ДВУХСКОРОСТНОЙ СИНХРОННО-АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ДВУХСКОРОСТНОЙ СИНХРОННО-АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 


RU (11) 2141714 (13) C1

(51) 6 H02K17/26, H02K17/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 97120743/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.12.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1997.12.11 
(45) Опубликовано: 1999.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 688964 A, 30.06.79. SU 237994 A, 09.07.69. SU 1234932 A1, 30.50.86. SU 206702 A, 13.11.68. SU 470040 A, 11.08.75. DE 2143864 A, 18.01.73. 
(71) Заявитель(и): Кубанский государственный аграрный университет 
(72) Автор(ы): Стрижков И.Г.; Коляда С.Л.; Лайко А.В.; Стрижков С.И. 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский государственный аграрный университет 
Адрес для переписки: 350044, Краснодар, ул.Калинина, д.13, КГАУ, ПИО 

(54) ДВУХСКОРОСТНОЙ СИНХРОННО-АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 

Изобретение относится к области электротехники, касается выполнения многофазных электрических машин переменного тока и может быть использовано для турбомеханизмов ступенчатого регулирования скорости. Сущность изобретения состоит в том, что многофазная обмотка статора двухскоростного синхронно-асинхронного двигателя выполнена в виде параллельных ветвей с неодинаковым числом последовательно соединенных витков, причем одна из ветвей соединена звездой, а другая включена как проходная последовательно с выпрямительным мостом и обмоткой возбуждения, расположенной на роторе неявно полюсной конструкции. Согласно изобретению статорная обмотка выполнена полюсопереключаемой с числом пар полюсов P1:P2, а обмотка ротора выполнена совмещенной, совмещая обмотку возбуждения с числом пар полюсов Р = P1 и многофазную обмотку с Р = P2. При этом на входе выпрямителя выполнены дополнительные клеммы для подключения источника питания в режиме с Р = P2. Технический результат от использования данного изобретения состоит в обеспечении возможности работы двигателя на двух разных ступенях скорости, причем на высшей ступени скорости двигатель работает в синхронном режиме с высокими энергетическими показателями и высокой перегрузочной способности, а на низшей ступени скорости двигатель работает в асинхронном режиме. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к многофазным электрическим машинам переменного тока и может быть использовано для привода турбомеханизмов (вентиляторов, воздуходувок, центробежных насосов и др.), требующих ступенчатого регулирования скорости.

Широко известны примеры использования двухскоростных электродвигателей с соотношением скоростей 2:1 или с другим соотношением, с обмоткой, переключаемой по схеме "звезда-двойная звезда" (Y/YY) на базе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей [Радин В.И. и др. Электрические машины: Асинхронные машины. Учеб. для электромех. спец. вузов - М.: Высшая школа, 1988]. При этом на высшей ступени скорости (YY) двигатель развивает мощность в 2,3 - 2,5 раз выше, чем на низшей (Y).

Недостатком описанных там серийных и других электродвигателей является способность работать только в асинхронном режиме, в то время как известно, что лучшими энергетическими показателями обладает синхронный двигатель, главным образом за счет способности к регулированию реактивной мощности.

Известны также, совмещенные обмотки, способные создавать вращающееся магнитное поле с числом пар полюсов P1 при питании многофазным током с подключением к одной группе клемм и неподвижную волну магнитодвижущей силы (МДС) с числом пар полюсов P2, при питании постоянным током с подключением к другой группе клемм. Такие обмотки применяются, в частности, в совмещенных одномашинных асинхронно-синхронных преобразователях частоты [Попов В.И. Электромашинные совмещенные преобразователи частоты. - М.: Энергия, 1980].

Недостатком описанных там совмещенных обмоток является то, что они не используются в конструкции двухскоростных электродвигателей.

Известен так называемый синхронизированный асинхронный двигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой и ротор с многофазной обмоткой, подключенной к выпрямительному устройству, выполняющему функции возбудителя [Акцептованная заявка ФРГ N 2143864, кл. 21 D2 17, 1973].

Недостатком этого двигателя является неспособность работать на двух разных ступенях скорости.

Наиболее близким к заявленному устройству является синхронный двигатель с двойной якорной обмоткой [А.с. СССР N 688964. Опубл. 30.06.79. Бюл. N 36. Авторы Начинкин Е. Н. , Стрижков И.Г.], принятый авторами за прототип. Его статорная многофазная обмотка выполнена в виде двух параллельных ветвей с неодинаковым числом последовательно соединенных витков, причем одна из ветвей соединена звездой, а другая включена как проходная и соединена последовательно с выпрямительным мостом и обмоткой возбуждения, расположенной на роторе неявнополюсной конструкции. Достоинствами двигателя являются простота конструкции, поскольку в ней отсутствуют вынесенные за габариты машины специальные компаундирующие устройства, но сохранено автоматическое регулирование возбуждения (АРВ), а также высокие энергетические показатели, вызванные уменьшением потерь в двигателе и системе возбуждения и высоким коэффициентом мощности (может быть равен 1).

Недостатком прототипа является то, что этот двигатель односкоростной и не может работать на двух разных ступенях скорости при питании от источника с нерегулируемой частотой тока.

Техническим решением задачи является обеспечение возможности двигателю работать на двух разных ступенях скорости, причем на высшей ступени двигатель должен работать в синхронном режиме, обеспечивая высокие энергетические показатели и высокую перегрузочную способность, а на низшей - в асинхронном.

Решение задачи достигается тем, что статорная обмотка электродвигателя выполнена полюсопереключаемой с числом пар полюсов P1 : P2, а обмотка ротора выполнена совмещенной, совмещая обмотку возбуждения с числом пар полюсов P = P1, создающую волну магнитодвижущей силы, неподвижную относительно ротора, и многофазную обмотку с P = P2 и вращающейся волной МДС; при этом на входе выпрямителя установлены дополнительные клеммы для переключения источника питания (сети) в режиме с P = P2.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что статорная обмотка выполняется двухскоростной (полюсопереключаемой), а роторная - совмещенного типа, благодаря чему двигатель получил возможность работать как синхронный на высшей ступени скорости и как асинхронный короткозамкнутый - на низшей, а также в использовании дополнительных клемм для присоединения статорной обмотки к источнику питания (сети).

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена заявляемая совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства, а на фиг. 2 и 3 представлены частные примеры схем обмоток статора и ротора, поясняющие особенности их выполнения.

Двигатель имеет на статоре многофазную (на схеме трехфазную) обмотку с параллельными ветвями 2 и 3. Схема обмотки - полюсопереключаемая. Отличие от известных схем, применяемых в серийных электродвигателях, заключается в различном числе витков этих параллельных ветвей, что продиктовано необходимостью создания нескомпенсированной ЭДС на входе выпрямителя для создания тока возбуждения в синхронном режиме. (На фиг. 2 в качестве частного примера приведена развернутая схема такой обмотки, где цифрами 1 и 2 отмечены секции, принадлежащие разным параллельным ветвям).

На роторе расположена совмещенная обмотка с параллельными ветвями 9 и 10, соединенная по схеме YY, (На фиг. 3 в качестве частного примера представлена развернутая схема такой обмотки (а), диаграммы намагничивающих сил для трехфазной обмотки с P = 2 (б) и возбуждения с P = 1 (в), заимствованные из книги Попова В.И. (см. аналог)).

Выпрямитель 5 включается последовательно с обмоткой 3 и роторной и обеспечивает питание обмотки ротора в синхронном режиме выпрямленным током, пропорциональным току в обмотке 3. Электрическая связь вращающейся обмотки ротора с неподвижной обмоткой статора осуществляется через контактные кольца 11. Резистор 8 используется как пусковой и выполняет те же функции, что и в обычном синхронном двигателе. Коммутатор (ключ) 7 подключает резистор 8 на период разбега в асинхронном режиме и выключает его при достижении двигателем подсинхронной скорости. Ключ 6 служит для присоединения обмотки ротора к обмотке 3 в режиме синхронного двигателя и для отсоединения этих обмоток друг от друга в режиме асинхронного. Клеммы 1 используются для присоединения двигателя к источнику питания (сети) в синхронном режиме с P = P1, в то время как в асинхронном режиме с P = P2 источник питания присоединяется к клеммам 4.

В статичном режиме двигатель может работать в синхронном режиме с числом пар полюсов P1 и в асинхронном с P = P2.

В синхронном режиме питание подается на клеммы 1, ключ 6 закрыт, ключ 7 открыт. Обмотка статора создает вращающееся магнитное поле с P = P1, а обмотка ротора создает волну МДС, неподвижную относительно ротора, которая выполняет функцию возбуждения. МДС обмотки ротора сцепляется с вращающейся МДС обмотки статора, и машина работает как синхронная. Требуемый коэффициент мощности получают соответствующим выбором тока возбуждения, который зависит от параметров обмоток 2, 3 и 9, 10.

В асинхронном режиме ключ 6 открыт, ключ 7 в любом положении (например, открыт). Питание подается на клеммы 4. Клеммы 1 остаются свободными. Вследствие изменения направления тока в обмотке 3 изменяется число пар полюсов обмотки статора. В этом случае поле статора вращается со скоростью, определяемой числом пар полюсов P2.

Обмотка ротора, гальванически не связанная со статорной, работает как обмотка асинхронного двигателя, у которого все три фазы закорочены, а узлы разомкнутых "звезд" эквипотенциальны.

Для запуска двигателя могут использоваться разные схемы пуска. Пуск для асинхронного режима может быть прямым и подобен прямому пуску асинхронного короткозамкнутого двигателя. Пуск для синхронного режима может быть проведен в несколько ступеней: сначала прямой асинхронный пуск при P = P2, затем переключением схемы обмотки статора уменьшается число пар полюсов до P1, ключ 7 закрывается, включая разрядное сопротивление 8, и двигатель разгоняется за счет вихревых токов в магнитопроводе ротора и тока обмотки ротора до подсинхронной скорости. Затем ключ 7 открывается, а 6 закрывается и двигатель втягивается в синхронизм аналогично классическому синхронному двигателю. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Двухскоростной синхронно-асинхронный двигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой, выполненной в виде двух параллельных ветвей с неодинаковым числом последовательно соединенных витков, причем одна из ветвей соединена звездой, а другая включена как проходная последовательно с выпрямительным мостом и обмоткой возбуждения, расположенной на роторе неявно полюсной конструкции, отличающийся тем, что статорная обмотка выполнена полюсопереключаемой с числом пар полюсов P1 : P2, а обмотка ротора выполнена совмещенной, совмещая обмотку возбуждения с P = P1, создающую волну магнитодвижущей силы, неподвижную относительно ротора, и многофазную с P = P2 и вращающейся МДС, при этом на входе выпрямителя выполнены дополнительные клеммы для подключения источника питания в режиме с P = P2.




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
Электроника и электротехника




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: "+автомобильная -сигнализация".

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


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru