АСИНХРОННАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК H02K17/42 H02K17/30 H02K3/20 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться и в других отраслях, например в ветроэнергетике и транспорте, как для преобразования механической энергии в строго синхронизированную по внешнему источнику электрическую энергию трехфазного тока, так и электрической энергии в механическую.

Известен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, обмотка статора которого соединена треугольником, а одна из трех фаз подключена развернуто на 180^o и снабжена дополнительной регулировкой [2].

Известен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, с несимметричным подключением двух трехфазных обмоток статора [3].

Известен асинхронный двигатель с двумя многофазными обмотками двухсекционного статора с расположением секций магнитопроводов вдоль общего ротора [1].

Недостатком этих устройств являются большие нелинейные искажения в генераторном режиме, низкий cosϕ и КПД, плохая синхронизация по внешнему источнику трехфазного тока, нет конструктивных элементов настройки и задачи рабочих режимов при изменении чисел оборотов ротора [4].

Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений в генераторном режиме, повышение cosϕ и КПД, улучшение синхронизации по внешнему источнику трехфазного тока, обеспечение необходимого регулирования cosϕ при постоянно меняющихся числах оборотов ротора.

Указанная цель достигается тем, что в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными обмотками статора применена схема встречно-параллельного или встречно-последовательного соединения фазных обмоток статора при переменном числе витков фазных обмоток в обратной последовательности, и предлагаются два частных случая применения в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором и двумя обмотками односекционного магнитопровода статора и в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором и двухсекционным магнитопроводом статора, секции которого расположены последовательно вдоль общего ротора, а одна из секций магнитопровода статора имеет возможность поворота относительно неподвижной секции магнитопровода статора. В обоих частных случаях дополнительно предусматривается поворот одной трехфазной обмотки статора относительно второй трехфазной обмотки статора для необходимого корректирования cosϕ.

На фиг.1 показана схема встречно-параллельного подключения двух трехфазных обмоток статора асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, где к фазам A₁, B₁ и C₁ первой трехфазной обмотки статора встречно-параллельно подсоединены соответственно фазы A₂, B₂ и C₂ второй трехфазной обмотки статора, а изменение количества витков фаз A₁, B₁ и C₁ первой трехфазной обмотки статора приводит к изменению количества витков фаз A₂, B₂ и C₂ второй трехфазной обмотки статора на такое же число витков, но в обратной последовательности с последующей фиксацией их нужного соотношения.

На фиг.2 показана схема встречно-последовательного подключения двух трехфазных обмоток статора асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, где к фазам A₁, B₁ и C₁ первой трехфазной обмотки статора встречно-последовательно подсоединены соответственно фазы A₂, B₂ и C₂ второй трехфазной обмотки статора, а изменение количества витков фаз A₁, B₁ и C₁ первой трехфазной обмотки статора приводит к изменению количества витков фаз A₂, B₂ и C₂ второй трехфазной обмотки статора на такое же число витков, но в обратной последовательности с последующей фиксацией их нужного соотношения.

На фиг.3 показан частный случай применения схемы на фиг.1 или на фиг.2 в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными обмотками односекционного статора. На валу 1 расположен магнитопровод 2 короткозамкнутого ротора, а статор 5 с односекционным магнитопроводом 4 и двумя трехфазными обмотками 3 и 6, выполненными так, что составные части обмоток своими концами присоединены к контактным площадкам неподвижных плат 7, а все необходимое соединение составных частей обмоток статора по схеме фиг.1 или фиг.2 производится определенным положением подвижных плат 8 с последующей их фиксацией. Подвижными платами 8 дополнительно к схеме фиг.1 или фиг.2 устанавливается и необходимый угловой сдвиг между трехфазными обмотками 3 и 6 статора.

На фиг.4 показан второй частный случай применения схемы на фиг.1 или на фиг. 2 в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными обмотками двухсекционного магнитопровода статора, секции магнитопровода которого расположены последовательно вдоль общего ротора, а одна из секций магнитопровода статора имеет устройство для поворота относительно неподвижной секции магнитопровода статора. На валу 1 расположен магнитопровод 2 короткозамкнутого ротора, а статор 5 с двухсекционным магнитопроводом 4 и 9 имеет две трехфазные обмотки 3 и 6, сделанные так, что составные части обмоток своими концами присоединены к контактным площадкам неподвижных плат 7, а все необходимое соединение составных частей двух трехфазных обмоток секций статора по схеме фиг.1 или фиг.2 производится определенным положением подвижных плат 8 с последующей их фиксацией. Предусмотрена возможность углового сдвига между трехфазными обмотками 3 и 6 с помощью устройства непрерывного автоматического регулирования углом поворота подвижной секции 9 магнитопровода статора относительно неподвижной секции 4 магнитопровода статора 5.

Работает по схеме на фиг.1 асинхронная машина с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными, подключенными встречно-параллельно обмотками статора следующим образом. Включается в режимы генератора под нагрузку в трехфазную сеть, и фазы A₁, B₁ и C₁ первой трехфазной обмотки дают генераторный ток с отставанием, а фазы A₂, B₂ и C₂ дают дополнительный компенсаторный ток. Высшие гармоники гасятся противотоками. Суммарный ток строго синхронизирован по внешнему источнику трехфазного тока.

Работает по схеме на фиг.2 асинхронная машина с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными, подключенными встречно-последовательно обмотками статора следующим образом. Включается в режиме генератора под нагрузку в трехфазную сеть, и фазы A₁, B₁ и C₁ первой трехфазной обмотки статора дают Э.Д. С. с отставанием, а фазы A₂, B₂ и C₂ дают Э.Д.С. с опережением. Высшие гармоники гасятся, попадая друг к другу в противофазы. Суммарная Э.Д.С. строго синхронизирована по внешнему источнику трехфазного тока.

Работает в режиме генератора асинхронная машина на фиг.3 с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными обмотками односекционного статора, собранная по схеме на фиг.1 или на фиг.2 следующим образом. Раскручивается вал 1 ротора 2, и по числу оборотов ротора 2 устанавливается нужное соотношение числа витков трехфазных обмоток 3 и 6 статора с помощью подвижных плат 8. Дополнительно к схеме на фиг.1 или на фиг.2 подвижными платами 8 устанавливается необходимый угол поворота между трехфазными обмотками 3 и 6 статора 5 по cosϕ внешней трехфазной сети, куда подается строго синхронизированный ток, как по схеме на фиг.1 или фиг.2. Поворот трехфазной обмотки приводит к изменению cosϕ генераторного тока этой трехфазной обмотки и корректирует cosϕ суммарного генераторного тока.

Работает в режиме генератора асинхронная машина на фиг.4 с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными обмотками двухсекционного статора, секции магнитопровода которого расположены последовательно вдоль общего ротора, а одна из секций магнитопровода статора имеет устройство для поворота относительно неподвижной секции магнитопровода статора, собранная по схеме на фиг. 1 или на фиг.2 следующим образом. Раскручивается вал 1 ротора 2, и по числу оборотов ротора 2 устанавливается нужное соотношение числа витков трехфазных обмоток 3 и 6 статора подвижными платами 8 и включается во внешнюю трехфазную сеть под нагрузку. При этом асинхронная машина на фиг.4 дает синхронизированный ток во внешнюю трехфазную сеть, как по схеме на фиг.1 или на фиг.2, по которой она собрана. Необходимый угол сдвига между трехфазными обмотками 3 и 6 секций статора 5 устанавливается с помощью устройства непрерывного автоматического регулирования смещением подвижной секции 9 магнитопровода статора относительно неподвижной секции 4 магнитопровода статора 5, что в свою очередь приводит к изменению cosϕ генераторного тока трехфазной обмотки 6 и cosϕ суммарного генераторного тока.

Источники:
1. К. И. Шенфер "Асинхронные машины", ГЭИ, М-Л, 1938 г., стр.228, 229, фиг.226, стр.185-187, фиг.177, фиг.178, фиг.179 и фиг.180.

2. "Асинхронный двигатель". И.М. Камень, а.с. N 92177 СССР 1950 г. М. кл. H 02 B 17/12.

3. "Способ несимметричного включения обмоток двухобмоточного асинхронного двигателя", а.с. N 76597 СССР за 1948 г.

4. А.И. Вольдек "Электрические машины" издательство "Энергия" Ленинградское отделение, 1974 г., стр.507-509 и стр.590-592.

Изобретение относится к электротехнике. Изобретение может использоваться как для преобразования механической энергии в строго синхронизированную по внешнему источнику электрическую энергию трехфазного тока, так и электрической энергии в механическую энергию. Техническим результатом, достигаемым данным изобретением, является уменьшение нелинейных искажений в генераторном режиме, повышение cosϕ и КПД, улучшение синхронизации по внешнему источнику трехфазного тока, обеспечение необходимого регулирования cosϕ, при постоянно меняющихся числах оборотов ротора. Изобретение представляет собой встречно-параллельную или встречно-последовательную схему подключения двух трехфазных обмоток статора в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором и при этом число витков трехфазных обмоток переменное в обратной последовательности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором и двумя трехфазными обмотками статора, отличающаяся тем, что обмотки статора подключены так, что к фазам A₁, B₁, C₁ первой трехфазной обмотки соединены встречно-параллельно или встречно-последовательно соответствующие фазы A₂, B₂, C₂ второй трехфазной обмотки, при этом предусмотрена возможность изменения числа витков трехфазных обмоток статора так, что изменение числа витков фаз первой трехфазной обмотки приводит к изменению числа витков фаз второй трехфазной обмотки статора на такое же число витков, но в обратной последовательности с последующей фиксацией их нужного соотношения. 2. Асинхронная машина по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с односекционным магнитопроводом статора, обмотки статора собраны из составных частей, соединенных своими концами к контактным площадкам неподвижных плат, а все необходимые соединения составных частей обмоток статора производятся подвижными платами с последующей фиксацией, при этом предусмотрена возможность необходимого углового сдвига одной трехфазной обмотки относительно другой трехфазной обмотки статора соответствующим положением подвижных плат. 3. Асинхронная машина по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с двухсекционным магнитопроводом статора, секции которого расположены последовательно вдоль общего ротора, а одна из секций магнитопровода статора, имеет устройство для поворота относительно неподвижной секции статора, при этом обмотки двух секций магнитопровода статора собраны из составных частей, соединенных своими концами к контактным площадкам неподвижных плат, а все необходимые соединения составных частей обмоток производятся подвижными платами с последующей их фиксацией, и при этом дополнительно снабжена устройством для непрерывного автоматического регулирования углом поворота подвижной секции магнитопровода статора относительно неподвижной секции магнитопровода статора.