ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Советский патент 1926 года по МПК H02P7/78 

Предлагаемое изобретение представляет собою соединение асинхронной и коллекторной машин в одну машину и имеет целью получить вспомогательную машину для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя.

На фиг. 1 изображена схема регулирования скорости асинхронного двигателя по методу Шербиуса; на фиг. 2 - развернутая схема обмотки ротора; на фиг. 3 - схема комбинированной машины.

Одним из очень распространенных способов регулирования скорости асинхронного двигателя является метод Шербиуса. Схема регулирования скорости по этому методу -изображена на фиг. 1 со следующими обозначениями: А - асинхронный двигатель; S₂ и R₂ - статор и ротор трехфазного коллекторного шунтового возбуждения, соединенного с контактными кольцами ротора главного двигателя A; S₁ и R₁ - статор и ротор асинхронной машины, присоединенной к той же сети, что и главный двигатель. Роторы R₁ и R₂ сидят на одном валу. При регулировании скорости асинхронного двигателя А согласно схемы фиг. 1, коллекторная машина S₂-R₂ обычно работает как мотор, получая электрическую энергию из контактных колец двигателя А, и асинхронная машина S₁-R₁ работает как асинхронный генератор, посылая часть электрической энергии, неиспользованной в главном двигателе, обратно в сеть.

Предлагается упростить вышеописанную схему, соединив коллекторный и асинхронный двигатель аггрегата Шербиуса в одну машину. Схема такой комбинированной машины изображена на фиг. 3. В статоре этой машины расположены две обмотки S₁ и S₂. Обмотка S₁ приключена к той же сети L, что и главный двигатель, и соответствует обмотке статора S₁ асинхронного генератора в схеме Шербиуса (фиг. 1). Обмотка S₂ через посредство проводов d-d-d присоединяется к контактным кольцам ротора главного двигателя (фиг. 3). Во избежание магнитного влияния обмоток S₁ и S₂ друг на друга, эти обмотки должны иметь разное число полюсов (например, обмотка S₂ - 4 р. полюсов и обмотка S₁ - 2 р. полюсов). Обмотка S₂ (фиг. 3) соответствует обмотке статора коллекторного двигателя аггрегата Шербиуса (фиг. 1). Ротор R₃ комбинированной машины (фиг. 3) представляет собою соединение двух роторов R₁ и R₂ схемы Шербиуса (фиг. 1). Ротор R₃ (фиг. 3) имеет обмотку постоянного тока с коллектором, на котором расположены щетки. Шаг обмотки R₃ должен соответствовать числу полюсов обмотки S₂ и должен быть приблизительно равен полюсному делению той же обмотки и половине полюсного деления обмотки S₁ (так как последняя имеет число полюсов вдвое меньшее, чем обмотка S₂). На фиг. 3 пунктирные линии k-k-k обозначают эквипотенциальные соединения обмотки R₃. Действие такой комбинированной машины заключается в следующем: трехфазный ток ротора главного двигателя подводится к статору S₂ и ротору R₃, причем машина S₂-R₃ при этом работает, как коллекторный двигатель. Статор S₁ и ротор R₃ образуют собою асинхронную машину. Если бы в обмотке ротора не было эквипотенциальных соединений k-k-k, то вращающееся поле, создаваемое обмоткой S₁, не наводило бы в обмотке ротора тока сколько-нибудь заметной величины. Соединения k-k-k являются эквипотенциальными для поля обмотки S₂. Для поля обмотки S₁ эти соединения уже не являются эквипотенциальными, вследствие чего по этим соединениям может протекать ток, индуктированный в проводах обмотки ротора R₃ вращающимся потоком, создаваемым обмоткою S₁. Таким образом, обмотка ротора R₃ является коротко замкнутой по отношению к полю статора S₁ и разомкнутой по отношению к полю S₂. Сказанное поясняет фиг. 2, на которой изображена развернутая схема обмотки ротора R₃. На верху этой схемы кривая 1 изображает вращающееся магнитное поле, создаваемое статорной обмоткой S₁, а кривая 2 изображает вращающееся магнитное поле, создаваемое обмоткою S₂. Как видно из фиг. 2, в обмотке ротора, благодаря наличности соединения k-k-k, образуется целый ряд коротко замкнутых контуров. Один из таких контуров, состоящий из секций D-F, изображен на фиг. 2 жирными линиями. Сплошные стрелки на фиг. 2 указывают направление тока, в какой-нибудь момент, индуктированного полем 1; пунктирные стрелки показывают направление э.д. сил, индуктированных потоком 2; как видно, эти э.д. направлены друг против друга, вследствие чего, в коротко замкнутом контуре поле 2 не вызывает никакого тока. Наоборот, э.д. силы, индуктированные полем 1, в коротко замкнутом контуре, складываются друг с другом и вызывают в нем ток. На фиг. 2 изображена граммовская обмотка; с одинаковым успехом может быть применена также барабанная обмотка - петлеобразная или волнообразная. На фиг.3 коллекторный двигатель имеет шунтовое возбуждение; не исключена возможность и других систем возбуждения.

При вышеописанной системе ротора R₃, благодаря наличности эквипотенциальных соединений k-k-k, можно ожидать довольно благоприятных условий коммутации. В случае необходимости, однако, возможно применение других известных методов для улучшения коммутации в виде вспомогательных полюсов или дополнительных сопротивлений в роторе.

На фиг.3 в роторе расположена всего одна обмотка. Возможна также другая конструкция, при которой в роторе располагаются две независимых друг от друга обмотки; одна обмотка коллекторная с числом полюсов, равным обмотке статора S₂, и другая обмотка, коротко замкнутая с числом полюсов, равным статорной обмотке S₁ Обе обмотки S₁ и S₂ (фиг.3) можно соединить также в одну по известным уже методам, предложенным или Dr. (см. Journal of El. Engineers 1914, №230, u. Deutsches Kalen-der Elektrotechniker 1923, I. S. 272).

1. Вспомогательная машина для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя, включаемого в каскад с последнею, характеризующаяся тем, что: а) статор ее снабжен двумя трехфазными обмотками, имеющими разные числа полюсов, из каковых обмоток одна присоединена к сети трехфазного тока, а другая - к кольцам ротора регулируемого асинхронного двигателя, и б) ротор ее снабжен двумя обмотками, из которых одна, имеющая число полюсов, равное числу полюсов обмотки статора, присоединенной к сети, коротко замкнута, а другая, снабженная коллектором, через щетки присоединена к кольцам регулируемого асинхронного двигателя и имеет число полюсов, равное числу полюсов обмотки статора, присоединяемой также к кольцам регулируемого двигателя.

2. Видоизменение охарактеризованной в п. 1 машины, отличающееся тем, что на роторе имеется всего одна коллекторная обмотка, снабженная соединениями, которые для поля обмотки статора, присоединяемой к кольцам регулируемого асинхронного двигателя, являются эквипотенциальными соединениями, а для поля обмотки статора, подключаемой к сети, являются короткими замыканиями.