Асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты

 

Изобретение относится к электромашиностроению , а именно к электрическим машинам , и может быть применено в бесконтактных преобразователях частоты, у которых совмещены магнитопроводы генератора и двигателя. Цель изобретения - увеличение КПД за счет уменьшения скольжения ротора. В преобразователе обмотка ротора выполнена в 48 пазах, короткозамкнутые катушки с шагом у 12 уложены начальными сторонами в пазы 6k + «И, 6k + 2, 6k + 3, где k 0, 1.4, 5, короткозамкнутые катушки с шагом у 2 уложены начальными сторонами в пазы 6п + 4, где п гО. 1.2,3,4,5, 6,7, р3 1, . р 2. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИМ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 02 К 47/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4758059/07 (22) 18.09,89 (46) 23;03.92. Бюл, Ьв 11 (71) Стахановский филиал Коммунарского . горно-металлургического института (72) В, Д. Лущик, (53) 621,313.333,2.045.58(088.8) (56) Патент Великобритании 1л 1348485, кл. Н 02 К 17/00, опублик. 20.03.74.

Авторское свидетельство СССР

М 896720, кл, Н 02 К 19/32, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1» 1094116, кл, H 02 К 47/24, 3/28, 1984. (54)АСИНХРОННО"СИНХРОННЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электрическим.машинам и может быть применено в бесконтактных преобразователях частоты, у которых совмещены магмитопроводы генератора и двигателя.

Известен бесконтактный синхронный генератор каскадного типа, который имеет на Статоре трехфазную 2р1-полюсную якорную.обмотку и 2р2-полюсную однофазную обмотку возбуждения, на роторе — совме щенную 2р1/2р2-полюсную обмотку, которая состоит из р1 р2 концентрических короткозамкнутых катушечных групп, расположенных друг от друга на расстоянии

2 л(р1+ р2) и имеющих шаг катушек меньше

2 о/(р1+ р2). где л- угол в радианах геометрических. Генератор приводится во враще"ние приводным двигателем, который (57) Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам, и может быть применено в бесконтактных преобразователях частоты, у которых совмещены магнитопроводы генератора и двигателя. Цель изобретения — увеличение КПД за счет уменьшения скольжения ротора. В преобразователе обмотка ротора выполнена в 48 пазах, короткозамкнутые катушки с шагом у = 12 уложены начальными сторонами в пазы 6k +

1, 6k+ 2, ák+ 3, где k = О, 1. 4, 5, короткозамкнутые катушки с шагом у = 2 уложены начальными сторонами в пазы 6n + 4, где n =

=0,1,2,3,4,5,6,7,рэ=1,р, =б,р =2.4ил. расположен на отдельном магнитопроводе и может быть асинхронным, имеющим число полюсов 2рз.

Однако при таком выполнении роторной обмотки она имеет низкие обмоточные коэффициенты, ухудшающие энергетические и массогабаритные показатели генератора, Известен бесконтактный синхронный генератор каскадного типа, который имеет на статоре 2р1 и 2р2-полюсные обмотки (они могут быть совмещены), на роторе — совмещенную 2р1/2p2-полюсную обмотку, которая выполнена по типу беличьей клетки и состоит из р1+ р2 стержней, на концах замкнутых короткозамыкающими кольцами.

Роторная обмотка генератора является простой по выполнению, надежной и имеет высокие значения обмоточных коэффициентов

1721743 (6+ 6km) (m — 1), короткозамкнутые катушки с шагом у = 2m уложены начальными сторонами в пазы 1+Звп, (2+Зтп)(п1-1), где

k=0, 1,4,5, m=1,2, п=1, 3,5.7,9; 11, 13, 15, p1 = 2, р2 = 6, рз = 1.

На фиг. 1 изображена совмещенная

2p1/2pzt 2рз-полюсная обмотка для 2p1 - 4, 2р2 = 12, 2рз = 2, выполненная на числе пазов z = 48; на фиг. 2 — 2р2-полюсное поле

10 возбуждения; на фиг. 3 — МДС, созданная роторной обмоткой; на фиг. 4 †.известная роторная обмотка, состоящая из p1 + рр стержней и дополнительных короткозамкнутых стержневых катушек, создающих такую же МДС.

Преобразователь состоит иэ статора и ротора. На статоре расположены три обмотки: трехфазная 2р1-полюсная генераторная обмотка, 2p1 = 4, однофазная 2pz-полюсная

20 обмотка возбуждения, 2 = 12, питаемая постоянным током, и трехфазная 2рз-полюсная двигательная обмотка. у которой число полюсов 2p3 = 3.

При этом возможно совместить однофазную 2р2-полюсную обмотку с трехфазной 2рз-полюсной, что упрощает изготовление, так как уменьшается число отдельных обмоток на статоре.

Обмотку ротора для 2рз = 2 выполняют

30 в 48 пазах. Обмотка ротора состоит из отдельных короткоэамкнутых катушек с шагом у =

-1 2, уложенных начальными сторонами в пазы

1 + 6k, 2 + 6k, 3 + 6k (фиг, 1), где k = О. 1, 4, 5. и короткоэамкнутых катушек с шагом у = 2..

35 уложенных начальными сторонами в пазы 1

50 генератора и двигателя, содержащим статор с трехфазной 2р1-полюсной якорной обмоткой генератора, однофазной 2 -полюсной обмоткой возбуждения и трехфазной

2рз-полюсной обмоткой двигателя. ротор с короткозамкнутой совмещенной дующим образом

2р1/2р2/2рз-полюсной обмоткой, обмотка 2рз-Полюсное.поле входной двигательротора выполнена в48гп пазах, короткозам- ной обмотки наводит в больших катушках кнутые катушки с шагом у = 12m уложены роторной обмотки ЭДС, под действием коначальными сторонами в пазы 1 + 6km, 2 +

46кгл, 3+ 6km, (4+ 6km) (гп — 1), (5+ 6km)(m-1), торых по обмотке текут токи, создающие совместно с 2рз-полюсным полем вращаюпо двум рабочим гармоникам Коб.1 = Коб.2 =

=0,865.

Недостатком известного генератора является необходимость двух отдельных магнитопроводов при использовании синхронного бесконтактного генератора в качестве преобразователя частоты, что увеличивает габариты и массу устройства.

Известный асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты, в котором совмещены магнитопроводы генератора и двигателя, на статоре расположены трехфазная 2р1-полюсная якорная обмотка синхронного генератора и 2р -полюсная обмотка возбуждения, а также трехфаэная

2р3-полюсная обмотка асинхронного двигателя, на роторе — совмещенная 2р1/2p2/2рзполюсная, короткозамкнутая, выполненная по типу беличьей клетки обмотка, число стержней которой равно p1+ р2. Дополнительно на роторе может быть расположено р1+ р2 короткозамкнутых стержневых катушек.

Недостатком этого преобразователя является ограниченность применения, так как у преобразователей на частоту.выходного напряжения 400 — 800 Гц число стержней роторной обмотки р1+ m является недостаточным для создания необходимой величины вращающего момента, из-за чего наблюдается увеличенное скольжение ротора и вследствие этого увеличенные потери, а также сложность изготовления, заключающаяся в том, что стержни должны быть изолированы от железа ротора и поэтому заливкой пазов расплавленным алюминием выполнены быть не могут, следовательно, могут быть изготовлены только сваркой отдельных медных стержней с короткозамыкающими кольцами, что весьма трудоемко.

Целью изобретения является увеличение КПД асинхронно-синхронных бесконтактных преобразователей частоты за счет уменьшения скольжения, а также упрощение изготовления роторной обмотки, Эта цель достигается тем, что у асинхронно-синхронного преобразователя частоты с совмещенным магнитопроводом

+ Зп, где л = 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15.

Показанная на фиг. 1 обмотка для ротора числом пазов z = 48 (рз = 1) состоит из 12 больших отдельных короткозамкнутых катушек, сгруппированных в 4 катушечные группы, по 3 катушки в группе, выполненных с шагом у = 12 и уложенных начальными сторонами в пазы 1 + 6k, 2 + 6k, 3 + 6k, где k = О, 1, 4, 5 и.8 малых короткозамкнутых катушек. выполненных с шагом у = 2 и уложенных начальными сторонами в пазы 1+ Зп, где A

= 1, 3, 5, 7, 9. 11. 13, 15. Для повышения коэффициента заполнения паза катушки выполняют из голого и прямоугольного провода с последующим изолированием от железа ротора пазовой изоляцией и друг от друга лобовой изоляцией, Начало и конец каждой катушки спаивается припоем.

Преобразователь частоты работает сле1721743 щий момент, и ротор приходит во вращение с частотой вращения n - п (1-s), где в— скольжение роТора, п1 — частота вращения.

2рз-полюсного поля, п1 = f1/р3. 2рз-Полюсное поле возбуждения, созданное статор- 5 ной 2pz-полюсной обмоткой при питании ее постоянным током, индуктирует в роторной обмотке ЭДС, показанные стрелками на фиг. 1. Под действием этих ЭДС по катуш«ам протекают токи, пропорциональные 10

ЭДС, если не учитывать сопротивлений лобовых частей катушек. Создаваемая при этом МДС роторной обмотки показана на фиг. 3. Такую же МДС создает роторная обмотка с р1+ pz - 8 с короткозамкнутыми 15 стержнями и дополнительными 16 короткоэамкнутыми стержневыми катушками (фиг.

4). МДС на фиг. 3 разлагается на две встречно вращающиеся гармонические: первую гармоническую числом nonecos 2pi = 4 и 20 амплитудным значением F> - 1,4975, и третью гармоническую числом полюсов 2pz:12 и амплитудным значением Fz = 0.8445.

Первая гармоническая роторной обмотки наводит в трехфаэной 2ðt-полюсной якор- 25 ной обмотке ЭДС частотой fz = (р1+ pz)n.

Предлагаемая роторная обмотка отличается от известной тем, что вместо 8 пазов, стержни которых участвуют в создании вращающего момента. в предлагаемой обмотке 30 работают 24 паза. в которых лежат витки больших катушек, обмоточный коэффици- . ент относительно 2рз-полюсного поля составляет- КО6 0,707. Предлагаемая обмотка создает более чем в 2 раза больший враща- 35 ющий электромагнитный момент, вследствие чего уменьшается скольжение ротора относительно 2рз-полюсного поля, уменьшаются потери, увеличивается КПД.

Применение предлагаемой обмотки позволяет создавать асинхронно-синхронные преобразователи на частоту 400-800 Гц (благодаря увеличению вращающего момента). Э

Кроме этого, предлагаемая роторная обмотка технологически проще, так как не требуются сварочные работы при ее изготовлении.

Формула изобретения

Асинхронно-синхронный бесконтактный преобразователь частоты с совмещенным магнитопроводом генератора и двигателя,.содержащий статор с трехфазной 2pl-полюсной якорной обмоткой генератора. однофаз ной 2р -полюсной обмоткой. возбуждения и трезфазной 2рзполюсной обмоткой двигателя, ротор, выполненный в 48m пазах с номерами от 1 до

48m с ко роткозамкнутой совмещен ной

2р1/2р2/2рз-полюсной обмоткой, имеющей короткозамкнутые катушки с шагом у = 2m, уложенные начальными сторонами в пазы

1+ 3mn, (2+ 3mn)(m-1), отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД за счет уменьшения скольжения ротора. на роторе установлены дополнительные короткозамкнутые катушки с шагом у - 12m, уложенные начальными сторонами в пазы 1+6Ьп, 2+

+6km. 3+ 6km, (4+ 6km)(m-1). (5+ 63(гл)(гп-1), (6+6km) (m-1)- где m =1,2, и = 1,3, 5,7,9. 11, 13. 15. p> = 2, pz = 6. рз = 1, k = О, t, 4, 5.

t721743