Совмещенная асинхронная машина

 

("ii";":г к-,*q 1 yðн,;

1 . °

О П

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республнк

ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

=а

К АВТОРСКОМУ CIH: ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 1508,78 (2 I ) 2670 229/24-07 с присоединеннем заявки ¹ (23) Приоритет

Опублнковано 230181 кзллетень №3

Дата опублнковання описания 240181 (51)М. Кл.э

Н 02 К 17/14

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

A.Ô. Березовский (71) Заявитель (54) СОВМЕЩЕННАЯ АСИНХРОННАЯ МАШИНА

Поставленная цель достигается тем, что на роторе установлены три группы короткозамкнутых контуров на участке длиной 4 К,, причем ширина каждой группы на поверхности ротора E определяется диапазоном t ((C t.„, где

7 — - полюсное деление обмотки стато1 ра при удвоенном числе пар полюсов, со -зубцовый шаг ротора, причем контуры, размещенные в пределах Т, в разных пазах, могут иметь общие лобовые части и стержни различного сечения.

На фиг. 1 изображена схема соединений одной фазы статора данной асинхронной машины, на фиг. 2 — развернутая схема ротора с данной короткозамкнутой обмоткой с общими лобовыми частями короткозамкнутых контуров и разными сечениями стержней; на фиг. 3 — распределение магнитной индукции Вм на участке ротора протяженностью 4Т„, на фиг. 4 — график распределения магнитной индукции, созданной одной фазой обмотки статора, образующей удвоенное число полюсов.

Каждая фаза в статоре 1 предлагаемой асинхронной машины имеет две обмотки на разные числа пар полюсов, что позволяет производить переключение числа полюсов. Первая обмотка имеИзобретение относится к электрическим машинам, в частности к совмещенным асинхронным машинам.

Известны асинхронные машины с внутренним каскадом, содержащие на статоре две обмотки на разное число пар полюсов и ротор с короткозамкнутой обмоткой особой конструкции 1, Недостатком известных машин является относительная сложность короткозамкнутой обмотки и самого ротора, по сравнению с обычным короткозамкнутым ротором. Кроме того данная машина имеет сравнительно узкую область применения.

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности является асинхронная электрическая машина, содержащая статор с обмоткой и короткозамкнутый ротор с разрезами короткозамыкающих колец, делящими обмотки

Г \ на три части на участке 4 ь„, где ь; полюсное деление для удвоенного числа полюсов 2).

Однако известная машина не применима в ряде областей, например в системе электрического вала.

Цель изобретения - расширение области применения. (5З) УА (621. 313. 333. .2 (088,8) 799082 где Р) — угол, зависящий от времени; а(") — угол зависящий от расстояния по расточке машины.

Второе поле, бегущее влево, определяется по формуле (2) a a" v„/

1 2 где

В выражениях (() и 2) Ер и К коэффициенты.

Частота f0 токов в роторе определяется уравнением („ им) Р1 ) (3)

55 где и - число синхронных оборотов

1 (в .секунду) поля статора, n - число оборотов ротора в сеЦ кунду °

Поле В вращается относительно 60 ротора вправо.(в направлении вращения поля статора) со скоростью

n = — =(n -и ) .p,» )- м ет секции 2-3 и 3-4, а вторая — 5-6 и 6-7, рядом расположенные провода первои и второй обмоток размещены в одном пазу статора. При протекании тока через первую обмотку (на фиг.1 этот ток показан обычной стрелкой) создается удвоенное число полюсов

2р с полюсным делением (. При протекании тока через вторую обмотку статора (на фиг. 1 этот ток показан стрелкой с кружком) образуется одинарное число полюсов 2 ) с полюсным делением 4 = 2(, .

На роторе 8 (фиг.2) расположены короткоэамкнутые контуры 9 протяженностью, равной менее Ф1, однотипные контуры размещены с равномерным сдви- l5 гом по три на участке протяженностью

4Т., = R, причем контуры, размещейные в пределах 1,, имеют общие лобовые части и разное сечение стержней. При протекании тока в коротко- Я замкнутом контуре ротора протяженностью Ф возникает распределение магнитной индукции В))

График на фиг. 3 имеет первую гармонику, у которой длина полуволны равна à — — 2(„и вторую гармонику с длиной полуволны, равной L

На фиг. 4 зафиксировано распределение пульсирующей волны магнитной индукции в первой фазе статора в момент максимального значения тока Хи(„. ЗО

При подключении к сети трех фаэ первой обмотки статора (секции 2-3 и 3-4) в зазоре машины создается два поля.

Первое, бегущее вправо, определяется выражением

35 ь = k E 6(ъ )- ())

2р 2 Р н ()) Поле В oIносите1(ы)о cTато)>а вращается со скоростью и = и n = n (5) и, взаимодействуя с вращающимся полем статора, создает движущий момент.

В обеих обмотках статора поля В Еч индуктирует дополнительные ЭДС, направленные по стрелке с кружком (фиг. 1) .

Частота этих дополнительных ЭДС выражается уравнением р ) 1)= п P1 с (5) где n< — число оборотов ротора; частота напряжения сети.

При и„,=О получаем . =-1 (знак (1) минус указывает направление вращения поля В ), при и = + n получа(1) ).1 > ем 1, =0, при ии n ймеем со = o»5

Дополнительные ЭДС, направленные по стрелке с кружком, действуют в секциях правой обмотки статора (2-3 и 3-4) встречно и взаимно компенсируются, а в секциях второй обмотки статора (5-6 и 6-7) эти ЭДС складываются.

Если замкнуть накоротко вторые обмотки статора (c секциями 5-6 и

6-7), то асинхронная машина будет работать как асинхронный двигатель, имеющии синхронную скорость не (7)

Свойства даннои асинхронной машины при таком использовании аналогичны каскаду обычных асинхронных двигателей с фаэным ротором и обеспечиваются обратным вращением относительно ротора или суммарного поля В первых гармоник (при рассмотренйом включении обмоток статора) или суммарного поля В„ вторых гармоник (при подключении к сети второй обмотки статора с секциями 5-6 и 6-7).

Если ко второй обмотке статора (с секциями 5-6 и 6-7) подсоединяют нагрузку (к зажимам 5 и 7), то данная асинхронная машина работает одновременно и как асинхронный двигатель, имеющий синхронную скорость й„=Ес /р, и как генератор половиннои частоты с.= 0,5 fn . При этом, когда асинхронная машина работает в холостую как асинхронный двигатель, то ЭДС половинной частоты очень мала и для генераторного режима может понадобиться предварительно замкнуть, а затем (после снижения оборотов) разомкнуть вторую обмотку статора (с секциями 5-6 и 6-7).

Две данные асинхронные машины могут работать как электрический вал, если у них в каждой фазе соединить одноименные зажимы (достаточно толь799082 ко 5 и 7) вторых обмоток статора.

При таком включении дополнительные

ЭДС у двух обоих машин, будучи направленными навстречу друг другу и при несогласованном положении роторов

7 создают уравнительный ток и уравнительный момент, стремящийся уменьшить рассогласование роторов. Положение роторов будет согласованным в том случае, если короткозамкнутые контуры у двух роторов на концах электрического вала расположены одинаково относительно вращающегося магнитного поля статора.

При этих условиях данная асинхронная машина на обоих концах электрического вала используется одновремен- 1 но и в качестве рабочей и в качестве уравнительной машины.

Поскольку в процессе разгона при числе оборотов ротора н = h часто3 га дополнительной ЭДС равна нулю, а 20 в режиме холостого хода близка к нулю величина дополнительной ЭДС, то при использовании электрического вала в асинхронной машине целесообРазно сделать дополнительный Ротор 5 с постоянными магнитами, у которых полюсное деление = Й ь

Для работы в системе электрического вала данная асинхронная машина может быть выполнена более просто, а именно только с одной первичной обмоткой на статоре (секции 2-3 и 3-4)

1 при этом в каждой фазе соединяются зажимы у асинхронных машин на концах электрического вала. Такое упрощенное исполнение выгодно тем, что в процессе разгона электрического вала при нарушении согласованного положения ротора уравнительный момент образует не только дополнительная ЭДС (стрелка с кружком), созданная по- 40 лем В, но и основная ЭДС (стрелка обйчная), созданная полем В ).

B асинхронной машине с двумя обмоткамии на ст аторе, втор ая обмотка может быть пересоединена по типу 45 первой и подключена к ней параллельно.

Эффект от короткозамкнутых контуров, протяженность которых незначительно меньше "1, близок к вышеописанному эффекту от контуров протяженностью 71. Короткозамкнутые контуры, протяженность которых значительно меньше „, создают главным образом эффект, близкий к обычному короткозамкнутому ротору, и они необходимы для. уменьшения нежелательных эффектов от малого числа стержней в роторе.

Рассмотрим работу данной асинхронной машины при подключении к сети трех фаз второй статорной обмотки (секции 5-6 и 6-7). Во второй обмотке статора токи (показанные стрелкой с кружком) создают в статоре поле, бегущее, например, вправо с синхронной скоростью nt ) = f C /py и им к1щее полюсное деление = ь, Ток, индуктиров анный в короткозамкнутом контуре ротора протяженностьюю 71, создает магнитную индукцию

В> (фиг.3), которая имеет вторую гармонику В0 И первую гармонику В>.

Три пульсирующие волны гармоник В, созданные тремя контурами ротора протяженностью создают прямо вращающееся поле, скорость которого относительно статора п(, причем и®) = 2п4, где и — синхронная скорость при рассмотренном выше первом варианте включения обмоток статора.

Три пульсирующие волны гармоник Вр образуют обратно вращающее поле, скорость которого относительно статора определяется где и — скорость ротора в данном

Л.) режиме

Обратно вращающееся поле создает в первой обмотке статора отличную от нуля результирующую дополнительную ЭДС, имеющую частоту — и Р1 — — 1,5 пм Р f< (9) ф m) а) сэ о2а "

Согласно уравненин) (9). а) при и = О, получаем Ф = - fz (знак минус

Р) указывает направление вращения пса) ь ля В ф, б) при Д " — П имеем м Ъ 2

fog =О; в) при и - п получим й) ° Ю сМ

t - 2r.

Сб

Таким образом, данная машина позволяет получить дополнительную ступень скорости аналогично каскаду обычных асинхронных машин, а также может быть использована в качестве основной части совмещенной рабочей и уравнительнОй машины в системе электрического вала.

Формула изобретения

1. Совмещенная асинхронная машина, содержащая статор с двумя обмотками на различные числа полюсов в отношении 2:1 и ротор с короткозамкнутой обмоткой, разделенной на группы короткозамкнутых контуров по три на участках длиной 4 Ly, о т л и ч аю щ а я с я тем,что, с целью расширения области применения, ширина каждой группы по поверхности ротора 5 находится в пределах t ai(,4 L„ где — полюсное деление обмот) ки статора с удвоенным числом пар полюсов, с - зубцовый шаг ротора.

2. Машина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что короткозамкнутые контуры группы выполнены с общими лобовыми частями, а их стержни

799082

ВНИИПИ Заказ 10086/80а, Тираж 741 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с различными величинами площадей поперечного сечения.

Источники информации, принятые во внимание при эксйертизе

Авторское свидетельство СССР

Р 381136, кл. Н 02 К 17/34, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2596204, кл.Н 02 К 17/16, 22.02.78.

I

I

I

I !

1 ф

1