Асинхронный двигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K17/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах, требующих широкий диапазон регулирования частоты вращения и хорошие пусковые характеристики.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с улучшенными пусковыми характеристиками.

Цель достигается размещением второго короткоззмкнутого ротора, расположенного концентрично относительно первого, оси пазов второго и первого роторов совпадают, причем пазы второго ротора имеют меньше сечение, чем первого.

Асинхронный двигатель с регулируемой частотой вращения и улучшенными пусковыми характеристиками (см. фиг. 1, 2) содержит магиитопровод статора 1 с пазами 2 на внутоенней и 3 внешней цилиндрических

поверхностях, в которых размещена трехфазная тороидальная обмотка 4. Магнитный шихтованный шунт 5, размещенный на внешней цилиндрической поверхности пакета статора имеет пазы 6 на внутренней поверхности, оси которых совпадают с осями пазов статора.

Обмотка подмзгничивания 7 тороидального типа размещена в пазах б магнитного шунта и на внешней поверхности корпуса с внутренними выступами 8. В расточке пакета статора размещен ротор 9.

Ротор выполнен в виде двух коротко- замкнутых роторов 10 и 11, расположенных концентрично между поверхностью первого ротора 11 и внутренней поверхности второго ротора 10 расположен промежуточный цилиндр 14 из немагнитного сплава, оси пазов второго 13 и первого 12 роторов совпадают. Пазы второго ротора имеют меньшее сечение, чем nepi/ого. Обмотка второго

00

W

сл о

ротора 15 выполнена из латуни или бронзы, первого 16 - из меди,

На фиг. 1 показано, что обмотка подмаг- ничивания 7 подключена к блоку управления 17, на который поступает сигнал на точку потребляемым асинхронным двигателем, с трансформатора тока 18 и сигнал управления. .

Блок управления (см. фиг. 3) включает в себя измерительный орган 19, на который поступают сигналы от трансформатора тока 18, управляющий сигнал Uynp и от блока эталонных напряжений 20; блок эталонных напряжений 20; усилитель 21, в котором усиленный сигнал с выхода измерительного органа поступает в обмотку подмагничивэ- ния7, с целью повышения быстродействия выполнен на полупроводниковых элементах. Схемы измерительного органа 19, блока эталонных напряжений 20, и усилителя 21 общеизвестны.

Асинхронный двигатель с регулируемой частотой вращения работает следующим образом.

При включении двигателя е сеть (пуск) потребляемый обмоткой (4) статора ток значительно превосходит номинальный ток двигателя. В результате этого сигнал с трансформатора тока 8 поступает на блок управления 17 и ток в обмотке подмагничи- вания 7 возрастает.

Магнитный шунт при этом насыщается и поток , а .

Увеличение рабочего магнитного потока ФраЬ, ведет к тому, что значительно возрастает поток ,замыкающийся через ярмо первого 11 магнитопровода ротора, т.к. ярмо второго 10 ротора имеет такой размер, при котором в режиме минимального тока в обмотке подмагничивэния 7, а значит и , поток Фт, замыкающийся через него полностью, его насыщает, т.е. . Увеличение потока Фг при пуске двигателя ведет к тому, что наблюдается, вследствие значительного превышения реактивного сопротивления короткозамкнутой обмотки 16 над реактивным сопротивлением короткозамкнутой обмотки 15, значительное превышение тока в обмотке 15 над током в обмотке 16, т.е. аналогично двигателю с двойной беличьей клеткой 1,

Таким образом в момент пуска двигателя имеет большой пусковой момент {М пуск.), т.к. он обусловлен взаимодействием рабочего магнитного потока с током обмотки 15, имеющим большое сопротивление, и -меньшую величину потребляемого (пускового) тока, т.к. двигатель обладает повышен0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ным активным сопротивлением ротора (см. фиг. 4).

По мере разгона ротора величина потребляемого тока статором двигателя уменьшается, сигнал с трансформатора тока 18 уменьшается и ток в обмотке подмаг- ничивания 7 падает,

При этом магнитная цепь шунта ненасыщена и , а . Магнитный поток в роторе, т.к. и имеется промежуточный цилиндр, замыкается в основном через ярмо второго(10) ротора (Ф1). Т.е. в режиме минимальной нагрузки момент создается взаимодействием рабочего магнитного потока с током, протекающим по короткозамкнутой обмотке (15), имеющим большое активное сопротивление.

Двигатель имеет механическую характеристику Ml (СМ. фИГ. 4), у КОТОРОЙ Мтэх сдвинут вправо, как для двигателя с повышенным активным сопротивлением ротора и работает со скольжением Si.

При подаче на блок управления 17 сигнала (Uynp возрастает) ток в обмотке под- магничивание 17 возрастает. Это ведет к увеличению магнитного сопротивления шунта 5 и как следствие к уменьшению Фщ и увеличению ФраЬ. Т.к. в режиме 10п-пп(п, Фг-тах, то увеличение раб ведет к увели-, чению , замыкающегося через ярмо первого 15 ротора. Поэтому в создании электромагнитного момента в двигателе начинает участвовать короткозамкнутая обмотка 16, имеющая малое активное сопротивление. Это говорит о том, что механическая характеристика начинает смещаться влево в сторону уменьшения скольжения и частота двигателя возрастает.

Для случая . а значит и максимального тока в обмотке подмагничива- ния, механическая характеристика имеет вид М2, а скольжение при этом равно S2, т.к. , , т.е. момент ббус- ловлен взаимодействием магнитного потока с токами короткозамкнутой обмотки 16 имеющим малое активное сопротивление. При этом явление перераспределения тока как при пуске не наблюдается, т.к. частота ЭДС и тока в обмотках ротора (f2) мала, а значит и малы реактивные сопротивления и их роль оказывается незначительной.

Учитывая, что в прототипе при изменении тока е обмотки подмагничивания изменяется максимум электрического момента при неизменном (, см. фиг. 5), а в изобретении изменяется в основном 5кр при малом изменении величины максимума электромагнитного М, регулирования частоты вращения (Si-S2) в предлагаемом устройстве значительно шире, чем в прототипе.

Таким образом, изобретение позволяет путем выполнения двух роторов, расположенных концентрично относительно друг друга и имеющих между ними промежуточный цилиндр из немагнитного сплава, выполнением пазов второго ротора меньшим сечением, чем первого, обмотка которого изготовлена из латуни или бронзы, расширить диапазон регулирования частоты вращения двигателя и улучшить пусковые характеристики.

Формула изобретения Асинхронный двигатель, содержащий магнитопровод статора с пазами на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях, в которых размещена трехфазная тороидальная обмотка, магнитный шихтованный шунт, размещенный на внешней цилиндрической поверхности пакета статора с пазами на внутренней поверхности, оси которых совпадают с осями пазов статора с размещенной в них тороидальной обмоткой

подмагничивания, и короткозамкнутой ротор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения двигателя и улучшения пусковых характеристик, имеется второй

короткозамкнутый ротор, расположенный концентрично относительно первого, между внешней поверхностью первого ротора и внутренней поверхностью второго ротора расположен промежуточный цилиндр из немагнитного материала, оси пазов второго и первого роторов совпадают, причем пазы второго ротора имеют меньшее сечение, чем первого, обмотка второго ротора выполнен из латуни или бронзы, первого - из

меди.

Использование: электротехника, асинхронный двигатель. Сущность изобретения: асинхронный двигатель содержит магнито- провод статора 1, трехфазную тороидальную обмотку 4, магнитный шихтованный шунт 5, тороидальную обмотку подмагн-ичи- вания 7. два короткозамкнутых ротора 10 и 11 и промежуточный цилиндр 14. Магнито- провод статора имеет пазы на внутренней и внешней поверхностях. Магнитный шунт размещен на внешней поверхности статора и имеет пазы 6 на внутренней его поверхности. Второй короткозамкнутый ротор 10 расположен концентрично относительно первого 11. Промежуточый цилиндр 14 из немагнитного сплава размещен, между двумя роторами. Пазы второго ротора имеют меньшее сечение, чем первого. Оси пазов роторов совпадают. Обмотка первого ротора выполнена из меди, второго - из латуни или бронзы. 5 ил.

3

Фиг 1

и

ТР

Ги4 « .-

{.

/г

(

М -Н о; ff / z h $:$ t

#.

wC

/7

I

Щ

) Zt &

tGGSCBI

V2 vKpa Oi

,.1SKP,S

%г ч

L Zan3 Zonf

Mi

Mem

i S

иг s