АСИНХРОННАЯ РЕГУЛИРУЕМАЯ МАШИНА Российский патент 2014 года по МПК H02K17/34 H02K51/00 H02P9/02 

Изобретение относится к регулируемым электрическим машинам переменного тока и может быть использовано в качестве регулируемого генератора или электропривода общепромышленного назначения. Известны регулируемые асинхронные машины, патент РФ №2069440 C1, 6 H02K 17/30 1996 г. Недостатком таких электрических машин является узкий диапазон регулирования. Это техническое решение принято за аналог. Техническое решение, наиболее близко относящееся к предлагаемому изобретению, описано в патенте «Асинхронная регулируемая машина», патент RU 2380813 от 27.01.2010 г., принято за прототип.

Асинхронная регулируемая электрическая машина, принятая за прототип, содержит основной магнитопровод статора и ротора с пазами и первыми обмотками переменного тока, соединенные с тороидальными обмотками переменного тока первого дополнительного магнитопровода, вторые обмотки якоря на статоре и обмотки индуктора на роторе, второго дополнительного магнитопровода с блоком преобразователя частоты, соединяющим первую и вторую обмотки статора. Прототипу присущи следующие недостатки: - сложность системы вентиляции и охлаждения, так как основной магнитопровод с обмотками размещается между двумя торцевыми дополнительными магнитопроводами; - увеличенная осевая длина машины и ротора, что приводит к значительному уменьшению критической частоты вращения вала машины.

Цель изобретения улучшение системы охлаждения и вентиляции с одновременным уменьшением осевой длины машины. Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа вторая обмотка якоря выполнена совмещенной, размещена в пазах статора основного магнитопровода и снабжена блоком конденсаторов, вторая обмотка индуктора выполнена совмещенной, многофазной, короткозамкнутой и размещена в пазах ротора основного магнитопровода.

Отличительными признаками предполагаемого изобретения являются: выполнение второй обмотки якоря совмещенной, размещенной в пазах статора основного магнитопровода и снабженной блоком конденсаторов, выполнение второй обмотки индуктора совмещенной, многофазной, короткозамкнутой, размешенной и пазах ротора основного магнитопровода.

Предложение соответствует критерию «существенные отличия», так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.2 «Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение), техническое решение с признаками, подобными заявленным, не обнаружены.

На фиг.1 изображена конструктивная схема асинхронной регулируемой машины, на фиг.2 - сечение АА.

Асинхронная регулируемая машина включает основной магнитопровод статора 1 с первой обмоткой переменного тока 2 и второй обмоткой якоря 3, основной магнитопровод ротора с пазами 4 с первой обмоткой переменного тока 5 и второй многофазной, короткозамкнутой обмоткой 6, дополнительный магнитопровод 7 с тороидальными обмотками 8 на роторе и дополнительный магнитопровод 9 с тороидальными обмотками 10 и выходными клеммами 11 на статоре, блок конденсаторов 12, блок преобразователя частоты 13. Первая обмотка 5 ротора соединена с тороидальными обмотками 8 дополнительного магнитопровода 7. Первая обмотка 2 статора подключена на выход блока преобразователя частоты 13. Вторая обмотка якоря 3 подключена на вход преобразователя частоты 13 и подключена к блоку конденсаторов 12.

Устройство работает следующим образом. При использовании регулируемой машины в качестве генератора стабильной частоты выходного тока при изменяющемся значении частоты вращения приводной турбины, турбина приводит во вращение ротор генератора. Вторая обмотка ротора выполнена короткозамкнутой, а ко второй обмотке якоря 3 подключен блок конденсаторов 12, в связи с чем в обмотке 3 наведется ЭДС и на входе преобразователя частоты 13 появится напряжение переменного тока. Преобразователь частоты 13 преобразует электроэнергию частоты тока второй обмотки якоря 3 в требуемое значение частоты управления «f_y» и подает ее на обмотку статора 2 основного магнитопровода и по ней протекает ток возбуждения частотой «f_y».

Под действием тока возбуждения в основном магнитопроводе 1 создается вращающееся электромагнитное поле частотой «f_y». Это электромагнитное поле может вращаться относительно вращения ротора встречно или согласно. В этом случае электромагнитное поле генерирует в первой обмотке 2 ротора электроэнергию частоты тока согласно выражению:

где

p₁ - число пар полюсов первой обмотки переменного тока,

n_т - частота вращения приводной турбины.

Значение частоты управления задается на выходе преобразователя таким, чтобы независимо от текущего значения частоты вращения турбины «n_т» частота выходного тока «f_н» имела постоянное значение. Поскольку первая обмотка основного магнитопровода наглухо подключена к вторичным тороидальным обмоткам 8 дополнительного магнитопровода 7, то в первичных тороидальных обмотках будет трансформироваться ток той же частоты тока «f_н»=const и подаваться через выходные генераторные клеммы 11 к потребителю электроэнергии.

Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в уменьшении габаритов машины с одновременным улучшением системы охлаждения и вентиляции.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электрических машинах переменного тока. Техническим результатом является снижение массогабаритных показателей и улучшение системы охлаждения и вентиляции. В электрической машине вторая обмотка якоря выполнена совмещенной, размещена в пазах статора основного магнитопровода и снабжена блоком конденсаторов. Вторая обмотка индуктора выполнена также совмещенной, многофазной, короткозамкнутой и размещена в пазах ротора основного магнитопрововода. Первая обмотка ротора соединена с тороидальными обмотками дополнительного магнитопровода ротора, первая обмотка статора подключена на выход блока преобразователя частоты, который преобразует электроэнергию частоты тока второй обмотки якоря в требуемое значение частоты управления и подает ее на обмотку статора основного магнитопровода для создания тока возбуждения и вращающегося электромагнитного поля данной частоты управления. Частота управления задается на выходе преобразователя частоты так, чтобы частота выходного тока была постоянной независимо от частоты вращения привода. 2 ил.

Асинхронная регулируемая машина, содержащая основной магнитопровод статора и ротора с пазами и первыми обмотками переменного тока, дополнительный магнитопровод с тороидальными обмотками переменного тока на роторе и статоре с выходными клеммами, вторую обмотку якоря на статоре и вторую обмотку индуктора на роторе, с блоком преобразователя частоты, соединяющим первую и вторую обмотки статора, отличающаяся тем, что вторая обмотка якоря выполнена совмещенной, размещена в пазах статора основного магнитопровода и снабжена блоком конденсаторов, вторая обмотка индуктора выполнена совмещенной, многофазной, короткозамкнутой и размещена в пазах ротора основного магнитопровода.