Электромашинный преобразователь частоты

ПАТЕНТ регули ров Киев, Техй конфере ским маши .150-156. й конфере Рига, Зин ния ка,на ции ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР). (56) 1, Танатар А,И, Методыасинхронных двигателей.1968, с.71-72.2. Труды 111-й Всесоюзнопо бесконтактным электричеРига, Зинатне, 1966, кн, 11, с3. Труды 1 1-й Всесоюзнопо бесконтактным машинам1966, кн, 1, с,211-215. Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к регулируемым электромашинным преобразователям частоты переменного тока, применяемым в регулируемом электроприводе с машинами переменного тока.Известны синхронные преобразователи частоты, где плавное регулирование частоты и амплитуды напряжения достигается изменением вращения синхронного генератора с приводом по системе Г - Д (генератор-двигатель постоянного тока),Недостатком системы является большая установленная мощность, габариты, нйзкий КПД.Известна конструкция одномашинных умножителей частоты. Основной недостаток - отсутствие регулирования частоты выходного напряжения.Известен также высокочастотный элек.тромашинный преобразователь, состоящий из коаксиально установленных внешнего статора с обмоткой якоря переменного тока(57) Использование: электромашинные регулируемые преобразователи частоты переменного тока. Сущность изобретения, преобразователь частоты состоит из двух коаксиально выполненных синхронных машин и двух униполярных машин, размещенных с одного из торцов синхронных машин, выполненных аналогично и выполняющих роль возбудителя синхронных машин, Электрически униполярные машины соединены с синхронными с помощью жидкометаллических контактов. 4 з.п, ф-лы, 3 ил. и обмоткой возбуждения, внутреннего статора с обмоткой якоря переменного тока и установленного в цилиндрической полости между ними ротора с индукторами двух машин переменного тока,Недостатком преобразователя является узкий диапазон регулирования и наличие потерь скольжения во входной асинхронной машине, что приводит к снижению КПД,Цель изобретения - достижение плавного регулирования, расширение диапазона регулирования и повышение КПД.Цель достигается тем, что на внешнем и внутреннем статорах дополнительно в аксиальном направлении размещены два индуктора двух униполярных машин, каждый снабжен не менее чем двумя независимыми кольцевыми обмотками возбуждения, в полости статоров коаксильно размещеныдополнительные манитопроводы машйн переменного тока и униполярных машин с торцевыми крышками, образующими совместно с внешним и внутренним статора 1794273ми две кольцевые герметичные камеры, снабжены двумя якорями униполярных маший с жидкометаллическими контактами, выполненными в виде двух первых полых проводящих цилиндров с не менее чем двумя независимыми параллельными ветвями, индукторы машин переменного тока выполнены в виде двух вторых полых проводящих цилиндров, жестко механически сочлененных с первыми цилиндрами и разделены вдоль образующей на изолированные части счислами, соответственно равными числам полюсов машин переменного тока, замкнутые с одного торца короткоэамыкающими кольцами, с другого торца соответственно электрически соединены одной полярностью с первым полым цилиндром, другой полярностью - посредством жидксметаллических контактов с соответствующей полярностью якорей униполярных машин, первые и вторые полыепроводящие цилиндры установлены в кольцевых герметичных камерах с возможностью свободного вращения, жидкометаллические контакты двухуниполя рных машин замкнуты друг на друга, кроме того, дополнительные магнитопроводы машин переменного тока снабжены двумя дополнительными обмотками якорей переменного тока, кроме того, первые и вторые полые цилиндры выполнены из ферромагнитного материала С проводящими немагнитными стержнями, замкнутыми короткозамыкающими кольцами, кроме того, на торцах униполярных индукторов, примыкающих к магнитопроводам машин переменного тока соответственно установлены немагнитные кольца и дополнительные магнитопроводы возбудителей с кольцевыми обмотками возбуждения, первые полые проводящие цилиндры удлинены примерно на половину дополнительных магнитопроводов возбудителей, жидкометаллические контакты униполярных машин, примыкающие к вторым полым цилиндрам, смещены близко к осям симметрии дополнительных кольцевых обмоток возбуждения и соединены с соответствующей полярностью второго полого цилиндра, кроме того, кольцевые герметичные камеры заполнены инертным газом,Отличительные признаки предлагаемого изобретения, на внешнем и внутреннем статорах дополнительно размещены два индуктора двух униполярных машин; в поло сти статоров коаксиально размещены дополнительные магнитопроводы машин переменного тока и униполярных машин, образующие совместно с внешним и внутренним статорами две герметичные кольцевые камеры; якори униполярных машин и индукторы машин переменного тока выполнены в виде полых проводящих цилиндров, жестко соединенных между собой, и размещены в кольцевых герметичны камерах;5 жидкометаллические контакты униполяр-ных машин замкнуты друг на друга; дополнительные магнитопроводы машин переменного тока снабжены двумя дополнительными обмотками якорей переменно- "0 го тока; полые проводящие цилиндрывыполнены из ферромагнитного материала с проводящими немагнитными стеркнями; эамкнутьили короткозамыкающими кольцами; индукторы машин переменного тока 15 снабжены униполярными возбудителями,размещенными между первыми и вторыми полыми цилиндрами; герметичные кольцевые камеры заполнены инертным газом,На фиг, 1 изображена конструктивная 20 схема преобразователя частоты; на фиг; 2 -сеЧение А-А на фиг,1 (индуктор синхронной глашины), на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг,1 (первый полый ферромагнитный цилиндр).Преобразователь частоты содержитпервый 1 и второй 1 магнитопроводы с обгмотками 2 и 2, выходными клеммами 3 и 3 двух синхронных машин, промекуточный ферромагнитный цилиндр 4 с магнитопроводами 5 и 5 иобмотками б и б" якорей 30 переменного тока, индукторы 7 и 7 первойи второй униполярных машин с униполярными обмотками возбуждения Ц и ц,индукторы униполярных возбудителей (независимой параллельной ветви) 9 и 9 с обмотками 35 возбуждения 10 и 10 и немагнитнымикольцами 11 и 11", герметичные кольцевые камеры 12 и 12 с индукторами 13 и 13 синхоонных машин, якорями 14 и 14 униполярных возбудителей, якорями 15 и 15 уни;40 поляных машин, подшипниковые опоры 16и 1 б, жидкометаллические контакты 17 иИндуктор .синхронной машины выполнен в виде второго. полого ферромагнитно го цилиндра с высокопроводящимистержнями 18, разделенного изоляцией 10 на изолированные части с числом, равным числу полюсов, замкнутые с одного торцта короткозамыкающим кольцом 20 (20 ).50 Индуктор 13 (13.), жестко механическисочленен (при отсутствии униполярного возбудителя 14) с якорем 15 (15) униполярной машины, выполненным в виде первого полого ферромагнитного цилиндра 15 с вы-сокопроводящими немагнитными стержнями 21, При наличии униполярного возбудителя его якорь 14 (14) механически и электрически соединен с якорем 15 униполярной машины и индуктором 13 синхронной машины, Конструктивно якорь 14 (14 )1794273 продолжением. 1 Обмотки якорей 6 и 6 промежуточного л ферромагнитного цилиндра включаются и параллельно или последовательно соответ щ ственно с обмотками 2 и 2, увеличивая т мощность Синхронных машин. Преобразователь частоты работает сле- т дующим образом. д При включении обмоток 2 и 6 в сеть 10 1 переменного тока индуктор 13 синхронной н машины будет вращаться с частотой, близ- и кой к синхронной частоте электромагнитно- м го поля (момент соп ротивления весьма мал). б При подаче возбуждения вуниполярнуюоб я мотку 10 в цепи униполярного возбудителя, е включающей индуктор 13 синхронной ма- н шины, наведется униполярная ЭДС и поте- у, чет постоянный ток. Постоянный ток н создает в индукторе 13 систему пар полю м сов и индуктор 13 втянется в синхронизм с ( электромагнитным полем обмоток 2 и 6 пе- н ременного тока, з При подаче тока возбуждения в унипо- и лярную обмотку 8 в якоре 15 наведется уни в полярная ЭДС и по замкнутой цепи, д образованной якорями 15 и.15, соединен- д ными электрически посредством жидкоме- в таллических контактов, потечет постоянный о ток. При подаче возбуждения в униполяр,ш ную обмотку б,возникший униполярный ток, взаимодействуя с униполярным током з якоря 15, создает вращающий момент, и вследствие чего якорь 15 придет во враще- м ние, При подаче возбуждения в униполяр ч ную обмотку 10 возбудителя по цепи, м образованной якорями возбудителя 14 и ж индуктора 13 синхронной машины, потечет и постоянный ток и в обмотках якорей 2 и 6 м наведется ЭДС частотой, определяемой 40 в числом пар полюсов индуктора 13 и часто не отличается от якоря 15 и является его Формула изобретения 1. Электромашинный преобразователь частоты, содержащий коаксиально установленные внешний и внутренний статоры с магнитопроводами и обмотками двух якорей переменного тока, обмотку возбуждения, ротор с индукторами двух машин переменного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью достижения плавного регулирования, расШирения диапазона регулирования и повышения КПД на внешнем и внутреннем статорах, дополнительно в аксиэльном направлении размещены два индуктора двух униполярных машин, каждый той вращения, Частота вращения индуктора 3 может широко изменяться за счет регуирования токов возбуждения в обмотках 8 8, тем самым стандартная частота питаюего напряжения может регулироваться в ребуемом диапазоне.Преобразователь частоты может рэбоать и при отсутствии униполярного возбуителя 14, В этом случае необходимо якори 5 и 15 униполярных машин выполнить с езависимыми параллельными ветвями, в х индукторы 7 и 7 снабдить по крайней ере двумя независимыми обмотками возуждения, В одну из параллельных ветвей коря каждой униполярной машины включа-тся соответствующий индуктор синхроной машины 13 (13 ), Для исключения (или меньшения) влияния обмоток возбуждения а параллельные ветви якорей их необходио разделить немагнитными кольцами 11 11 ). Отсутствие униполярного возбудителя есколько затрудняет и уменьшает диэпаон регулирования соз р так как требование олучения заданной частоты тока связано с полне определенным соотношением межу результирующим магнитным потоком вух (трех) параллельных ветвей и частотой ращения индукторов, Но с другой стороны тсутствие возбудителя несколько . уменьат габариты преобразователя.Преимущества предлагаемого преобраователя частоты по сравнению с прототи- ом заключаются в том, что униполярные ашины позволяют плавно регулировать астоту вращения, при этом машины переенного тока работают на синхронных реимах, в результате чего достигается лавное регулирование частоты преобразуеого тока, расширяется диапазон регулироания и исключаются потери скольжения. снабжен не менее, чем двумя независимыми кольцевыми обмотками возбуждения, в полости статоров коаксиально размещены дополнительные магнитопроводы машин переменного тока и униполярных машин с торцевыми крышками, образующими совместно с внешним и внутренним стэторами две кольцевые герметичные камеры, снабжены двумя якорями униполярных машин с жидкометаллическими контактами, выполненными в виде двух первых полых проводящих цилиндров с не менее, чем двумя независимыми параллельными ветвями, индукторы машин переменного тока выпол 1794273нены в виде двух вторых полых проводящих цилиндров, жестко механически сочлененных с первыми цилиндрами и разделены вдоль образующей на изолированные части с числами, соответственно равными числам полюсов машин переменного тока, замкнутые с одного торца короткоэамыкающими кольцами, с другого торца соответственно электрически соединены одной полярностью с первым полым цилиндром, другой полярностью - посредством жидкометаллических контактов с соответствующей полярностью. якорей униполярных машин, первые и вторые полые проводящие цилиндры установлены в кольцевых герметичных камерах с возможностью свободного вращения, жидкометаллические контакты двух униполярных машин замкнуты друг на друга,2,.Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дополнительные магнитопроводы машин переменного тока снабжены двумя дополнительными обмотками , якорей переменного тока,.3, Преобразователь по п.1, от л и ч а ю-. щ и й с я тем, что первые и вторые полые цилиндры выполнены из ферромагнитногоматериала с проводящими немагнитнымистержнями, замкнутыми короткоэамыкаю-.щими кольцами. 4, Преобразователь по п.1. о т л и ч аю щ и й с я тем, что на торцах униполярных индукторов, примыкающих к магнитопроводам машин переменного тока, соответственно установлены немагнитные кольца и дополнительные магнитопроводы возбудителей с кольцевыми обмотками возбуждения, первые полые проводящие цилиндры удлинены примерно на половину дополнительных магнитопроводов возбудителей, жидкометаллические контакты униполярных машин, примыкающие к вторым полым цилиндрам смещены близко к осям симметрии дополнительных кольцевых обмоток возбуждения, и соединены с соответствующей полярностью второго полого цилиндраБ. Преобразователь по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что кольцевые герметичные камеры заполнены инертным газом,1794273 Д.в Д Составитель В, ОбуховТехред М.Моргентал Корректор Н, Гунько Редакт Заказ 534 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4(5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101