Преобразователь частоты

Преобразователь частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалкстическик

Реслу6лик

ОПИСАНИЕ 6,, ИЗО Р ТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 270976 (21) 2405493/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет .Опубликовано 230982. Бюллетень ¹ 35

Р )М.К .

Н 02 К 47/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t 3l УДК 621. 313. ,322(088.8) Дата опубликования описания 230982 (72) Автор изобретения

A Галицын

Горьковское отделение Всесоюзного государст .проектно-изыскательского и научно-исследона института энергетических систем и электриче нЭнергосетьпроект" (71 ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к преобразователям, которые могут найти приме нение для связи систем с различными частотами.

Известны преобразователи частоты, содержащие два силовых трансформатора с выпрямителями, блоками преобразования, фильтрами высших гармоник и устройствами регулирования потока (1 ).

Недостатками таких преобразователей являются их сложность и высокая стоимость.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты, содержащий два m-фазных трансформатора с магнитопронодами стержневого типа, статор и ротор с полюсной системой и валом, сочлененным со вспомогательной электрической машиной (2)

В данном преобразователе электрическая энергия одной частоты преобразуется в механическую энергию на общем валу преобразователя, которая преобразуется другой частью преобразователя в электрическую энергию другой частоты.

Недостатком известного преобразователя является большая масса и энаI чительная сложность конструкции из-за того, что н нем осуществляется многократное преобразование энергии, для чего требуется применять несколько блоков преобразования.

Целью изобретения является снижение массы и упрощение конструкции преобразователя.

10 Указанная цель достигается тем, что стержни магнитопронодов тран— сформаторон выполнены разомкнутыми, ротор размещен между разомкнутыми стержнями магнитопроводов, на валу ротора установлены m магнитопроводящих стержней, оси которых параллельны оси вала, на каждом из стержней ротора укреплены по одному магнитопроводящему кольцу и m полюсов с полюсными наконечниками, полюсная дуга которых равна 120 эл. град. и оси смещены по окружности на

360 /т, а в аксиальном направлении на величину расстояния между осями стержней магнитопронодов трансформаторов относительно друг друга, полюсные наконечники yr.тановлены с радиальным зазором по отношению к стержням магнитопронода одного из трансформаторон, а магнитопронодящие кольца установлены с радиальным

961061

50 зазором по отношению к стержням магнитопровода другого трансформатора.

На фиг. 1, представлен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 конструкция одной полюсной системы 5 ротора со стержнем, полюсами и кольцом; на фиг. 3 — преобразователь в аксонометрии; на фиг.. 4 - схема коммутации потоков в стержнях.магнитопроводов трансформаторов; на 10 фиг. 5 - диаграмма потоков в стержнях.

Преобразователь содержит магнитопровод 1 с m-фазными обмотками 2 на стержнях 3-5 и магнитопровод б с

m-фазными обмотками 7-9 на стежнях

10-. 12. Между стержнями 3-5 и 10-12 размещен ротор 13. На валу 14 ротора 13 укреплены m магнитопроводящих стержней 15-17 ротора 13. Оси стержней 15-17 расположены параллельно оси вала 14. На стержнях 15-17 укреплены полюса 18 с полюсными наконечниками 19. Полюсная дуга полюсных наконечников 19 равна

120 эл. град., а их оси смещены по окружности íà 360О/m относительно друг друга.

На стержнях 15-17 укреплены также магнитопроводящие кольца 20. Полюсные наконечники 19 установлены 30 на стержнях 15-17 со смешением относительно друг друга в аксиальном направлении на величину расстояния между осями стержней 3-5 магнитопровода 1 и с радиальным зазором по З5 отношению к этим стержням. Кольца 20 установлены на роторе 13 с радиальным зазором по отношению к стержням

10-12 магнитопровода б. На стержнях, например, 3-5 могут быть установле- 40 ны полюсные наконечники 21 для улучшения формы потока.

Работа преобразователя осуществляется следующим образом.

В положении ротора 13, представ- 45 ленном на фиг. 1, стержень 3 магнитопровода.1 замыкается через ротор со стержнем 10 магнитопровода б и, соответственно, стержень 4 со стержнем 11 и 5 — с 12. При повороте ротора 13 на 120 против часовой стрелки стержень 3 замкнется через ротор со стержнем 11, стержень .4 с 12 и 5 — с 10. Таким образом, поворот ротора создает путь магнитному потоку каждого стержня одного трансформатора поочередно во все стержни другого трансформатора.

На фиг. 4 показаны магнитные связи между различными фазами магнитопроводов. Эти связи осуществляются 60 через ротор 13 преобразователя и обеспечиваются лишь при одном его пространственном положении, когда трехфазная система потоков стержней

3-5 отстает от аналогичной системы 65 стержней 11-12 на угол 60 (при вращении против часовой стрелки фиг. 5).

Как видно из фиг. 4, рассмотренное пространственное положение ротора 13 обеспечивает следующие магнитные связи (в процентах от максимального сечения железа в стержне в одной фазе): между A и A — 50%

A u Bz — 50%

1

В и  — 50%

В1 и Са — 50%

С и Ар — 50%

С„и Cx — 50%

До тех пор, пока взаимное положение (угол) между системами потоков стержней 3-5 и 10-12 остается неизменным, 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 60

В этом можно убедиться задаваясь любыми положениями векторов (фиг. 5) в плоскости чертеже (принимая, например, положительную ocb 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 3-5 °

Рассматривая этот процесс от начального положения (система 10-12 опережает систему 3-5 на 60 ) до увеличения взаимного сдвига еще на

60> 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.

961061

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 изобретения

Преобразователь частоты, содержащий два m-фаэных трансформатора с магнитопроводами стержневого типа и ротор с полюсной системой и валом, сочлененным с вспомогательной электрической машиной, о т л и ч а юшийся тем, .что, с целью снижения массы и упрощения преобразователя, стержни магнитопровода трансформаторов выполнены разомкнутыми, ротор размещен между разомкнутыми стержнями магнитопроводов, на валу ротора установлены m магнитопроводящих стержней, оси которых парал.лельны оси вала, на каждом из стержней ротора укреплены по одному магнитопроводу KQJIbIljj u m полюсов с полюснымн наконечниками, полюсная дуга которых равна 120 эл. град. и оси смешены по окружности на

360 /в, а в аксиальном направлении на величину расстояния между осями стержней магнитопроводов трансформаторов относительно друг друга, полюсные наконечники установлены с радиальным зазором по отношению к стержням магйитопровода одного из трансформаторов, а магнитопроводящие кольца установлены с радиаль15 ным зазором по отношению к стержням магнитопровода другого трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2О 1. Веников В.A. Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения. М., "Высшая школа", 1972, т. 2, с. 28-34, 57-63.

ZS 2. Веников В.A и др. О применении электромеханических преобразователей частоты в энергосистемах.

"Электричество", 1976, 9 4, с ° 10-14 °

961061

ФиаК

Составитель 9, Трегубов

Техред М. Рейвес Корректор!О. Макаренко

Редактор А. Шандор

Заказ 7309/71

Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4