ТРЕХФАЗНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

ТРЕХФАЗНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА


RU (11) 2130689 (13) C1

(51) 6 H02P5/28, H02K17/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97119009/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.11.13 
(45) Опубликовано: 1999.05.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. -М.: ГЭИ, 1953, с. 376, фиг.8 - 6. Вешеневский С.Н. Расчет характеристик и сопротивлений для электродвигателей. -М.: ГЭИ, 1955, с.265. SU 1066023 A, 07.01.84. SU 1741246 A1, 15.06.92. US 4292577 A, 29.09.81. US 4418309 A, 29.11.83. 
(71) Заявитель(и): Фейгин Лев Залманович 
(72) Автор(ы): Фейгин Л.З.; Левинзон С.В.; Клавсуц И.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Фейгин Лев Залманович 
Адрес для переписки: 248001, Калуга, ул.Кирова, 16, кв.62, Левинзону С.В. 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мощных синхронных и асинхронных трехфазных электрических машин, имеющих параллельные ветви обмотки статора. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем трехфазную электрическую машину из двух статорных обмоток или двух параллельных обмоток статора и общего ротора, каждая из упомянутых обмоток подключена к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз. При пуске к источнику подключается одна из обмоток статора. После разворота машины подключается к своему источнику другая обмотка. При потере питания одной из обмоток статора, например из-за короткого замыкания в сети одного из источников или кратковременного отключения, вторая обмотка, оставаясь подключенной к другому источнику, обеспечивает работоспособность электрической машины. Изобретение позволяет повысить надежность и устойчивость при коротком замыкании в сети. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мощных синхронных и асинхронных трехфазных электрических машин, имеющих параллельные ветви в обмотке статора.

Известно устройство [1] , содержащее электрическую машину с двумя параллельными ветвями обмотки статора, в котором с целью упрощения схемы пуска, исключения пусковых сопротивлений, реакторов др. сначала к сети подключается одна из обмоток (из одной ветви), а после разворота машины параллельно ей подключается вторая ветвь, что обеспечивает пуск электрической машины.

Недостатком этого устройства является то, что при коротком замыкании в сети оно быстро тормозится как за счет механической нагрузки на валу, так и за счет электрического тормозного момента от тока машины, идущего от нее к месту короткого замыкания. В результате при восстановлении напряжения после исчезновения режима короткого замыкания самозапуск машины может оказаться невозможным.

Известен также двухскоростной асинхронный двигатель с двумя или несколькими обмотками статора, питающийся от одной сети, наиболее близкий к предлагаемому устройству, принятому нами за прототип [2].

Основным недостатком такой машины является то, что при обрыве фазы, наличии режима короткого замыкания она оказывается в несимметричном режиме работы, что снижает ее надежность.

Целью изобретения является повышение надежности и устойчивости при коротком замыкании в сети, обрыве фазы питания и других переходных процессах.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем трехфазную электрическую машину из двух статорных обмоток (или двух параллельных ветвей обмоток статора) и общего ротора, каждая из упомянутых обмоток подключена к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием новых узлов и связей (два источника, раздельное подключение статорных обмоток) и связями с остальными элементами.

Таким образом, заявленное устройство является новым, т.к. не известно из уровня техники.

Сравнение заявленного устройства с другими техническими решениями показывает, что при введении новых узлов с указанными связями с другими элементами появляются новые свойства, такие как устойчивая работа при коротком замыкании в сети, обрыве фазы питания и других переходных процессах.

Это позволяет сделать вывод о том, что техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для авторов явным образом не следует из уровня техники.

На фиг. 1 изображена структурно-принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - схема замещения для асинхронной машины в предложенном режиме, на фиг. 3 - зависимость мощности и статической устойчивости от нагрузочного угла для синхронной машины.

Устройство (фиг. 1) содержит два независимых источника электропитания U1 и U2, две независимые статорные обмотки 1 и 2, соединенные, например, по схеме "звезда", ротор машины 3 - общий. Для асинхронной машины схема замещения в таком режиме, т.е. при наличии двух независимых источников представлена на фиг. 2, где U1 и U2 - фазные напряжения источников U1 и U2; I1 - ток в обмотке статора; I0 - ток намагчивания; r1 - активное сопротивление обмотки статора; X1 - реактивное сопротивление рассеяния обмотки статора; r0, X0 - приведенное активное сопротивление ротора; X'2 - приведенное реактивное сопротивление обмотки ротора; S - скольжение, R2/S - электрическое сопротивление, эквивалентное механической работе электродвигателя; I'2 - приведенный ток ротора.

Из теории электрических машин известно, что электромагнитный момент асинхронной машины выражается формулой



где 1 - круговая частота вращения магнитного поля машины.

В приведенной схеме электромагнитный момент машины создается двумя ее статорными обмотками, каждая из которых несет нагрузку, равную 50% нагрузки машины.

Устройство, изображенное на фиг. 1, работает следующим образом. При пуске к источнику подключается одна из обмоток статора. После разворота машины подключается к своему источнику другая обмотка. Этим исключается необходимость в пусковых сопротивлениях, реакторах и других элементах, т.е. упрощается схема пуска электрической машины. В нормальных условиях каждая из обмоток статора нагружена на половину общей нагрузки. При коротком замыкании в сети, например, источника U1, обмотка 1 подпитывает место короткого замыкания непосредственно, а обмотка 2 - через электромагнитную связь между ними, т.е. указанными выше обмотками.

Кроме того, обмотка 2, получая по-прежнему питание от источника U2, обеспечивает вращающий электромагнитный момент на валу двигателя, интенсивность торможения которого снижается. После отключения, устранения режима короткого замыкания и восстановления напряжения в сети источника U1 двигатель разворачивается под действием обеих обмоток до скорости, обусловленной его нагрузкой на валу. Таким образом обеспечивается большая устойчивость при режимах короткого замыкания и самозапуск электрической машины как асинхронной, так и синхронной.

Для синхронной трехфазной машины электромагнитный момент (мощность) выражается следующей формулой



где P - мощность машины;

Uф - напряжение на одной фазе обмотки статора;

E - ЭДС машины;

X - реактивное синхронное сопротивление фазы машины;

- угол раствора между осями полей статора и ротора (нагрузочный угол).

В соответствии с существующими стандартами машина имеет 2 - 2,5 кратный запас по статической устойчивости, т.е. при номинальном режиме 25 - 30o. Т. е. при кратковременном увеличении нагрузки на валу машины в 2 раза или снижении напряжения в сети до 50% от номинального синхронная машина не выпадает их синхронизма.

В предлагаемом устройстве даже при потере питания одной из обмоток статора из-за короткого замыкания в сети одного из источников или кратковременного отключения вторая обмотка, оставаясь подключенной к другому источнику, работает с допустимой перегрузкой и обеспечивает вращающий электромагнитный момент, достаточный, чтобы синхронный двигатель не выпал из синхронизма.

Выражение для статической устойчивости синхронной машины можно получить, если взять производную dP/d, т.е.



Графически зависимости P = f() и dP/d = f() изображены на фиг. 3. Из графиков видно, что чем меньше нагрузка двигателя, тем больше его статическая устойчивость при перегрузках.

Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается увеличение устойчивости, улучшение показателей надежности машины по сравнению с существующими техническими решениями.

Приведенные данные и сведения подтверждают возможность осуществления предлагаемого изобретения.

Источники информации:

1. Вешеневский С.Р. Расчет характеристик и сопротивлений для электродвигателей. - М.: ГЭИ, 1955, с. 265.

2. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. - М.: ГЭИ, 1953, с. 376, фиг. 8-6. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Трехфазная электрическая машина, содержащая две статорные обмотки или две параллельные ветви обмотки статора и общий ротор, отличающаяся тем, что указанные обмотки подключены каждая к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru