RU167365U1 - ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY - Google Patents

ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY Download PDF

Info

Publication number
RU167365U1
RU167365U1 RU2016123747U RU2016123747U RU167365U1 RU 167365 U1 RU167365 U1 RU 167365U1 RU 2016123747 U RU2016123747 U RU 2016123747U RU 2016123747 U RU2016123747 U RU 2016123747U RU 167365 U1 RU167365 U1 RU 167365U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
winding
frequency
stator
alternating current
Prior art date
Application number
RU2016123747U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Вадимович Каган
Дмитрий Юрьевич Глуханич
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority to RU2016123747U priority Critical patent/RU167365U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU167365U1 publication Critical patent/RU167365U1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00Dynamo-electric converters
    • H02K47/18AC/AC converters
    • H02K47/22Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion
    • H02K47/24Single-armature frequency converters with or without phase-number conversion having windings for different numbers of poles

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электромашинным преобразователям частоты и может быть использована для преобразования напряжения исходной частоты в напряжение требующейся пониженной частоты.Электромашинный преобразователь для пониженной частоты содержит статор 1 и явноплюсный ротор 4. В пазах статора 1 сперва укладывается двуслойная шестизонная трехфазная двигательная обмотка 2 переменного тока. Трехфазная двигательная обмотка 2 переменного тока образует число рпар полюсов и присоединяется к источнику напряжения исходной частоты. Затем в пазах статора укладывается трехфазная генераторная обмотка 3 переменного тока с относительным шагом β=1-p/p. Трехфазная генераторная обмотка 3 переменного тока образует число рпар полюсов и присоединяется к потребителю напряжения требующейся пониженной частоты. Явнополюсный ротор 4 образует одинаковое с трехфазной генераторной обмоткой 3 переменного тока число пар полюсов р. Число образуемых пар полюсов ркратно числу ри одновременно не кратно числу 2р.The utility model relates to electrical engineering, in particular to machine frequency converters, and can be used to convert the voltage of the original frequency to the voltage of the required low frequency. The electric machine for low frequency contains a stator 1 and a clearly-shaped rotor 4. In the grooves of the stator 1, a two-layer six-zone three-phase motor is first placed winding 2 ac. The three-phase AC motor winding 2 forms a number of rpar poles and is connected to a voltage source of the original frequency. Then, a three-phase alternating current winding 3 with a relative pitch β = 1-p / p is laid in the grooves of the stator. Three-phase alternating current generator winding 3 forms a number of pole pairs and is connected to the voltage consumer of the required reduced frequency. The wave-polar rotor 4 forms the same number of pole pairs p with the three-phase generator winding 3 of alternating current. The number of formed pairs of poles is a multiple of the number ri at the same time is not a multiple of the number 2p.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электромашинным преобразователям частоты и может быть использована для преобразования напряжения исходной частоты в напряжение требующейся пониженной частоты.The utility model relates to electrical engineering, in particular to machine frequency converters, and can be used to convert the voltage of the original frequency to the voltage of the required reduced frequency.

Известен электромашинный преобразователь для получения пониженной частоты (авторское свидетельство СССР №687534, опубл. 25.09.1979 г.), состоящий из статора с многофазной однослойной совмещенной обмоткой, выполненной из концентрических катушек, образующих 2 m катушечных групп, сдвинутых на π радиан.Known electric machine converter to obtain a reduced frequency (USSR author's certificate No. 687534, publ. September 25, 1979), consisting of a stator with a multiphase single-layer combined winding made of concentric coils forming 2 m coil groups shifted by π radians.

Недостаток данного технического решения состоит в сложности схемы обмотки статора.The disadvantage of this technical solution is the complexity of the stator winding circuit.

Известен электромашинный преобразователь для получения пониженной частоты (Электрические машин 4.1 / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. - М.: Высшая школа, 1973, с. 246-247), состоящий из двух асинхронных машин. Каждая из машин имеет статор и ротор, причем роторы имеют жесткую механическую связь. Ротор одной из асинхронных машин, которая работает в двигательном режиме, снабжен контактными кольцами, к которым присоединена его фазная обмотка, и с которых снимается напряжение пониженной частоты.Known electric machine converter to obtain a reduced frequency (Electric machines 4.1 / D.E. Bruskin, A.E. Zorokhovich, V.S. Khvostov. - M .: Higher school, 1973, S. 246-247), consisting of two asynchronous cars. Each of the machines has a stator and a rotor, and the rotors have a rigid mechanical connection. The rotor of one of the asynchronous machines, which operates in a motor mode, is equipped with slip rings, to which its phase winding is connected, and from which the voltage of low frequency is removed.

Недостаток данного технического решения состоит в необходимости использования двух электрических машин, при этом электромашинный преобразователь частоты имеет относительно высокие массу и габариты.The disadvantage of this technical solution is the need to use two electric machines, while the electric frequency converter has a relatively high weight and dimensions.

Известен электромашинный преобразователь частоты (авторское свидетельство СССР №130966, опубл. 01.01.1960 г.), содержащий на статоре двигательную и генераторную обмотки на разное число полюсов и явнополюсный ротор.Known electric machine frequency converter (USSR author's certificate No. 130966, publ. 01.01.1960), containing on the stator motor and generator windings for different numbers of poles and explicit pole rotor.

Недостаток данного технического решения состоит в ограниченных функциональных возможностях, не позволяющих обеспечить получение пониженной частоты выходного напряжения.The disadvantage of this technical solution is the limited functionality that does not allow to obtain a reduced frequency of the output voltage.

Известен одноякорный асинхронный бесконтактный преобразователь частоты (авторское свидетельство СССР №148847, опубл. 01.01.1962 г.), содержащий статор с двумя индуктивно не связанными обмотками, отношение чисел полюсов которых равно отношению частот, и шихтованный когтеобразный ротор с возбудителем из постоянных магнитов.Known single-arm asynchronous non-contact frequency converter (USSR author's certificate No. 148847, publ. 01.01.1962), containing a stator with two inductively unconnected windings, the ratio of the number of poles of which is equal to the frequency ratio, and a buried claw-shaped rotor with a pathogen of permanent magnets.

Недостаток данного технического решения состоит в том, что ротор имеет сложную низкотехнологичную конструкцию с когтеобразными полюсами.The disadvantage of this technical solution is that the rotor has a complex low-tech design with claw-shaped poles.

Известен электромашинный преобразователь частоты (Синхронные машины автономных источников питания / Л.М. Паластин. - М.: Энергия, 1980, С 6-7), принятый за прототип, состоящий из двух синхронных машин (трехфазного двигателя и генератора), каждая из которых содержит статор с обмотками, установленными на одном основании, и роторы, размещенные на общем валу. Обмотка статора двигателя выполнена многополюсной с числом пар полюсов р1 и присоединена к источнику напряжения исходной частоты. Приводимый им во вращение генератор содержит статор с размещенной в пазах обмоткой с числом пар полюсов р2, причем р2 меньше р1. При этом с генераторной обмотки снимается напряжение требующейся пониженной частоты.Known electric frequency converter (Synchronous machines of autonomous power supplies / L.M. Palastin. - M .: Energy, 1980, C 6-7), adopted as a prototype consisting of two synchronous machines (three-phase motor and generator), each of which contains a stator with windings mounted on one base, and rotors placed on a common shaft. The stator winding of the motor is multi-pole with the number of pole pairs p 1 and connected to a voltage source of the original frequency. The generator driven by it in rotation contains a stator with a winding located in the grooves with the number of pole pairs p 2 , and p 2 is less than p 1 . In this case, the voltage of the required reduced frequency is removed from the generator winding.

Недостаток данного технического решения состоит в относительно низких массогабаритных показателях, что обусловлено необходимостью использования двух отдельных электрических машин.The disadvantage of this technical solution is the relatively low overall dimensions, due to the need to use two separate electrical machines.

Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей электромашинного преобразователя для получения пониженной частоты.The technical result is to improve the overall dimensions of the machine converter to obtain a reduced frequency.

Технический результат достигается тем, что ротор выполнен явнополюсным и образует одинаковое с трехфазной генераторной обмоткой переменного тока число пар полюсов р2, а трехфазная двигательная обмотка переменного тока выполнена двуслойной шестизонной, и в пазы статора поверх нее уложена трехфазная генераторная обмотка переменного тока с относительным шагом

Figure 00000001
, при этом обмотки выполняются так, что число пар полюсов р1 кратно числу р2 и одновременно не кратно числу 2р2.The technical result is achieved by the fact that the rotor is made explicitly polar and forms the same number of pole pairs p 2 with the three-phase alternating current generator winding, and the three-phase alternating current motor winding is made of two-layer six-zone, and the three-phase alternating current winding with relative pitch is laid in the stator slots on top of it
Figure 00000001
, while the windings are made so that the number of pole pairs p 1 is a multiple of p 2 and at the same time is not a multiple of 2p 2 .

Электромашинный преобразователь для пониженной частоты поясняется следующими фигурами:The electric machine converter for low frequency is illustrated by the following figures:

фиг. 1 - схема электромашинного преобразователя для пониженной частоты,FIG. 1 is a diagram of an electric machine converter for a reduced frequency,

фиг. 2 - схема обмоток статора электромашинного преобразователя для пониженной частоты, где:FIG. 2 is a diagram of the stator windings of an electric machine converter for a reduced frequency, where:

1 - статор;1 - stator;

2 - трехфазная двигательная обмотка переменного тока;2 - three-phase AC motor winding;

3 - трехфазная генераторная обмотка переменного тока;3 - three-phase alternating current generator winding;

4 - явнополюсный ротор;4 - explicit pole rotor;

5 - южный магнитный полюс, образуемый трехфазной двигательной обмоткой переменного тока;5 - south magnetic pole formed by a three-phase AC motor winding;

6 - северный магнитный полюс, образуемый трехфазной двигательной обмоткой переменного тока;6 - North magnetic pole formed by a three-phase AC motor winding;

7 - южный магнитный полюс, образуемый трехфазной генераторной обмоткой переменного тока;7 - south magnetic pole formed by a three-phase alternating current generator winding;

8 - северный магнитный полюс, образуемый трехфазной генераторной обмоткой переменного тока.8 - north magnetic pole formed by a three-phase alternating current generator winding.

Электромашинный преобразователь для пониженной частоты состоит из (фиг. 1) статора 1 и явнополюсного ротора 4. В пазах статора 1 размещены трехфазные двигательная 2 и генераторная 3 обмотки переменного тока. Трехфазная двигательная обмотка 2 переменного тока выполнена двуслойной шестизонной (с фазной зоной 60°) и образует число р1 пар полюсов, и присоединена к источнику напряжения исходной частоты. Трехфазная генераторная обмотка 3 переменного тока образует число р2 пар полюсов, причем р2 меньше р1 она присоединена к потребителю напряжения требующейся пониженной частоты и выполнена с относительным шагом

Figure 00000001
, что исключает ее взаимоиндуктивную связь с трехфазной двигательной обмоткой 2 переменного тока. Число пар полюсов р1 кратно числу р2 и одновременно не кратно числу 2р2. Стороны секций трехфазной двигательной обмотки 2 переменного тока расположены под полюсами одной полярности трехфазной генераторной обмотки 3 переменного тока. Явнополюсный ротор 4 имеет одинаковое с трехфазной генераторной обмоткой 3 переменного тока число полюсов р2. На фиг. 2 показаны схемы трехфазных двигательной 2 и генераторной 3 обмоток статора. Направления токов в фазах обмоток указаны стрелками, в соответствии с этими направлениями расставлены магнитные полюса, создаваемые обеими обмотками 5, 6, 7, 8.An electric machine converter for a reduced frequency consists of (Fig. 1) a stator 1 and an explicitly polar rotor 4. Three-phase motor 2 and generator 3 AC windings are placed in the grooves of the stator 1. The three-phase AC motor winding 2 is made of a two-layer six-zone (with a phase zone of 60 °) and forms a number p 1 of pairs of poles, and is connected to a voltage source of the original frequency. The three-phase alternating current winding 3 forms a number p 2 of pole pairs, and p 2 is less than p 1, it is connected to the voltage consumer of the required reduced frequency and is made with a relative step
Figure 00000001
, which eliminates its mutual inductive coupling with a three-phase motor winding 2 of alternating current. The number of pole pairs p 1 is a multiple of p 2 and at the same time is not a multiple of 2p 2 . The sides of the sections of the three-phase AC motor winding 2 are located under the poles of the same polarity of the three-phase AC generator winding 3. The main pole rotor 4 has the same number of poles p 2 with the three-phase alternator current winding 3. In FIG. 2 shows a diagram of a three-phase motor 2 and generator 3 stator windings. The directions of the currents in the phases of the windings are indicated by arrows, in accordance with these directions are the magnetic poles created by both windings 5, 6, 7, 8.

Устройство работает следующим образом. При подведении к трехфазной двигательной обмотке 2 переменного напряжения исходной частоты ƒ1 на статоре 1 образуется магнитное поле с числом пар полюсов p1, вращающееся со скоростью

Figure 00000002
.The device operates as follows. When bringing to a three-phase motor winding 2 an alternating voltage of the initial frequency ƒ 1 on stator 1, a magnetic field is formed with the number of pole pairs p 1 , rotating with speed
Figure 00000002
.

После втягивания явнополюсного ротора 4 в синхронизм, что может быть обеспечено известными способами, например, как и в обычном синхронном двигателе за счет размещения на нем пусковой обмотки, он начинает вращаться со скоростью поля n1. При этом его явновыраженные полюса будут ориентированы (без учета угла ψ между ЭДС и током) практически напротив полюсов противоположной полярности, образуемых трехфазной двигательной обмоткой переменного тока 5, 6. Явнополюсный ротор 4 при этом может быть возбужденным и создавать собственные магнитные полюса за счет электромагнитного возбуждения (обмотки возбуждения постоянного тока) или магнитоэлектрического возбуждения (постоянных магнитов).After pulling the explicitly polar rotor 4 into synchronism, which can be achieved by known methods, for example, as in a conventional synchronous motor due to the placement of a starting winding on it, it starts to rotate with a field speed n 1 . At the same time, its clearly expressed poles will be oriented (without taking into account the angle ψ between the EMF and the current) almost opposite the poles of opposite polarity formed by a three-phase AC motor winding 5, 6. In this case, the explicit pole rotor 4 can be excited and create its own magnetic poles due to electromagnetic excitation (DC excitation windings) or magnetoelectric excitation (permanent magnets).

Вращающийся с синхронной скоростью n1 явнополюсный ротор 4 индуктирует в трехфазной генераторной обмотке 3 переменного тока ЭДС частотыAn explicit pole rotor 4 rotating at a synchronous speed n 1 induces in the three-phase generator winding 3 an alternating current EMF of frequency

Figure 00000003
Figure 00000003

Если к трехфазной генераторной обмотке 3 переменного тока подключить потребителя пониженной в

Figure 00000004
раз частотыƒ2, то по ней пойдет ток, который создаст собственное, вращающееся со скоростью магнитное поле, создаваемое полюсами 7 и 8. Но поскольку ƒ22n2, то n2=n1, т.е. поля трехфазной двигательной 2 и генераторной 3 обмоток переменного тока, образуя разные числа полюсов, будут вращаться с одной и той же скоростью синхронно с явнополюсным ротором 4.If a three-phase alternating current winding 3 is connected to a consumer with a reduced
Figure 00000004
Since frequency ƒ 2 , then a current will pass through it, which will create its own magnetic field rotating with speed, created by poles 7 and 8. But since ƒ 2 = p 2 n 2 , then n 2 = n 1 , i.e. the fields of the three-phase motor 2 and generator 3 windings of alternating current, forming different numbers of poles, will rotate at the same speed synchronously with the explicit pole rotor 4.

Таким образом, хотя трехфазная двигательная 2 и генераторная обмотки 3 переменного тока расположены конструктивно в общем магнитопроводе, они практически не имеют между собой трансформаторной связи, поэтому работают независимо друг от друга. Применение данной конструкции электромашинного преобразователя позволяет осуществить понижение частоты и, за счет более рациональной компоновки активных частей, существенно улучшить его массогабаритные показатели.Thus, although the three-phase motor 2 and generator windings 3 of an alternating current are structurally located in a common magnetic circuit, they practically do not have transformer coupling between each other, therefore they work independently of each other. The use of this design of the machine converter allows you to lower the frequency and, due to a more rational layout of the active parts, significantly improve its overall dimensions.

Claims (1)

Электромашинный преобразователь для пониженной частоты, включающий ротор, а также статор, в пазах которого размещена трехфазная двигательная обмотка переменного тока, образующая число p1 пар полюсов и присоединена к источнику напряжения исходной частоты, и трехфазную генераторную обмотку переменного тока, образующую число p2 пар полюсов и присоединенную к потребителю напряжения требующейся пониженной частоты, причем p2 меньше p1, отличающийся тем, что ротор выполнен явнополюсным и образует одинаковое с трехфазной генераторной обмоткой переменного тока число пар полюсов p2, а трехфазная двигательная обмотка переменного тока выполнена двуслойной шестизонной, и в пазы статора поверх нее уложена трехфазная генераторная обмотка переменного тока с относительным шагом
Figure 00000005
, при этом обмотки выполняются так, что число пар полюсов p1 кратно числу p2 и одновременно не кратно числу 2p2.
A low-frequency electric machine converter, including a rotor, and a stator, in the slots of which there is a three-phase AC motor winding forming a number p 1 pole pairs and connected to an initial frequency voltage source, and a three-phase AC winding, forming a p 2 pole pairs and the voltage of the required reduced frequency connected to the consumer, and p 2 is less than p 1 , characterized in that the rotor is made explicitly polar and forms the same with a three-phase generator winding th alternating current, the number of pole pairs is p 2 , and the three-phase AC motor winding is made of two-layer six-zone, and the three-phase alternating current winding with a relative pitch is laid in the stator slots on top of it
Figure 00000005
, while the windings are performed so that the number of pole pairs p 1 is a multiple of p 2 and simultaneously not a multiple of 2p 2 .
RU2016123747U 2016-06-15 2016-06-15 ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY RU167365U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123747U RU167365U1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123747U RU167365U1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU167365U1 true RU167365U1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58451898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123747U RU167365U1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU167365U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU130966A1 (en) * 1959-08-10 1959-11-30 В.С. Новокшенов Single machine frequency converter
SU148847A1 (en) * 1961-05-15 1961-11-30 Ю.Н. Кронеберг Single core asynchronous non-contact frequency converter
SU687534A1 (en) * 1977-03-01 1979-09-25 Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова Combined winding of ac electric machines
DE102008011895A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Piller Power Systems Gmbh Rotary frequency converter i.e. waveform transformer for use in airport, has stator provided with set of stator windings, where stator windings are provided on stator assembly and field windings are provided on rotor assembly
RU2503117C2 (en) * 2012-01-18 2013-12-27 Закрытое акционерное общество "Московское техническое бюро" Rotary frequency changer (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU130966A1 (en) * 1959-08-10 1959-11-30 В.С. Новокшенов Single machine frequency converter
SU148847A1 (en) * 1961-05-15 1961-11-30 Ю.Н. Кронеберг Single core asynchronous non-contact frequency converter
SU687534A1 (en) * 1977-03-01 1979-09-25 Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова Combined winding of ac electric machines
DE102008011895A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Piller Power Systems Gmbh Rotary frequency converter i.e. waveform transformer for use in airport, has stator provided with set of stator windings, where stator windings are provided on stator assembly and field windings are provided on rotor assembly
RU2503117C2 (en) * 2012-01-18 2013-12-27 Закрытое акционерное общество "Московское техническое бюро" Rotary frequency changer (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yao et al. Performance investigation of a brushless synchronous machine with additional harmonic field windings
CN103208893A (en) Induction excitation type mixed excitation brushless synchronous motor
CN104682648B (en) The hybrid excitation permanent magnet motor of biharmonic excitation
CN106899159B (en) A kind of double △ winding alternating current generators
CN108964392A (en) The harmonic field of a kind of double three-phase synchronous motors and the motor orients brushless excitation method
CN107872134A (en) A kind of surface-mount type composite excitation brushless synchronous generator and its operation method
RU2437201C1 (en) Non-contact electric machine with axial excitation
CN104967272B (en) A kind of pole-changing-rotor frequency control motor of permanent magnetism cage modle
RU2437202C1 (en) Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation
Beik et al. High voltage generator for wind turbines
CN103904856B (en) A kind of brushless Harmonic Wave Excited Generator with initial self-excitation ability
RU167365U1 (en) ELECTROMY CONVERTER FOR REDUCED FREQUENCY
RU2392724C1 (en) Single-phased electric generator
RU2414039C1 (en) Modular synchronous electric machine
CN204538925U (en) The hybrid excitation permanent magnet motor of biharmonic excitation
RU175895U1 (en) ELECTRIC MACHINE ANCHOR RING
RU2414793C1 (en) Non-contact modular magnetoelectric machine
Fukami et al. Prediction of field currents in flux-modulating synchronous machines under loaded conditions
CN101976923A (en) Hybrid excitation permanent magnet motor with secondary harmonic excitation
RU52537U1 (en) CONTACTLESS DC GENERATOR
RU174156U1 (en) MULTISTATOR ASYNCHRONOUS MOTOR
CN101931348A (en) Compositely excited magnetic ring-based double-magnetic ring type inductive magnetic energy generator
RU2478250C1 (en) Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
CN102013779B (en) Hybrid excitation permanent magnet motor of quintuple harmonic excitation
Simion et al. FEM analysis of a low speed permanent magnet synchronous machine with external rotor for a wind generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170616

TK9K Obvious and technical errors in the register or in publications corrected via the gazette [utility model]

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM9K- IN JOURNAL 5-2018

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200616