Электрическая машина пременного тока Советский патент 1987 года по МПК H02K17/24 

2f,

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно - к машинам трехфазного переменного тока с фазным ротором, подключенным к сети.

Цель изобретения - повышение КПД машины.

На фиг. 1 представлена электрическая схема машины; на фиг. 2 - токораспре- деление в схеме машины для одной из фаз; на фиг. 3 - механические характеристики машины.

Машина содержит трехфазную обмотку статора 1 и трехфазную обмотку ротора 2, соединенные пофазно по автотрансформаторной схеме через контактные кольца 3. В каждой фазе обмотки статора содержатся последовательные ветви 4 и 5. Катушки последовательных ветвей расположены под всеми полюсами 6-9 (на фиг. 1 представлена в качестве примера четырехполюсная машина, содержашая две последовательные ветви в каждой фазе), причем полярности 20 обеспечивает высокий КПД предлагаемой

ный момент Моп при , где f - частота сети, р - число пар полюсов обмотки статора 1.

Моменты Мин и Моп действуют в направ- 5 лении вращения ротора 2. При скоростях

в пределах 2-i- машина работает в

асинхронном режиме, под действием синхро- низируюш,их моментом Мпп и Моп, которые

имеют ту же физическую природу, но являются пульсируюш,ими. Пульсации моментов Мпп, Моп согласованы так, что суммарный синхронизируюш,ий момент Мс Mm. -j-Mon - постоянный по величине и направJ5 лению, т. е. в машине реализован внутренний каскад двух синхронных машин. О наличии каскада свидетельствует отсутствие биений токов статора и ротора в рабочем диапазоне нагрузок машины. Эта особенность (наличие внутреннего каскада)

полюсов чередуются. Ответвления 10-12 на всех фазах обмотки статора 1 выполнены в точках соединения последовательных ветвей 4 и 5. Работа машины осуш,ест- вляется на принципе взаимодействия вра- шаюшихся магнитных полей статора и ротора.

При подключении машины к сети по обмоткам статора 1 и ротора 2 протекают симметричные трехфазные токи частоты

25

машины.

Кроме синхронных моментов, в асинхронном режиме в машине действуют асинхронные моменты, возникаюш,ие при взаимодействии полей Ф 1л, Ф10 и Ф2п, созданных токами основной частоты, с токами частоты прямого и обратного скольжения, индуктированными полями Ф 1„ и Ф „п в роторе 2, а полем Ф 2« - в статоре.

Механическая характеристика машины

которые создают враш,аюш,иеся поля п представлена на фиг. 3. При холостом ходе

скорость , но . При рабочих нагрузках она меняется, причем в некотором диапазоне нагрузок около 0,2-0,3 М имеет место «промежуточный синхронный режим, при дальнейшем увеличении нагрузсети,

статора 1 и ротора 2.

Обмотки статора 1 и ротора 2, как вид но из фиг. 2, соединены по схеме понижающего автотрансформатора. Ток I протекает в ветви 4 обмотки статора I до

45

разветвлении, ток I| - в последователь- 5 ки (основной рабочий диапазон) скорость ной ветви 5, Ii - ток обмотки ротора 2. Направления токов показаны на фиг. 2 для некоторого момента времени. Синусоидальные токи в нижней 4 и верхней 5 ветвях обмотки статора 1 сдвинуты по фазе на угол, близкий к 180°. Эти токи при тивно-индуктивной нагрузке находятся практически в противофазе. Такое токораспреде- ление характерно для понижающего автотрансформатора.

Токи Ii во всех фазах машины создают прямое вращающееся поле на статоре I Ср1п, токи I l - обратное вращающееся поле Ф10. Ток Ь, протекающий в обмотке ротора 2, создает вращающееся поле Ф 2rt.

Поля Ф 1„ и Ф 2л вращаются синхронно и создают постоянный по величине и направлению электромагнитный момент. Машина обладает пусковым моментом Мпп.

Под действием его ротор начинает вращаться в направлении вращения поля Ф щ. Момент Мпп действует в направлении вращения поля Ф |„ и является синхронным при частоте вращения . Взаимодействие полей Ф10 и Ф 2л создает синхронплавно снижается, характеристика мягкая, напоминает механические характеристики двигателей постоянного тока возбуждения. Изменение количества витков на ветвях 4 обмотки статора 1 и жесткость характе- ак- 40 ристики можно менять в значительных пределах. Характеристики типа кривых на фиг. 3 требуются для транспортных механизмов, вентиляторов, подъемников и т. п. Для указанных механизмов машина может быть применена вместо двигателей постоянного тока.

По сравнению с известной предложенная машина обладает расширенными функциональными возможностями за счет обеспечения асинхронного режима работы и повышенным КПД.

50

55

Формула изобретения

Электрическая машина переменного тока, содержащая трехфазную обмотку на статоре, выполненную из катушек с ответвлениями, к которым подключена трехфазная обмотка ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД машины, обмот

обеспечивает высокий КПД предлагаемой

ный момент Моп при , где f - частота сети, р - число пар полюсов обмотки статора 1.

Моменты Мин и Моп действуют в направ- лении вращения ротора 2. При скоростях

в пределах 2-i- машина работает в

асинхронном режиме, под действием синхро- низируюш,их моментом Мпп и Моп, которые

имеют ту же физическую природу, но являются пульсируюш,ими. Пульсации моментов Мпп, Моп согласованы так, что суммарный синхронизируюш,ий момент Мс Mm. -j-Mon - постоянный по величине и направлению, т. е. в машине реализован внутренний каскад двух синхронных машин. О наличии каскада свидетельствует отсутствие биений токов статора и ротора в рабочем диапазоне нагрузок машины. Эта особенность (наличие внутреннего каскада)

5

машины.

Кроме синхронных моментов, в асинхронном режиме в машине действуют асинхронные моменты, возникаюш,ие при взаимодействии полей Ф 1л, Ф10 и Ф2п, созданных токами основной частоты, с токами частоты прямого и обратного скольжения, индуктированными полями Ф 1„ и Ф „п в роторе 2, а полем Ф 2« - в статоре.

Механическая характеристика машины

Формула изобретения

Электрическая машина переменного тока, содержащая трехфазную обмотку на статоре, выполненную из катушек с ответвлениями, к которым подключена трехфазная обмотка ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД машины, обмотка статора выполнена во всех фазах из последовательно соединенных ветвей, катушки каждой последовательной ветви расположены под всеми полюсами статора, а ответвления выполнены в точках соединения последовательных ветвей.

фиг. г

м

-А/

Фиг. 5

Изобретение относится к электротех нике. Цель изобретения - повышение КПД машины. Машина содержит трехфазную обмотку статора 1 и трехфазную обмотку ротора 2, соединенные пофазно по автотрансформаторной схеме через контактные кольца 3. В каждой фазе обмотки статора содержатся последовательные ветви 4 и 5. Катушки последовательных ветвей расположены под всеми полюсами 6-9, причем полярности полюсов чередуются. Ответвления на всех фазах обмотки статора 10-12 выполнены в точках соединения последовательных ветвей. 3 ил. (Л оо со 05 О5 ел

Составитель В. Трегубое

Редактор В. ДанкоТехред И. ВересКорректор Л. Бескид

Заказ 3811/52Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретении и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4