СИНХРОННО-АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H02P1/50 H02K19/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах для установок компрессоров, насосов, подъемников и других устройствах.

Известен синхронно-асинхронный электродвигатель [1] содержащий трехфазную обмотку статора с выводами для подключения к сети, обмотку ротора, два фазных вывода которой через переключатель подсоединяются к двум выводам потенциометра, средний вывод которого соединен с одним зажимом источника питания, другим зажимом подключенного к одному из контактов рубильника. Другой контакт последнего соединен с третьим выводом потенциометра, а выключатель рубильника с третьим разным выводом обмотки ротора. Известный двигатель запускается как асинхронный, а по достижении номинальной скорости переводится в режиме синхронного вращения.

Недостаток данного синхронно-асинхронного электродвигателя заключается в наличии генератора постоянного тока, возбуждающего обмотку возбуждения электродвигателя. Цепь возбуждения электродвигателя независимо от нагрузки соответствует цепи параллельного возбуждения, обладающей пониженной перегрузочной способностью, и имеет ручное регулирование.

Известен также синхронно-асинхронный двигатель [2] содержащий трехфазную обмотку, первыми выводами подключенную к сети статора, обмотку возбуждения на роторе, фазные выводы которой подключены к выводам реостата, два вывода которых соединены с выводами постоянного тока выпрямителя. Реостат снабжен блок-контактом синхронного режима, управляемого от реле введения двигателя в сихронизм и реле выпадения из синхронизма.

В электродвигателе автоматически обеспечиваются перевод из асинхронного режима в синхронный, введение в асинхронный режим при перегрузках или падениях напряжения в сети больше допустимых нормами.

Однако наличие реостата позволяет запускать двигатель в холостую, т.е. без нагрузки. Перегрузочная способность известного синхронно-асинхронного двигателя не изменяется, так как ток возбуждения не увеличивается автоматически при росте нагрузки. Снижение напряжения в сети приводит к выходу электродвигателя из синхронизма, так как возбуждение в этом случае автоматически снижается.

Наиболее близким к изобретению является синхронно-асинхронный электродвигатель [3] содержащий трехфазную обмотку статора с первыми выводами для подключения к сети и вторыми выводами, соединенными с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, зашунтированного ключом, обмотку возбуждения на роторе, один вывод которой подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя, а другой вывод к анодному выводу упомянутого моста.

Недостаток этого электродвигателя заключается в том, что он при перегрузках выходит из синхронизма и останавливается.

Целью изобретения является обеспечение возможности перевода электродвигателя как в асинхронный, так и в синхронный режим в зависимости от нагрузки.

Цель достигается тем, что в синхронно-асинхронный электродвигатель, содержащий трехфазную обмотку статора с первыми выводами для подключения к сети и вторыми выводами, соединенными с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, зашунтированного ключом, обмотку возбуждения на роторе, один вывод которой подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя, введены три переменных резистора и трансформатор тока, ключ в синхронно-асинхронном электродвигателе выполнен управляемым, обмотка возбуждения трехфазный с соединением фаз в звезду, свободный вывод первой фазы образует упомянутый вывод обмотки возбуждения, свободный вывод второй фазы через первичную обмотку трансформатора тока, а свободный вывод третьей фазы обмотки возбуждения непосредственно соединены с первыми выводами двух резисторов соответственно, первый вывод третьего резистора соединен с анодным выводом трехфазного мостового выпрямителя, вторые выводы переменных резисторов объединены в общую точку, а управляющая цепь ключа соединена с вторичной обмоткой трансформатора тока.

На чертеже представлена электрическая схема синхронно-асинхронного электродвигателя.

Синхронно-асинхронный электродвигатель содержит трехфазную обмотку 1 статора, первыми выводами подключенную к сети через контакты пускателя 2. Вторые выводы обмотки 1 статора соединены с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя 3, зашунтированного ключом 4, который выполнен управляемым. Обмотка 5 возбуждения, расположенная на роторе электродвигателя, выполнена трехфазной с соединением фаз в звезду. Свободный вывод первой фазы обмотки 5 возбуждения подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя 3. Электродвигатель снабжен тремя переменными резисторами 6 и трансформатором 7 тока, при этом свободный вывод второй фазы обмотки возбуждения через первичную обмотку 8 трансформатора тока, а свободный вывод третьей фазы обмотки возбуждения непосредственно соединены соответственно с первыми выводами двух переменных резисторов, первый вывод третьего резистора подключен к анодному выводу трехфазного мостового выпрямителя. Вторые выводы резисторов 6 объединены в общую точку. Управляющая цепь ключа 4 соединена с вторичной обмоткой 9 трансформатора 7 тока.

Электродвигатель работает следующим образом.

Пуст двигателя осуществляется включением пускателя 2, когда переменный резистор 6 поставлен в положение максимального сопротивления. В обмотке 5 ротора возникает электродвижущая сила частоты большого скольжения ротора, создается соответственно ток, протекающий через трансформатор 7 тока. Наводящаяся во вторичной обмотке 9 трансформатора электродвижущая сила создает ток в управляющей цепи ключа 4, замыкает его. С момента замыкания ключа 4 начинает разворачиваться ротор. По мере уменьшения сопротивления трехфазного резистора 6 при пуске двигателя скорость вращения ротора приближается к подсинхронной, скольжение ротора становится малым, электродвижущая сила и ток в обмотке 5 ротора становятся тоже малыми. Ключ 4 размыкается, так как усилие удерживания его в замкнутом положении становится недостаточным. В обмотку ротора начинает поступать от выпрямительного моста 3 постоянный ток, под действием которого ротор втягивается в синхронный режим работы. Синхронный режим работы протекает до тех пор, пока тормозной момент на валу двигателя будет меньше вращающего момента, развиваемого двигателем. При большом тормозном моменте ротор выходит из синхронизма, переходит на асинхронный режим работы, так как от возникновения скольжения ротора появляется в обмотке 5 ротора переменная электродвижущая сила, под действием которой срабатывает ключ 4.

Отключается двигатель от сети пускателем 1. Трехфазный переменный резистор устанавливается в положение максимального сопротивления.

Таким образом, в электродвигателе обеспечивается автоматический переход его как в асинхронный режим работы, так и в синхронный в зависимости от нагрузки, что уменьшает потери энергии, повышает коэффициент мощности и полезного действия. Учитывая, что большую часть времени асинхронные двигатели с фазными роторами работают с недогрузкой, экономия электроэнергии ожидается чрезвычайно существенной.

Использование: в электроприводах для установок компрессоров, насосов, подъемников и других устройствах. Сущность: в синхронно-асинхронном электродвигателе трехфазный мостовой выпрямитель 3, питающий обмотку 5 возбуждения от обмотки 1 статора, шунтирован управляемым ключом 4. Цепь управления ключа 4 соединена с вторичной обмоткой 9 трансформатора 7 тока, первичная обмотка 8 которого включена в цепь второй фазы обмотки 5 возбуждения. Фазы обмотки, соединенные в звезду, через переменные резисторы 6 подключены к выпрямителю 3. В результате обеспечивается автоматический перевод электродвигателя как в асинхронный, так и в синхронный режим в зависимости от нагрузки. Это уменьшает потери, повышает коэффициент мощности и полезного действия. 1 ил.

СИНХРОННО-АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий трехфазную обмотку статора с первыми выводами для подключения к сети и вторыми выводами, соединенными с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, зашунтированного ключом, обмотку возбуждения на роторе, один вывод которой подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя, отличающийся тем, что введены три переменных резистора и трансформатор тока, ключ выполнен управляемым, обмотка возбуждения трехфазной с соединением фаз в звезду, свободный вывод первой фазы образует упомянутый вывод обмотки возбуждения, свободный вывод второй фазы через первичную обмотку трансформа тока, а свободный вывод третьей фазы обмотки возбуждения непосредственно соединены с первыми выводами двух резисторов соответственно, первый вывод третьего резистора соединен с анодным выводом трехфазного мостового выпрямителя, вторые выводы переменных резисторов объединены в общую точку, а управляющая цепь ключа соединена с вторичной обмоткой трансформатора тока.