СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С УЛУЧШЕННЫМИ ПУСКОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Российский патент 2024 года по МПК H02K19/12 H02K1/24 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводе турбомеханизмов и иных машин средней мощности, не требующих регулирования частоты вращения.

Известен синхронный двигатель (А.с. №1694038, Н02К 19/12, 1995г.), отвечающий требованиям минимальной сложности конструкции и затрат при эксплуатации.

К недостаткам этой машины следует отнести наличие двух выпрямительных устройств и трех трехфазных обмоток в пазах статора, сдвинутых в пространстве машины на определенный угол, что, как следствие, повышает массогабаритные показатели и усложняет конструкцию и эксплуатацию двигателя. Третья статорная обмотка отрицательно влияет на процесс синхронизации двигателя, поскольку увеличивает степень компаундирования системы возбуждения.

Известна также синхронная электрическая машина (А.с. СССР №688964, Н 02 К 19/12, 1979), запуск которой в режиме двигателя производят в два этапа: асинхронный разбег до подсинхронной скорости и последующая синхронизация двигателя. Синхронизацию двигателя осуществляют способом подключения обмотки возбуждения к источнику питания, состоящему из сети, дополнительной трехфазной обмотки статора и трехфазного мостового выпрямителя.

Недостатком аналога является большой пусковой ток, способный вызвать колебания напряжения в сети и низкая конструктивная надежность.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство пуска синхронного двигателя в блоке «трансформатор-двигатель» (RU2396692C1,Н02Р 1/50, Н02К 19/12, 10.08.2010), содержащее синхронный электродвигатель с основной и дополнительной трехфазными статорными обмотками, первые выводы которых в рабочем положении присоединены через контакты коммутатора к трехфазному трансформатору, первичная обмотка которого подключена к источнику электроэнергии, а вторичная обмотка имеет ответвления для подключения основной и дополнительной статорных обмоток, вторые выводы основной обмотки статора соединены в общую точку, трехфазный неуправляемый выпрямитель, выводы переменного тока которого соединены со вторыми выводами дополнительной трехфазной статорной обмотки, а выводы постоянного тока - с выводами обмотки возбуждения синхронного двигателя, коммутатор статорных обмоток двигателя, обеспечивающий их переключение посредством своих контактов на период асинхронного пуска из рабочего положения в схему соединения основной обмотки треугольником и последовательное включение соединенной треугольником обмотки с дополнительной статорной обмоткой.

Недостатком этого устройства пуска синхронного двигателя является высокая стоимость пускового автотрансформатора и аппаратов управления пуском.

Технический результат изобретения: улучшение пусковых характеристик синхронного двигателя.

Технический результат достигается тем, что в отличие от прототипа, продольные пазы пусковых обмоток в полюсных башмаках ротора выполнены под углом α, меньшим 90°.

На фиг. 1 показан внешний вид явнополюсного ротора синхронного двигателя. На фиг. 2 представлена схема полюсного башмака со скошенным пазом для пусковой обмотки, где: а - поперечный размер паза; b - расстояние между пусковыми обмотками; α - угол скоса; L_b - удаленность от края полюсного башмака; х, у - расчетная система координат.

Синхронный двигатель содержит ротор 1 с ярмом 2, закрепленные с контактными кольцами 3 для подвода источника постоянного питания на валу 4. Обмотки возбуждения 5 установлены на ярме 2 и имеют дополнительные полюсные башмаки 6 с пусковыми обмотками 7, закрепленными на роторе короткозамкнутыми кольцами 8, которые обхвачены хомутом 9. Продольные пазы 10 пусковых обмоток в полюсных башмаках 6 ротора 1 выполнены под углом α, меньшим 90°.

Синхронный двигатель работает следующим образом.

При подключении обмотки статора к источнику переменного трехфазного тока создается вращающееся магнитное поле и в результате взаимодействия поля ротора и статора возникает полезный вращающийся момент. Особенностью изобретения является то, что описанный выше вариант исполнения продольных пазов за счет компенсации высших нечетных гармоник ν = 3, 5, 7… приводит к улучшению пусковых характеристик синхронного двигателя, за счет гашения момента, создаваемого высшими нечетными гармониками, направленного против основного момента двигателя; т.е. уничтожается спектр высших гармоник, искажающих нелинейность пусковых характеристик, исходящих непосредственно от объекта, повышается пусковой момент.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет улучшить пусковые характеристики синхронного двигателя.

Заявляемое решение может быть реализовано в электроприводе турбомеханизмов и других известных устройств.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – улучшение пусковых характеристик синхронного двигателя. Синхронный двигатель содержит основную и дополнительную трехфазные статорные обмотки, первые выводы которых в рабочем положении присоединены через контакты коммутатора к трехфазному трансформатору, первичная обмотка которого подключена к источнику электроэнергии, а вторичная обмотка имеет ответвления для подключения основной и дополнительной статорных обмоток. Вторые выводы основной обмотки статора соединены в общую точку. Переключение обмоток двигателя на период асинхронного пуска из рабочего положения в схему соединения основной обмотки треугольником и последовательное включение соединенной треугольником обмотки с дополнительной статорной обмоткой осуществляется коммутатором. При этом продольные пазы пусковых обмоток в полюсных башмаках ротора выполнены под углом α, меньшим 90°. 2 ил.

Синхронный двигатель, содержащий основную и дополнительную трехфазные статорные обмотки, первые выводы которых в рабочем положении присоединены через контакты коммутатора к трехфазному трансформатору, первичная обмотка которого подключена к источнику электроэнергии, а вторичная обмотка имеет ответвления для подключения основной и дополнительной статорных обмоток, вторые выводы основной обмотки статора соединены в общую точку, трехфазный неуправляемый выпрямитель, выводы переменного тока которого соединены со вторыми выводами дополнительной трехфазной статорной обмотки, а выводы постоянного тока – с выводами обмотки возбуждения синхронного двигателя, коммутатор статорных обмоток двигателя, обеспечивающий их переключение посредством своих контактов на период асинхронного пуска из рабочего положения в схему соединения основной обмотки треугольником и последовательное включение соединенной треугольником обмотки с дополнительной статорной обмоткой, отличающийся тем, что продольные пазы пусковых обмоток в полюсных башмаках ротора выполнены под углом α, меньшим 90°.