Синхронизированный асинхронный двигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических двигателях переменного тока общепромышленного исполнения, работающих в длительном режиме с редкими пусками. Техническим результатом является повышение перегрузочной способности и предотвращение тепловых перегрузок. Синхронизированный асинхронный двигатель содержит статор с трехфазной обмоткой, начальные выводы которой подключены к питающей сети, а ее конечные выводы - к входу трехфазного мостового выпрямителя, и ротор с трехфазной обмоткой. К выводам выпрямителя подключены контакты коммутирующего аппарата. Выводы обмотки ротора подключены к выходу трехфазного мостового инвертора, анодный вход которого соединен с катодным выходом выпрямителя, а катодный вход инвертора соединен с анодным выходом выпрямителя. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к электрическим двигателям переменного тока общепромышленного исполнения, работающим в длительном режиме с редкими пусками.

Известна синхронизированная асинхронная машина, содержащая статор с трехфазной обмоткой, подключенной к трехфазной обмотке на роторе через неуправляемые вентили, причем обмотка статора соединена в звезду и выполнена с дополнительными выводами в каждой фазе по автотрансформаторной схеме, а обмотка ротора с включенными в нее вентилями подключена к дополнительным выводам фаз обмотки статора [1].

Недостатком данного устройства являются: сложность изготовления обмотки статора вследствие необходимости выполнения дополнительных выводов; наличие в обмотках ротора пульсирующих токов, имеющих частоту скольжения, вызывающих пульсации, и электромагнитного момента; дополнительный нагрев двигателя.

Наиболее близким к заявленному двигателю по технической сущности и достигаемому результату является синхронизированный асинхронный двигатель, содержащий статор с трехфазной обмоткой и ротор с трехфазной обмоткой, подключенной к выходу выпрямительного устройства, шунтированного резистором и контактами коммутационного аппарата, причем обмотка статора начальными выводами подключена к питающей сети, а конечными выводами подключена к входу выпрямителя [2].

Недостатком этого двигателя является разная величина токов, протекающих по разным обмоткам ротора, так как по одной фазной обмотке протекает максимальный ток, а по двум другим только половина этого максимального тока. Вследствие этого одна фазная обмотка ротора нагревается сильнее, чем две другие фазные обмотки ротора. Это приводит также к снижению перегрузочной способности двигателя.

Предлагаемый синхронизированный асинхронный двигатель содержит статор с трехфазной обмоткой, начальные выводы которой подключены к питающей сети, а ее конечные выводы - к входу трехфазного мостового выпрямителя, и ротор с трехфазной обмоткой, к выходам выпрямителя подключены контакты коммутирующего аппарата, причем выводы обмотки ротора подключены к выходу трехфазного мостового инвертора, анодный вход которого соединен с катодным выходом выпрямителя, а катодный вход инвертора соединен с анодным выходом выпрямителя, к выводам обмотки ротора через контакты коммутационного аппарата подключены пусковые резисторы.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. На фиг.2 - временные диаграммы токов, протекающих по обмоткам ротора двигателя.

Синхронизированный асинхронный двигатель содержит трехфазную статорную обмотку 1 и трехфазную роторную обмотку 2, причем начальные выводы статорной обмотки подключены к сети, а ее конечные выводы соединены с входом трехфазного мостового выпрямителя 3, имеющего катодный и анодный выходы, контакт 4 коммутационного аппарата подключен к выходам выпрямителя 3, анодный выход выпрямителя 3 соединен с катодным входом мостового инвертора 5, выполненного на управляемых вентилях V1...V6, а катодный выход выпрямителя 3 подключен к анодному входу инвертора 5. Трехфазный выход инвертора 5 присоединен к выводам обмотки ротора 2 и трем подвижным контактам 6 коммутирующего аппарата, три неподвижных контакта которого подключены к трехфазному пусковому резисторному устройству.

Пуск двигателя осуществляется при замкнутом контакте 4 и замкнутых контактах 6 коммутирующего аппарата, при этом двигатель работает в асинхронном режиме. В таком режиме трехфазный мостовой выпрямитель работает в режиме "короткого замыкания" и токи, протекающие по обмотке статора, такие же, как и при соединении ее в звезду, а запираемые вентили мостового инвертора находятся в закрытом состоянии, поэтому ток роторной обмотки протекает по цепи, содержащей пусковое резисторное устройство 7. По мере разгона двигателя постепенно выводятся пусковые сопротивления из роторной обмотки и, в конечном итоге, ротор становится короткозамкнутым, а двигатель выходит на предсинхронную скорость.

В дальнейшем происходит размыкание контакта 4 и контактов 6 коммутирующего аппарата, и в этот же момент начинаются циклы переключения управляемых вентилей трехфазного мостового инвертора 5. Роторная обмотка оказывается под выпрямленным напряжением, вследствие этого по ее обмоткам протекает постоянный ток, который способствует втягиванию двигателя в синхронизм. Последовательность переключения управляемых вентилей приведена в таблице.

Частота переключения вентилей значительно (более чем на порядок) меньше частоты питающей сети. Промежуток времени между переключениями составляет порядка 10 секунд. По каждой из фазных обмоток ротора ¹/₃ часть периода работы протекает максимальный ток, а ²/₃ части периода работы - только половина максимального тока. Поэтому фазные обмотки ротора имеют одинаковый тепловой режим. Максимальный ток, протекающий ¹/₃ часть периода, может на 40% превышать номинальный ток ротора, так как за ²/₃ периода происходит остывание обмотки, питаемой током, на 30% меньшим номинального.

В качестве управляемых вентилей в мостовом инверторе могут использоваться силовые биполярные или IGBT транзисторы.

Таким образом, пропуская через обмотки ротора ток выше номинального можно повысить перегрузочную способность двигателя с фазным ротором, а используя возможность переключения обмоток ротора, предотвратить тепловые перегрузки.

Список используемой литературы

1. Авторское свидетельство СССР №1251241. Синхронизированная асинхронная машина, МКИ Н 02 К 17/26. 15.08.86. Бюл. №30.

2. Авторское свидетельство СССР №782062. Синхронизированный асинхронный двигатель, МКИ Н 02 К 17/26. 23.11.80. Бюл. №43.

Синхронизированный асинхронный двигатель, содержащий статор с трехфазной обмоткой, начальные выводы которой подключены к питающей сети, а ее конечные выводы - к входу трехфазного мостового выпрямителя, и ротор с трехфазной обмоткой, к выходам выпрямителя подключены контакты коммутирующего аппарата, отличающийся тем, что выводы обмотки ротора подключены к выходу трехфазного мостового инвертора, анодный вход которого соединен с катодным выходом выпрямителя, а катодный вход инвертора соединен с анодным выходом выпрямителя, а к выводам обмотки ротора через контакты коммутирующего аппарата подключены пусковые резисторы.