Синхронный электродвигатель с электромагнитным возбуждением Советский патент 1987 года по МПК H02K19/12 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к конструкции синхронного электродвигателя с электромагнитным возбуждением.

Цель изобретения - упрощение конструкции синхронного электродвигателя.

На чертеже представлен трехфазны четырехполюсный синхронный электродвигатель с электромагнитным возбуждением.

Синхронный электродвигатель состоит из шестипазового статора 1 с омоткой 2, намотанной на полюса 3 и соединенной в звезду, явнополюсного шихтованного ротора 4 с чередующимися по окружности основными 5 и допонительными 6 пазами, образующими соответствующие зубцы 7 и 8j причем чсло пазов 5 и 6 одинаково и равно члу полюсов 3 двигателя. Обмотка 9

возбуждения намотана на зубцы 7 и сдинена с дополнительной обмоткой 10

намотанной на зубцы 8 через двухпо- лупериодный мостиковый выпрямитель 11, врапщющийся вместе с ротором 4 На статоре 1 в кружочках крестиками и точками показаны направление тока в фазах статорной обмотки 2;„ N, S - полярности полюсов 3 магнитного потока, созданного статором 1; S;, - полярности полюсов 3 основной (первой) гармоники потока; n.S и , S J, - полярности второй и четвертой гармоник соответственно; стрелками с обозначениями ы, ш., U).- направления и угловые частоты вращения основной, второй и четвертой гармоник магнитного потока; в . кружочках, находящихся в пазах ротора - направления ЭДС обмотки 9 от основной г армоники поля направления ЭДС обмотки 10 от второй гармоники поля.

Обмотка 2 статора 1 образует магнитный поток, выходящий из верхнего полюса 3 и входящий в два соседних, аналогично образует магнитный поток нижний полюс 3 статора и, следовательно; южный полюс S образуется дв мя зубцами, а северный N - одним.

Магнитный поток по величине под N и S одинаков, что приводит к уменьшен ординат кривой магнитного потока по S по сравнению с N и появлению наря ду с основной четных пространственных гармоник магнитного потока, при чем первая и четвертая гармоники врщаются в одну сторону, а вторая - в

люсами 3 Hj, Пл

обратную, В обмотке 9 ЭДС в основном индуктируется, если не считать малых по величине высших пространственных нечетных гармоник, основной гармоникой потока, так как активные стороны ее находятся под разноименными полюсами N, S ив ней не индуктируются ЭДС от второй и четвертой гармоник, так как активные стороны ее находятся под одноименными поЧВ обмотке 10 индуктируется ЭДС от второй гармоники магнитного потока, так как активные стороны ее находятся под разноименными полюсами 3 п-, Sj и не индуктируется ЭДС от четвер- . той гармоники, так как активные стороны ее находятся под одноименными полюсами п. Не индуктируется также ЭДС от основной гармоники магнитного потока, так как активные стороны одинаково располагаются относительно чередзтощихся полюсов 3 N

1

1

и в каж2(- дои паре катушек ЭДС от основной гармоники потока направлены встречно. Таким образом, основная - первая гармоника магнитного потока в обмотке 9

Ь 5 а вторая гармо- в обмотке 10 - ЭДС Е,,

f,f f,f.

(11.

;(г

сел витков

где

о{11

f , - s(i)

частота пит ающего напряжения;

скольжения ротора 4 относительно гармоник потока; соответственно ЭДС пропорциональны

E,wW, ; E,()0,5Ф,,

где S -(), так как вторая гармоника магнитного потока вращается по сравнению с первой в обратную сторону и с половинной УГЛОВОЙ скоростью;

W, Wj - числа витков обмоток 9 и 10. Предполагая, что при вхождении

в синхронизм Е Е , соотношение чисел витков

3

2 s (i)

,..

U- УС lil

Wi

у г

так как 5 при входе относительно мало, то это отношение относительно велико. Так, например, если дпя микродвигателя ,25, то W,. Отсюда следует, что для размещения обмотки 9 необходимо иметь большие пазы, чем для обмотки 10, С учетом максимального значения синхронизирующего; момента M,,j.,j, момента инерции вращающихся частей Г, синхронной угловой частоты вращения электродвигателя Wg, момента нагрузки М, выражения для скольжения входа в си 1хро- низм выражение для соотношения чисел витков можно записать в виде

7/

3

4M«a«fn- )

т,.,2. AM

Iwi

4М,

При таком соотношении чисел витков ротор 4 синхронного электродвигателя запускается и синхронизируется. Действительно, при неподвижном роторе S -S -1 и из-за того, что W для анализа можно предположить О Тогда ЭДС индуктируется только в обмотке 9 и если она приложена к выпрямителю в прямом направлении, то он закорачивает обмотку 9, по ней протекает ток, взаимодействие которого с основной гармоникой потока создает пусковой асинхронный момент и ротор 4 начинает раскручиваться, т,е, обмотка 9 играет роль пусковой обмотки типа беличья клетка. Основным режимом работы является синхронный, при котором , , Ej имеет максимальное значение. В синхронном режиме по обмотке 9 протекает постоянный ток, так как по отношению к обмотке 10 она является нагрузкой, взаимодействие магнитного потока, созданного этим током с основным магнитным потоком создает синхронизирующий момент, т.е. обмотка 9 играет роль обмотки возбуждения, а обмотка 10 выступает в роли источника переменного напряжения.

По обмотке 10 протекает переменный ток, индуктируемый второй гармоникой магнитного потока, взаимодействие которых создает тормозной момент, однако он небольшой, так как скольжение -3 большое, частота fj утроенная, индуктивное сопротивление рассеяния этой обмотки большое.

ВНЮШИ Заказ 3121/52 Тираж 659.

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

угол сдвига между ве сторами ЭДС и тока мал, активная составляющая тока, пропорциональная тормозному моменту, мала, В промежуточном режиме работы 1 7 обмотки 9 и 10 работают поочередно, создавая асинхронный и синхронный электромагнитные моменты, в результате действия которых ротор 4 раскручивается в сторону синхронизма с основной гармоникой магнитного потока.

Предлагаемый электродвигатель позволяет упростить конструкцию за счет исключения специального источника переменного тока и совмещения функций пусковой обмотки и обмотки возбуждения, а функции источника переменного напряжения возложить на дополнительную обмотку.

Формула изобретения

0

Синхронньй электродвигатель с элек 5 тромагнитным возбуждением, содержа- .щий статор с трехфазной обмоткой,ротор с явными полюсами,на которых размеще- на обмотка возбуждения, подключенная через вращающийся выпрямитель к источнику переменного напряжения, размещенного на валу машины, на полюсах ротора выполнены пазы, в которых размещена дополнительная обмотка, о т- личающийся тем, что, с це- . лью упрощения конструкции, источник переменного напряжения выполнен в виде дополнительной обмотки, размещенной с шагом,в два раза меньшим полюсного шага обмотки статора, которая выполнена с числом пазов на полюс и фазу, равным 0,5, а числа витков обмоток возбуждения W и дополнительной W вьшолнены в соотношении

Wi 3

5

0

5

W

2

4Мл1акс,. «Мн ч

4м;;к с

-1,

где синхронизирующий момент; MK - момент нагрузки; I - момент инерции вращающихся

частей; U)c - синхронная угловая частота

вращения.

Подписное

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение конструкции, В синхронном электродвигателе с электромагнитным возбуждением -ротор 4 выполнен с чередующимися по окружности большими и малыми пазами с образованием больших и малых зубцов. Обмотка возбуждения 9, выполняющая роль пусковой, намотана на большие зубцы и соединена через выпрямитель 11 с источником переменного напряжения, выполненным в виде дополнительной обмотки 10, с числом полюсов второй гармоники МДС статора,намотанной на малые зубцы, при этом статор 1 имеет обмотку с числом пазов на полюс и фазу 0,5, Число витков обмоток 9 и 10 выполнено в соотношении W,/У„7,3/----- 1,.т 2 I 4МмаГс м«кс- синхронизирующий момент; М - момент нагрузки; I - момент инер1щи вращающихся частей; Wc синхронная угловая частота вращения. За счет исключения специального источника и совмещения функций пусковой обмотки и обмотки возбуждения упрощается конструкция, 1 ил (Л ю СП о: to со