Преобразователь частоты

Союз СоветскикСоциалкстическикРеслублик ОПИСАНИЕ ИЗО Р ТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 230982, Бюллетень М 9 35 1 М, Кл, Н 02 К 47/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий1 зз) УДК 621, 313. ,322(088.8) Дата опубликования описания 23,0982(72) Авторизобретения А. А, Галицын Горьковское отделение Всесоюзного государст .проектно-изыскательского и научно-исследона института энергетических систем и электриченЭнергосетьпроект" 71) Заявител(5 ОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТО Изобретеческим машизователям,нение для счастотами.Известнысодержащиера с выпрямзования, фии устройств ли частоты, ансформатоми преобрагармоник ния потопреобразоват два силовых т ителями, блок льтрами высши ами регулиров чтосфоррото и таких преох сложность ние относится к электринам, а именно к преобракоторые могут найти прим вязи систем с различными ка 11 1,Недостаткам бразователей являются и и высокаястоимость.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь частоты,содержащий два в-фазных трансформатора с магнитопронодами стержневоготипа, статор и ротор с полюсной системой и валом, сочлененным со вспомогательной электричеекой машиной 12В данном преобразователе электрическая энергия одной частоты преобразуется в механическую энергиюна общем валу преобразователя, которая преобразуется другой частью преобразователя в электрическую энергиюдругой частоты,Недостатком известного преобразователя является большая масса и эначительная сложность конструкциииз-за того, что н нем осуществляетсямногократное преобразование энергии,для чего требуется применять несколько блоков преобразования.Целью изобретения является снижение массы и упрощение конструкциипреобразователя.10 Указанная цель достигается тем,стержни магнитопронодов транматоров выполнены разомкнутыми,р размещен между разомкнутымистержнями магнитопроводов, на валуротоРа установлены в магнитопроводящих стержней, оси которых параллельны оси вала, на каждом из стержнейротора укреплены по одному магнитопроводящему кольцу и п 1 полюсов сполюсными наконечниками, полюснаядуга которых равна 120 эл. град.и оси смещены по окружности на360/щ, а в аксиальном направлениина величину расстояния между осямистержней магнитопронодов трансформаторов относительно друг друга,полюсные наконечники установлены срадиальным зазором по отношениюк стержням магнитопронода одного изтрансформаторон, а магнитопронодящие кольца установлены с радиальным50 зазором по отношению к стержняммагнитопровода другого трансформатора.На фиг. 1, представлен преобразователь, общий вид; на фиг. 2конструкция одной полюсной системы 5ротора со стержнем, полюсами и кольцом; на фиг. 3 - преобразовательв аксонометрии; на фиг 4 - схемакоммутации потоков в стержнях магнитопроводов трансформаторов; на 10фиг. 5 - диаграмма потоков в стержнях,Преобразователь содержит магнитопровод 1 с в-фазными обмотками 2на стержнях 3-5 и магнитопровод б са-фазными обмотками 7-9 на стежнях10-. 12. Между стержнями 3-5 и 10-12размещен ротор 13. На валу 14 ротора 13 укреплены щ магнитопроводящихстержней 15-17 ротора 13. Осистержней 15-17 расположены параллельно оси вала 14. На стержнях 15-17укреплены полюса 18 с полюсныминаконечниками 19. Полюсная дуга полюсных наконечников 19 равна120 эл. град., а их оси смещеныпо окружности на 360 О/щ относительно друг друга.На стержнях 15-17 укреплены такжемагнитопроводящие кольца 20. Полюсные наконечники 19 установлены 30на стержнях 15-17 со смешением относительно друг друга в аксиальномнаправлении на величину расстояниямежду осями стержней 3-5 магнитопровода 1 и с радиальным зазором по 35отношению к этим стержням. Кольца 20установлены на роторе 13 с радиальным зазором по отношению к стержням10-12 магнитопровода б. На стержнях,например, 3-5 могут быть установлены полюсные наконечники 21 для улучшения формы потока.Работа преобразователя осуществляется следующим образом.В положении ротора 13, представленном на фиг. 1, стержень 3 магнитопровода.1 замыкается через роторсо стержнем 10 магнитопровода б и,соответственно, стержень 4 со стержнем 11 и 5 - с 12. При поворотеротора 13 на 120 против часовойстрелки стержень 3 замкнется черезротор со стержнем 11, стержень .4с 12 и 5 - с 10. Таким образом, поворот ротора создает путь магнитномупотоку каждого стержня одного трансформатора поочередно во все стержни другого трансформатора,На Фиг. 4 показаны магнитные связи между различными фазами магнитопроводов. Эти связи осуществляются 60через ротор 13 преобразователя иобеспечиваются лишь при одном егопространственном положении, когдатрехфазная система потоков стержней3-5 отстает от аналогичной системы 65 стержней 11-12 на угол 60 ф (при вращении против часовой стрелки фиг. 5). Как видно из фиг, 4, рассмотренное пространственное положение ротора 13 обеспечивает следующие магнитные связи (впроцентах от максимального сечения железа в стержне в одной фазе):между А и Аг - 50А иВгВ н Вг - 50В 1 иСг С и Ар - 50Си Сг - 50До тех пор, пока взаимное положение (угол) между системами потоков стержней 3-5 и 10-12 остается неиэмен. ным, не меняется и положение ротора 13, т.е. ротор 13 неподвижен. При этом обеспечивается обмен магнитными потоками между стержнями 3-5 и 10-12 при условии отставания первой из них от второй на 60В этом можно убедиться задаваясь любыми положениями векторов (фиг. 5) в плоскости чертеже (принимая, например, положительную ось комплексной плоскости, направленной снизу вверх).Если угол между потоками стержней 3-5 и 10-12 меняется в функции времени (работа систем с разными частотами), соответствующим образом должны меняться и магнитные связи (их пропускные способности) между отдельными фазами.Пусть система потоков стержней 10-12 имеет более высокую частоту, чем система потоков стержней 3-5Рассматривая этот процесс от начального положения (система 10-12 опережает систему 3-5 на 60 ) до увеличения взаимного сдвига еще на 60 ф можно установить, что при таком взаимном смешении систем обмен потоками между ними будет возможен при повороте ротора 13, создающем постепенное уменьшение магнитных связей между 3-10, 4.-11 и 5-12 от 50 до 0 и - постепенное увеличение магнитных связей 3-11, 4-12 и 5-10 от 50 до 100.Аналогично этому, любому углу сдвига между системами 3-5 и 10-12 соответствует одно и только одно, пространственное положение ротора 13, обеспечивающее обмен магнитными потоками между двумя системами. При работе систем с разными частотами соответствующим образом должен поворачиваться и ротор 13 преобразователя (со скоростью равной разности частот).При этих условиях можно осуществить обмен активными мощностями между двумя системами, работающими с разными частотами.Предлагаемый преобразователь позволяет уменьшить массу и упростить конструкцию, поскольку все преобразование электрической энергии одной частоты в электрическую энергию другой частоты осуществляется в одном блоке преобразователя. При этом исключатся промежуточные пре,образования энергии и соответствующие блоки.формула изобретенияПреобразователь частоты, содержащий два в-фаэных трансформатора с магнитопроводами стержневого типа и ротор с полюсной системой и валом, сочлененным с вспомогательной электрической машиной, о т л и ч а ющ и й с я темчто, с целью снижения массы и упрощения преобразователя, стержни магнитопровода трансформаторов выполнены разомкнутыми,ротор размещен между разомкнутыми стержнями магнитопроводов, на валу ротора установлены в магнитопроводящих стержней, оси которых парал.лельны оси вала, на каждом из стержней ротора укреплены по одномумагнитопроводу кольцу и в полюсовс полюснымн наконечниками, полюснаядуга которых равна 120 эл. град.и оси смешены по окружности на360 /щ, а в аксиальном направлениина величину расстояния между осямистержней магнитопроводов трансформаторов относительно друг друга,0 полюсные наконечники установленыс радиальным зазором по отношениюк стержням магйитопровода одногоиз трансформаторов, а магнитопроводящие кольца установлены с радиаль 15 ным зазором по отношению к стержняммагнитопровода другого трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2 О 1. Веников В.А. Передача энергиипеременным и постоянным током высокого напряжения. М., "Высшаяшкола", 1972, т. 2, с. 28-34,57-63.д 5 2. Веников В.А. и др, 0 применении электромеханических преобразователей частоты в энергосистемах.961061 ФиаХ Состав итель 3., ТрегубовРедактор А. Шандор Техред М,Рейвес КорректорО. Макаренк одписное ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ф Заказ 7309/71ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо ираж 721арственного комитета Сэобретений и открытийва, Ж, Раушская наб