Резонансный электромеханический инвертор

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А В) 4 Н 02 М 7 64 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ РЯС)Я",К ОБРЕТЕНИЯЦ.," .;ИПЬСТВУ 1 Я 1 рЖ.ОТГ А САНИЕ И ХАНИЧЕСКИЙ 54) РЕЗОНАНСНЫЙ ЗЛЕНВЕРТОР 11Ю.Г.Шаповал)енько В.И., зовательная техла, 1978,с. 286, ько В.И., преобразовательшая школа,енияри высреды.ий комму льц занныминесвяз ьство ССС7/515,ены иэ ГЩ) 10(56) Руденко В.СЧиженко И.М. Преобрника. Киев. Вища шкРуденко В.С., СеЧиженко И,М. Основыной техники.-М.: Вырис. 4.27Авторское свидетУ 505107, кл. Н 0228,02.76. обретение используется в авто- системах электроснабжения дл ия выходного напряжения, бли синусоидальному, Цель изобреповышение надежности работы оких температурах окружающей Инвертор содержит механичестатор (МК) 1 с медными пол и (МП) 2, 3, электрически сви МП 4, 5, электрически анными.Вставки 6, 7, 8 выполкерамики. Графитовые щетки11 подключены к одной из1220091 обкладок конденсатора (К) 12.ГЩ 13,15 подключены к нагрузке и источникупитания через вентили 14, 16. Привращении диска МК 1 происходит поочередный заряд - разряд К 12 через дросель 18, при этом замыкание и размыкание щеток происходит без тока. ВыИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в автономных системахэлектроснабжения для получения выходного напряжения, близкого к синусоидальному.Цель изобретения - повышение надежности в работе при высоких температурах окружающей среды.На фиг.1 представлен один из возможных вариантов конструкции; нафиг.2 - его упрощенная электрическаясхема; на фиг.3 - диаграмма тока 1нагрузки; на фиг.4 - трехфазный ва-риант схемы инвертора; на фиг.5конструкция дросселей трехфазнойсхемы,Инвертор содержит механическийкоммутатор 1, состоящий из диэлектрического диска, на котором установлены два медных полукольца 2, 3,электрически связанных между собой,и два медных полукольца 4, 5, электрически несвязанных между собой.Между полукольцами 2, 4 и 3, 5 установлены на диаметрально противоположных концах диэлектрические вставки 6, 7, 8 Т-образной формы, прижатыекольцами 9 к медным полукольцам 2-5.Вставки 6-8 выполнены из керамики,Щеточные узлы с графитовыми щетками 10, 11 подключены к одной из обкладок конденсатора 12. Щетка 13 подключена через вентиль (диод) 14 кплюсуисточника питания, а щетка 15подключена через вентиль 16 к нагрузке 17 и минусу источника питания.При этом вентиль 14 оказывается включенным последовательно с коммутационным узлом, состоящим из щеток 10,13 и пары медных полуколец, а вентиль 16 последовательно включен скоммутационным узлом, состоящим из 5 1 б 15 2 О 25 30 35 40 полнение коммутирующих элементов ввиде МК и последовательное с нимивключение высокотемпературных вентилей обеспечивает повышение надежностирезонансного инвертора. Возможно использование трехфазного вариантасхемы данного инвертора. 5 ил,щеток 11, 15 и медных полуколец. Ширина каждой из диэлектрических вставок 6-8 несколько больше ширины каждой щетки.Последовательно с конденсатором 12 и нагрузкой 17 включен коммутирующий дроссель 18.Коммутатор установлен на одном валу со вспомогательным приводным двигателем постоянного тока небольшой мощности (не показан).Принцип действия схемы следующий.При вращении приводного двигателя и соответственно диска механического коммутатора щетки 10, 13 и 11, 15 оказываются поочередно замкнутыми через электрически связанные полукольца 2, 3. При подаче электрического напряжения постоянного тока на коммутатор и повороте коммутатора в положение, когда замкнуты щетки 10, 13 через полукольца 2, 3, происходит заряд конденсатора 12 по резонансному контуру 12, 17 через диод 14, щетку 13, медные полукольца 2, 3, щетку 10 и нагрузку 17, Постоянная времени заряда конденсатора 12 меньше времени контакта щеток 10, 13 с полукольцами 2, 3 или, другими словами частота вращения приводного двигателя меньше собственной частоты резонансного контура. Диод 14 служит для предотвращения разряда конденсатора 12 после того, как он зарядился, а щетки 10, 13 еще замкнуты между собой через полукольца 2,3. Таким образом, щетки 10, 13 еще находятся на полукольцах 2, 3, а ток через них уже равен нулю, так как конденсатор 12 уже зарядился, а диод 14предохраняет его от разряда. Затем вбеэтоковую паузу щетки 10, 13 переходят через диэлектрические вставки, 1220091например 6, 7, на медные полукольца 4; 5, электрически не связанные между собой и служащие лишь как скользящие элементы, при этом щетки 10, 13 находятся в разомкнутом состоянии.Щетки 11, 15 переходят через диэлектрические вставки, диаметрально противоположные вставкам 6, 7 (вставка 8 и вставка между полукольцами 3, 5, не показана) на полукольца 2, 3 и 1 О оказываются в замкнутом состоянии.При этом начинается разряд конденсатора 12 по резонансной цепи через щет ку 11, находящуюся в данный момент над полукольцом 2, полукольца 2, 3, 15 щетку 15, диод 16, нагрузку 17 и дроссель 18. Постоянная времени разряда конденсатора 12 также меньше времени прохождения щеток 11, 15 через полукольца 2, 3. Для предотвращения 20 обратного перезаряда конденсатора 12 через щетки 11, 15 служит диод 16Затем снова в бестоковую паузу щетки 11, 15 переходят на полукольца 4, 5, а щетки 1 О, 13 - на полукольца 2, 25 3 и процесс заряда конденсатора 13 от источника постоянного тока повторяется. Таким образом, при вращении диска 1 коммутатора происходит поочередный заряд - разряд конденсатора 12 через дроссель 18, образующий с конденсатором 12 резонансный контур, причем замыкание и размыкание щеток происходит в бестоковую паузу.На фиг.З показана зависимость изменения тока, протекающего через нагрузку 17, от времени, где С =1 время прохождения щеток 10, 13 и 11, 15 по полукольцам 2, 3;- время40 протекания тока заряда конденсатора," 14 - время протекания тока разряда конденсатора 12; Е и С 6 - отрезки времени бестоковых пауз, в моменты которых щетки переходят с замк 45 нутых полуколец на незамкнутые.На фиг.4 представлен трехфазный вариант схемы данного резонансного инвертора, предназначенного, например, для питания трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, причем каждая фаза выполнена по фиг.1.Медные полукольца каждого коммута. тора сдвинуты одно относительно друо гого по направлению вращения на 120 При вращении вала с коммутаторами переключение щеток каждого коммутатора происходит со сдвигом на 1/3 периодавремени относительно переключения щеток других коммутаторов, образуя приэтом трехфазную систему,Конструкция дросселя трехфазнойсхемы (фиг.5) следующая, Сердечник 19навит из ленточной стали с зазором.На сердечник уложена обмотка 20 сотпайками, подключенными к ламелям,по которым перемещается подвижныйконтакт 21. Все три дросселя установлены на одной оси и их подвижные контакты синхронно приводятся в движениевручную или от вспомогательного сервопривода. Дроссели выполняют следующие две функции. Первая функция заключается в том, что в момент пуска,когда индуктивность статорной обмотки асинхронного двигателя очень малаи ею можно пренебречь, дроссели служат для создания колебаний в резонансных контурах в фазах, что позволяетобеспечить пуск двигателя. Без наличия дросселей общая индуктивностькаждого резонансного контура в фазахпри пуске будет очень мала, частотарезонансных колебаний тока очень высока при очень большой паузе (колебания происходят в виде импульсов сбольшой скважностью), образующееся ввоздушном зазоре двигателя круговоевращающееся магнитное поле будет сбольшими провалами и двигатель не запустится. Таким образом, в данномслучае дроссели выполняют функциипусковых.Перемещая подвижные контакты 21по ламелям в дросселях, можно менятьих индуктивность, а следовательно,собственную частоту колебаний инвертора. Изменяя при этом частоту вращения коммутатора, можно регулироватьчастоту генерируемого инвертора тока,поддерживая неизменной паузу в кривой тока. изобретенияформула1Резонансный электромеханический инвертор, содержащий последовательную цепочку, состоящую иэ резонансного 1.С-контура и цепи нагрузки, подключенную одним концом через первый коммутирующий элемент к положительному входному выводу, а другим концом - к отрицательному входному выводу, а также второй коммутирующий элемент, включенный параллельно последовательной цепочке, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения надежности при высоких температурах окружающей среды, коммутирующие элементы вы" полнены в виде механических коммутаторов и последовательно с ними включенных высокотемпературных вентилей,1220091 9/58 Тираж 631 Подпи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5