Машинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты

Полезная модель может быть использована в системах автономного питания, требующих стабильной или регулируемой частоты выходного напряжения при переменной частоте вращения вала. Технический результат заключается в упрощении конструкции, улучшении массогабаритных показателей, повышении надежности системы. Сущность предлагаемой полезной модели состоит в совмещении двух асинхронных машин в одном магнитопроводе и в ведении дополнительного устройства позволяющего создать условия для самовозбуждения генератора, и, следовательно, исключить из схемы дополнительный источник тока возбуждения стабильной частоты.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для создания автономных источников питания, требующих стабильной частоты выходного напряжения при переменной скорости вращения привода (транспортных и самоходных машинах, самолетах, судах, на ветроэлектростанциях и т.п.).

Известен источник (а.с. 782086 СССР, Н02М 5/48, опубл. 23.11.80) напряжения стабильной частоты, выполненный на основе двух асинхронных машин, роторы которых соединены механически, а их статорные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к полупроводниковому коммутатору. Асинхронный возбудитель, установленный на одном валу с первой и второй асинхронными машинами, статорная обмотка асинхронного возбудителя подключена к источнику стабильной частоты, а его роторная обмотка связана с роторной обмоткой одной из асинхронных машин. Этот источник содержит также второй асинхронный возбудитель, расположенный на одном валу с первой и второй асинхронными машинами. Статорная обмотка второго асинхронного возбудителя подключена к источнику стабильной частоты, а его роторная обмотка - к роторным обмоткам асинхронных машин.

Недостатком устройства является неудовлетворительные массогабаритные показатели, что обусловлено усложнением электромашинной части источника из-за наличия второго асинхронного возбудителя.

Наиболее близким по техническому решению является машинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты (а.с. 1149357 СССР, Н02М 5/48, Н02К 29/00, опубл. 17.04.85), выполненный в виде двух асинхронных машин, роторы которых соединены механически, а их статорные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к полупроводниковому коммутатору, асинхронный возбудитель установленный

на одном валу с первой и второй асинхронными машинами, статорная обмотка асинхронного возбудителя подключена к источнику стабильной частоты, а его роторная обмотка связана с роторной обмоткой одной из асинхронных машин, роторные обмотки первой и второй асинхронных машин связаны между собой с обратным порядком чередования фаз.

Недостатком указанного устройства является усложнение конструкции и ухудшение массогабаритных показателей электромашинного генератора вследствие необходимости использования дополнительного источника стабильной частоты, а также наличия контактных колец и щеток, снижающих его надежность.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в усовершенствовании конструкции, улучшении массогабаритных показателей, повышение надежности системы.

Указанный технический результат достигается тем, что машинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты, содержащий первую и вторую асинхронные машины, роторы которых соединены механически, а их статорные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к полупроводниковому коммутатору, асинхронный возбудитель, установленный на одном валу с первой и второй асинхронными машинами, статорная обмотка асинхронного возбудителя подключена к источнику стабильной частоты, а его роторная обмотка связана с роторной обмоткой одной из асинхронных машин, роторные обмотки первой и второй асинхронных машин связаны между собой с обратным порядком чередования фаз, причем число полюсов обмоток всех машин связано соотношением

2P₁+P₃=P₂,

где P₁- число пар полюсов асинхронного возбудителя;

Р₂ - число пар полюсов обмоток второй асинхронной машины;

Р₃ - число пар полюсов обмоток первой асинхронной машины, при этом первая и вторая асинхронные машины размещены в одном корпусе,

трехфазная статорная обмотка первой асинхронной машины подсоединена к нулевым точкам трех уложенных в одни и те же пазы трехфазных статорных обмоток второй асинхронной машины, статорная обмотка асинхронного возбудителя соединена с фазосдвигающим устройством, подключенному к выходу полупроводникового коммутатора.

На чертеже представлена электрическая схема машинно-вентильного источника трехфазного напряжения стабильной частоты.

Источник содержит первую 3 и вторую 2 асинхронные машины установленные на одном валу и расположенные в одном корпусе, роторные обмотки 4 и 5 которых соединены электрически. Статорная обмотка 6 первой 3 асинхронной машины подсоединена к нулевым точкам трех уложенных в одни и те же пазы трехфазных статорных обмоток 7 второй 2 асинхронной машины, выходы этих обмоток соединены с входами полупроводникового коммутатора 8. Асинхронный возбудитель 1 установленный на одном валу с асинхронными машинами, статорная обмотка 9 которого подключена к фазосдвигающему устройству 10, подключенному к выходу полупроводникового коммутатора 8. Роторная обмотка 11 асинхронного возбудителя 1 связана с роторной обмоткой одной из асинхронных машин 3 или 2. Роторные обмотки 4 и 5 первой 3 и второй 2 асинхронных машин связаны между собой с обратным порядком чередования фаз, причем число полюсов обмоток всех машин связаны соотношением

2P₁+P₃=Р₂,

где Р₁ - число пар полюсов обмоток 9 и 11 асинхронного возбудителя 1;

Р₂ - число пар полюсов обмоток 7 и 5 второй асинхронной машины 2;

Р ₃ - число пар полюсов обмоток 6 и 4 первой асинхронной машины 3.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора (обмоток 11, 4 и 5) и питании статорной обмотки 9 асинхронного возбудителя от фазосдвигающего устройства 10, ЭДС роторной обмотки 11 изменяется с частотой

₁₁=P₁₀,

где - угловая частота вращения ротора;

₀ - угловая стабильная частота напряжения с фазосдвигающего устройства 10.

Нагрузкой роторной обмотки 11 являются роторные обмотки 4 и 5 асинхронных машин 3 и 2. При протекании переменного тока по роторным обмоткам 4 и 5, выходная ЭДС статорных обмоток 6 и 7 асинхронных машин изменяются с частотами

₆=(P₃+P₁)+₀,

₇=(P₂-P₁)-₀.

В статорных обмотках 6 и 7 асинхронных машин 3 и 2 возникает ЭДС, амплитуда которой изменяется с частотой биений

_Б=₆-₇=(2P₁+P₃-P₂)+2_0.

Так как частота биений не должна зависеть от частоты вращения, т.е. равна

_Б=2₀ то из условия (2P₁+P₃-P₂)=0, получаем, что

2P₁+P₃=P₂

Таким образом, число полюсов всех машин должно выбираться из полученного соотношения.

Наличие фазосдвигающего устройства 10 позволяет синхронизировать выходное напряжение источника с напряжением возбуждения, а также создать условия для самовозбуждения генератора и, следовательно, исключить из схемы дополнительный источник тока возбуждения стабильной частоты.

Предлагаемый машинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты позволяет упростить конструкцию, улучшить массогабаритные показатели и повысить надежность устройства в целом.

Машинно-вентильный источник трехфазного напряжения стабильной частоты, содержащий первую и вторую асинхронные машины, роторы которых соединены механически, а их статорные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к полупроводниковому коммутатору, асинхронный возбудитель, установленный на одном валу с первой и второй асинхронными машинами, статорная обмотка асинхронного возбудителя подключена к источнику стабильной частоты, а его роторная обмотка связана с роторной обмоткой одной из асинхронных машин, роторные обмотки первой и второй асинхронных машин связаны между собой с обратным порядком чередования фаз, причем число полюсов обмоток всех машин связано соотношением

2Р ₁+Р₃-Р₂,

где P₁ - число пар полюсов асинхронного возбудителя;

P₂ - число пар полюсов обмоток второй асинхронной машины;

P₃ - число пар полюсов обмоток первой асинхронной машины, отличающийся тем, что первая и вторая асинхронные машины размещены в одном корпусе, трехфазная статорная обмотка первой асинхронной машины подсоединена к нулевым точкам трех уложенных в одни и те же пазы трехфазных статорных обмоток второй асинхронной машины, статорная обмотка асинхронного возбудителя соединена с фазосдвигающим устройством, подключенному к выходу полупроводникового коммутатора.