5 (f <+f ), модулированную частотой f <=0,5 (f,-f <) =

=-f

Ь

Напряжения фаэных обмоток в генераторе 1 равны

U„Um sin((О+vP t;

Б =Б .зъп ((<д +со ) t-p j;

=U „„. sin ((гг„+ т ) t-2М 3;

Ф 0 В ° o Ф ° ° ° °

U1„=U„.s.in)(,+ ) t-(K-1)y+), "я где у = — — — угол фазового сдвига 40

Ф, m.n соседних фаэ, К вЂ” порядковый номер фазы. Напряжение фазных обмоток генератора 2 может быть представлено в аналогичном виде. Суммарное напряжение при последовательном соединении фазы К 1 генератора 1 и фазы К 2 генератора 2 будет равно

U(t) =U sin ((Ю +0) ) t-(K 4-1) y+)+

+U sin (ы+ц) )t (К 1)" г г )- 0

Г (К 1+К 2)

=2U sin "то t- — -1 — — Мф1соз тг.tК Ка г г

При выборе величины и при задаттном числе фаз нагрузки m необходимо соблгодать условие симметрии как ш п-фазнойт обмотки якоря, так и каждой из п-фазных обмоток.

Исходя из этих условий можно получить общие закономерности для определения порядкового номера фаэ генераторов 1 и 2, включаемых в каждуюгруппу, Для генератора 1 порядковые номера фазных обмоток выбираются по закону

K Ä=1+(N-1) ° ттт+(М-1), n+I-тп п.

Порядковые номера фазных обмоток генератора 2, включаемых- последовательно с обмотками генератора 1, выби-раются по закону

К <=1+(N-1)m-(M-1) и+Е m n, где M=1,2,...,m — порядковый номер фазной группы;

N=1 2,...,n — порядковый номер фаза в и-фазной группе.

I=-1 при К„(!: )>m и, I=1 при

К (К )(0, ).=0 для остальних значений

K . . "2) для любых шФ э,пФ2.

Составляющая I „в выражениях К,. и К необходима для получения номеров положительных и меньше ве)тичингт m n.

При выполнении этих условий суммарное фаэпое напряжение якорных обмоток генераторов 1 и 2 в общем виде будет равно

U (t) =2Ll sin (т,ф+ГХтп п-(N-1)ш3гтг )-:xcos(v t-(M-1)n цг, ).

Если учесть, что p>=27l/m п и ц, »

xIm n=I 2ll, то полученное выражение может быть записано

U (t) =2U .sin (т г t— - (N-1) -- )

21 г мгг в о п

2Р

xcos$ б.г t-(M-1) - — ), т.е. в каждой группе (M=const) биения во всех и фазах групп. будут синфазные, а ЭДС фаэ группы по несущей частоте будут симметричны и сдвинуты на фазньпт угол 2Т(/п электрических радиан.

С другой стороны узлы биений ЭДС одноименных фаз (г1=сопз ) групп будут симметрично сдвинуты на постояннытт фазный угол ЛГ/m.

При m=3 и п= (фиг.1) в первую группу M=1 в двенадцатифазной системе обмоток генераторов 1 и 2 объединяются фазы

К =К = 1+(М-1) m+I m-n=1+3(N "1.)

teak = 11гг=

+Im n;

77019 6 генераторов 1 и 2, что проверяется по условию 2рп1 n q=Z, и условию размещения симметричных тп п-фазных систем в

5 независимых фазных зонах что обеспеУ чивает укладку в пазах якоря только двух сторон секций соответствукпцих цвухслойной обмотке илтт одной стороны при однослойной. Последнее условие выполняется при ngi-m где i=1,2,3...

При m =3 условия выполняются при следующих сочетаниях фаз.

Первая группа (И=1)

14тт=К2тн=1 4 7.

Вторая группа (М=2)

Kт2м=4,7,1 и К22 У7,1,4

Третья группа (М=З)

К „„= /, 1, 4, К,„=4, 7, 1 .

Обеспечение условия симметрии по фазам нагрузки и в группе каждой фазы при n im возможно только при укладке секций разных фаз в одних и тех же пазах, что снижает технологичность и ухудшает коэффициент заполнения паза.

Устройство для получения m-фазного тока стабильной частоты, содержащее

Зр приводной двигатель и два генератора, установленных на общем валу, обмотки возбуждения которых выполнены многофазными, соединены между собой последовательно или параллельно с обратным порядком чередования фаз и подключень1 к маломощному источнику напряжения стабильной частоты, якорные обмотки каждого из генераторов содержат m n фаз с номерами от 1 до m и, объединен4р ных в m фазных групп, каждая из тп фазных групп и-фязных обмоток первой машины соединена в звезду, начала каждой из ш-и-фазных групп якорной обмотки второго генератора соединены с од45 ноименными концами якорной обмотки первого генератора, причем фазы тп+1-й группы фаз сдвинуты относительно одноименных фаз m-й группы фаз, концы каждой m-й группы фаз подключены к полупроводниковому коммутатору, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения технологичности устройства, концы фаз с номерами Кт=1+(Н-1) тп+

+(М-1)- n+I m.n первого генератора

55 подсоединены к нячалям фяз с номерами

К2=1+(Н-1) ° m-(И-1) n+I< m .и второго генератора, где М=1,2,...,m — порядковый номер группы фаз, N=1,2,...,n— порядковый номер фазы в группе фаз, Номера обмоток генератора 1, объединяющиеся в третью группу обмоток, И=З, К 43, =9, К,3 =12, К 433=14, K 434 =18.

TGK кЯК К 133)тп п и К134 7тп. и принимЯем

Х=-1 и получаем номеРа К 133=3, К 134 á .

Номера обмоток генератора 2, объединяющиеся в третью группу обмоток

М=З, Для определения правильных значений

;K23т К 232 H К 2 33 приттимаем 1=+1, получаем

Kt3„=5 К23,=8, К2, 11, К 234=2.

Количество фаз нагрузки тп задается техническими требованиями установки, а число фазных обмоток в группе и выбирается исходя из соображений техно" логичности.

Проверка технологичности проводит- ся по двум критериям — воэможности размещения симметричной m n-фаэной обмотки при заданном числе пазов Z

5 15

Величину I принимаем равной О, так как Кт и Кг больше нуля и меньше

m n12.

Во вторую группу М 2 объединяются фазные обмотки генератора 1

К. =1+(N-1).m+n+I-m n=5+3(N-1)+ тгй

+I m .n.

Получаем номера фаз К =5 К

12 т22

=9, К12 =11, К =14. Поскольку величины Кггт,К,2, и К т23 больше 0 и меньше тп и принимаем К, =5, К „ =8 и К1 =11. Величина К =14 тп и потг4 этому согласно сформулированному правилу следует принять I-=-1. Новая величина К =14-1 3 4=2.

И4

Номера обмоток генератора 2 объединяются во вторую группу обмоток

М=2, К =1+ (N-1) тп-n+I m n=-3+3 (N-1) +

+I.m-n.

Получаем номера фаз второго генеР «Р> К221 -3 К 222=0 К 223=3 К 224=

=6 для I=O. Так как К, <0 и К 2 =0 принимаем I=1 и получаем номера К2

=-3+1 ° 3.4=9 и К 2=0+1-3 4=12, Величины к 22 3 и к, =6 остаются без .изменения.

В третью группу M=3 объединяются фазные обмотки генератора 1. т3и =1+(Н-1) m+2n+I.m-n=9+(N-1) 3+

+I.m u.

Кг 14=1+(И-1) m-2n+Im.n=-7+(N-1) - 3, т.е.

К 231=-7, К 232- 4, К 233=-1, К 234-2.

Формула изобретения

1577019 при К pm п, Х. 1 при К 40, I„."-Iq=0 для остальньы вначений К, и К для любйх эначений m/2, пФ2, и не кратно m.

Г ) I

1 !

I

1

I

I !

I !

I !

Составитель А.Кецарис

Редактор В.Бугренкова Техред И,Дидик Корректор Э.Лончакова

Заказ .1853 Тираж 498 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101