Электрическое устройство для вращения машин-орудий Советский патент 1936 года по МПК H02K3/20 H02K41/00 

- В основном авторском свидетельстве № 42629, выданном на имя П. А. Фридкина, описано устройство для приведения вовращение машин-орудий, согласно которому исполнительный или трансмиссионный орган рабочей машины, являющийся одновременно ротором электродвигателя, приводится во вращение многофазным магнитным полем дугового электрического статора накладки.

Сущность настоящего зависимого авторского свидетельства, выданного на имя того же лица, заключается в том, что на концах такого дугового статора устраивается определенное число добавочных пазов, в которых размещаются особые компенсационные обмотки, присоединяемые определенным образом к основной обмотке дугового статора, дающего движущееся магнитное поле.

Назначение этих добавочных пазов на концах дуговбго статора с заложенньши в них компенсационными обмотками троякое:

1)довести дону..чя или до значений, близких к нулю, несимметрию фазовых токов дугового статора;

2)устранить торможение, которому подвергается под концами дугового статора вращаемый им орган рабочей машины и которое ведет к отклонениям скорости машины от расчетной, а также и к повышенньш электрическим цотер/пм скольжения;

3) понизить в зазоре на концах дугового статора магнитную индукцию, квадрату которой пропорциональны особые электрические потери, возникающие в элементах беличьей клетКи машины при входе их под концы дугового статора и прекращающиеся лищь на некотором расстоянии от этого входящего конца статора.

Ниже дается более подробное обтряс-нение всего из юженн-ого.

На,; чертеже фиг. 1 изображает в развернутом виде трехфазный дуговой статор без компенсационных обмоток; фиг. 2--ТО же, что на фиг. 1, но с компенсационными обмотками; фиг. 3 и 4- формы выполнения указанных компенсационных обмоток.

Как уже отмечено выще, на фиг. 1 показан R виде примера развернутый по прямой линии трехфазный дуговой статор с четырьмя полюсными делениями и с числом назов на полюс-фазу q 2. Общее число пазов такого,, статора должно, как известно, быть равно Q qm 2р 2 3 -4 24

Условные обозначения фаз и направлений токов даны на фиг. 1. . Чтобы проследить все изменения магнитного поля, которые происходят в таком дуговом статоре, период Т переменного тока (для 50-периодного тока этот период 7 0,02 сек.) разбит на шесть отрезков. Число этих отрезков взято равным шести в связи с тем, что при трехфазном токе направление токов и магнитных потоков всех трех фаз сохраняется одним и тем же, именно в течение Т 60°, и последовательbо

ные изменения, которые нужно проследить, будут иметь место через интервалы в 60 (здесь всюду имеются в виду электрические градусы), Чтобы, однако, не усложнять анализа изменения магнитны : полей под концами дугового статора мгновенными нулевыми значениями тока и потока той или иной фазы, они выключены из рассмотрения и, таким образом, окончательно изображены на фиг. 1, так же как и на фиг. 2, токи и магнитные поля рассматриваемого- статора в следующих последовательных интервалах: от 0° 01 до 59 59; от 60° 01 до ПЭ 59; от 120° ОГ до 179 59 и т. д.

В течение каждого такого отрезка периода направление ток1)В и магнитных потоков всех трех фаз не претерпевает изменений и,- наоборот, переходя от одного такого отрезка периода к другому последовательному отрезку периода, поочередно дает изменение направления тока и потока одной из трех фа.н.

Из фиг. 1 видно, чтр на концах дугового статора трехфазная обмотка его, обрываясь, переходит в однофазную. Для взятого в виде примера дугового статора, как впрочем-и для всякого дугового статора с четным числом полюсных делений, однофазными являются крайние плечи фаз /-и //, обозначенные на фиг. 1 цифрами 1, 2 для фазы / и цифрами 23, 24 для фазы //. Как намагничивающий-, так и рабочий ток этих однофазнйх частей обмотки, если их рассматривать отдельно, будут больше, чем в остальной трехфазной части обмотки: намагничивающий ток, как известно, в 1,5 раза, а рабочий ток- в раз. Каждая такая однофазная часть обмотки па конце статора не работает, однако, отдельно, а последовательно включена в остальную- трехфазную часть обмотки

фазы, составляя от нее - - -длявзяп Л

того нами в виде примера статора (всего в каждой его фазе четыре катушечных плеча, из которых одно у каждой из фаз/и //-однофазное). Вследствие этого намагничивающий ток каждой из фаз I и II может быть больше, чем ток в фазе ///-целиком трехф-азной-только в

; l+1-f 1+1,5

4 раз, а рабочий--ток - только в

1 + 1-fi +

раз (все для взятого примера статора). Так как число катушечных плеч в одной фазе равно числу полюсных делений 2/7, а одно из таких плеч, расположенное на самом конце статора и составляющее часть всего числа плеч

фазы, не имея смежных обмоточных плеч других фаз, становится однофазным, то в общем виде, т. е. для любого дугового статора будут иметь место следующие соотношения намагничивающих и рабочих токов в фазах обмотки

J Vi 2р-1+1,5

0.5

1 +

..

2/7 2/7

|J4II

IJ-IH

/,

0,73

и

Л JLi г V

2/7

2;

Mil

Обратимся теперь к фиг. 2, где тот же взятый статор снабжен компенсационными обмотками, обозначенными через К -Ki и Кп - Ki.

Обмотка К - К , состоящая как и обмотка , из определяемого нижеприводимой формулой числа проводников, включается последовательно с фазой /, а обмотка Ки - Кп - последовательно с фазой //, т. е. каждая ком-х пенсационная обмотка на конце статора присоединяется последовательно к той фазе, к которой эта компенсационная обмотка примыкает. Это последовательное включение производится так, чтобы направление тока в пазу у проводников

компенсационной обмотки совпало с направлением тока концевого плеча той фазы, к которой компенсационная обмотка присоединяется и которую она дополняет определенным числом проводников.

Пусть основное число проводников одной из двух фаз /и Я будет N, а добавочно присоединяемое ккаждой из этих фаз число компенсационных проводников-Д Я. Последние, будучи последовательно включенными в свои концевые фазы и снижая этим индукции, даN-4- N

ваемые этими фазами, в

раз и

N

раз.

одновременно увеличивая в д.

общее число проводников каждойиз этих фаз, тем самым резко снижают более,

чем в ( ) раз намагничивающий

ток этих фаз, ибо, как известно,

LLL Р

I-- от Кг v

где AW- величина, в CBOIQ очередь пропорциональная при насыщениях в магнитной цепи более, чем первой степени индукции в этой цепи. Если иметь в виду только квадратичную, а не более резкую зависимость уменьшения 1 при увеличении N, то достаточное количество компенсационных проводников для-доведения до нуля несимметрии намагни-чивающих токов составит в долях к основному числу витков фазы / или фазы //, как это нетрудно понять из всего вышеизложенного

0.5 2р

Те же компенсационныеобмотки снижают своим добавочным реактивным и омическим СО-противлением еш.е и весь фазовый ток каждой из двух концевых фаз.

В результате несимметрия фазовых токов дугового статора доводится такими компенсационными обмоткакш до нуля или до значений, (лизких к нулю.

В отношении выполнения компенсационнымиобмотками толькоЧТО рассмотренной здесь функции, принципиально возможно было бы разместить их и не в особых отдельных- добавочных пазах на концах статора, но в таком случае пришлось бы углубить некоторые-основные пазы пакета дугового статора или же допустить другие конструктивные и эксплоатационные ненормальности, неизбежные при размещении основной и компенсационной обмоток в одних и тех же пазах.

Обратимся теперь ко второй функции, для которой предназначены те же компенсационные обмотки, но размещенные именно в отдельных добавочных пазах на концах дугового статора.

Из магнитных полей дугового статора, представленных на фиг 1, видно, что на концах статора входящий или выходящий здесь магнитный поток, изменяясь во времени, захватывает по дуге статора не одну и ту же длину в каждую шестую часть периода Т, т. е. полю сное деление т, образующееся на концах статора, но остается постоянным за полупериод или за целый период в то время, как полюсное деление в остальной 1асти статора неизменно и обусловлено как известно, расстоянием между смежным.и. плечами одной и той же фазы, токи которых взаимно обратно направлены. Без добавочных пазов и без магнитодвижущей силы заложенных здесь проводников компенсационной обмотки полюсное деление на концах дугового статора имеет в отдельные отрезки полупериода переменного тока следующие значения (фиг, 1):

- : - в течение одни 60°;

-- - в течение вторых 60°;

т - в течение третьих 60°.

-Среднее значение т за полупериоддяли за целый период равно, таким образом;

. --3-.

Затормаживание ротора, которое получается отсюда под концами дугового статора, приводит кпадению скорости

машины и к повышенным потерям скольжения.

Обратимся теперь к фиг. 2, где взятый дуговой статор снабжен по кояца.у компенсационными обмотками К - Ki и ЛГп - АГи , каждая из которых на своем конце размещена, в q добавочных пазах и соединена с основной обмоткой так, как это было уже указано и как это представлено на фиг. 2. Добавочная магнитодвижущая сила размещенной в q добавочных пазах компенсационной обмогки, ток которой имеет в этих пазах то же направление, что и в .примыкающем к ней концевом плече основной

обмотки, расширяет на (j4 -о полюсное деление конце дугового статора, .и это полюсное деление получает следующие значения в последовательные отрезки полуЪериода реременного тока (фиг. 2):

.. t - в, течение одних 60°;

--7 - в течение вторых 60; т - в течение третьих 60°.

3

Среднее значение т/,, за полупериод или же за целый период рэвно здесь таким образом:i

-- L (-:„- J - 4 ,

3 3

Ротор не т.ормозится поэтому здесь под концами дугового статора, и это приводит машину к ее расчетной скорости и к расчетным потерям скольжения. Итак, выполнение компенсационной обмоткой рассматриваемой второй функции несовместимо ни с каким иньГм размещением этой обмотки, кроме как в добавочных пазах на конце статора, что как раз согласуется с копструктирными и с эксплоата,ци оннымн удобствам и такого именно раздельного от основной обмотки размещения компенсационной обмотки;/

Обратимся теперь к третьей функции, для которой предназначены те же компенсационные обмотки.

- При рассмотрении этих обмотоь п ка честве фактора, устраняющего несимметрию в фазовых токах дугового статора, уже было указано, что оци ослабляют магнитные потоки фаз, в которые они включены.

Увеличивая компенсационными цроводниками в добавочных q пазах сред32

нее значение - в -уо- -о 1 /а раза, т. е. расщиряя во столько же раз до этого ослабленный к тому же этими пронодииками магнитный поток, мы повторно снижаем индукцию на концах статора, .квадрату которой пропорциональны особые электрические потери, имеющие место в элементах роторной зоны машины при входе их под конец дугового статора. Для компенсационной обмотки совершенно безразлично, в ферромагнитной или в электропроводниковой среде роторной зоны машины имеют место эти особые электрические потери. В обоих случаях они пропорциональны квадрату индукции на входящем конце статора, которая, однако, снижается компенсационной обмоткой, вследствие чего независимо от природы этих потерь они резко снижаются этой обмоткой.

Компенсационные обмх)тки /Ci - Ki и К - Км могут иметь выполнение, как в виде кольцевой обмотки фиг. 4, так и в виде барабанной или катушечной обмотки фиг. 3.

Предметизобретения.

Форма выполнения устройства для приведения во вращение машин-орудий по авторскому свидете.иству № 42629, отличающаяся тем, что дуговой статор,с целью уменьшения добавочных потерь, снабжен по своим краям добавочными паза.чи числом, равньш числу пазов на полюс и фазу, и р змещепной в них компенсационной обмоткой, выполненной по типу кольцевой или барабанной обмотки„ включенной последовательно с рЯлТ,ом лежащими фазами и намотанной так, чтобыток в проводниках компенсационной обмотки имел в указанных пазах то же направление, что и в примыкающих к ним пазах плеча фазы основной обмотки.

к зависимому авторскому свидетельству П. А. Фридкина № 48765

мЙГ/ГрЖЯ

( Г ,Г) r(i () 8) «)

Jy v---. V V У ,

л А; ФигЕ

fz Л - .У| , -.

, ((( ()7)(x () )|() ) ( ( («ЗЗ

(х(х()(

iKVg.m ( (jt) J) j) ( V ,де1 }вДГй(

kjatmaебунотмх

Hofpaiataat mo, «ляс;HuyaSasauf аятжиж:

-Ixft fcp.«-l- fqt

«-&4n,wi,fc|t.0-ii«.flv

f-(rrffimif f- - (f49it fft.

|( (х (Г7) и)

I3€I )j) v() 1

зависимому авторскому свидетельству П. А. Фридкина

№48765

ФиГ

Фиг4