Синхронный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным элск-гро двигатепям с устройство м контроля часто ты вращения и защиты и может найти при менение в различных областях нарояного хозяйства, например, в приводе исполнительных механизмов постоянной частоты вращения. Известны электроцеигатели, содержащи устройство контроля частоты вращения в вице постоянного магнита, геркона и элек ронной схемы i. Недостатком такой конструкции явга1ется наличие постоянного магната н , который является недостаточно надежным элементом, с ограниченным числом циклов коммута1Шй. Наиболее близкими к предлагаемому являются синхронные электродвигатели, содержащие ротор с зубцами, статор с полюсами, навнутренней поверхности которых выполнены зубцы, н многофазными .обмотками,, фазы которых содержат параллельные ветви, выполненные из отдельных катушек, размещенных на одноименных и диаметрально противоположных полюсах и соединенных последовательно между особой и вентилем, причем вентили в параллельных вегвях включены встречно 2. Недостатком такой коксчрукцин является то, что она не позволяет контролировать частоту врасаенкя и защиты непосредственно в двигателе, а требует установки специальных, устройств, которые выполняют эту функцию раздельно, что ограничиваете функциональные возможности двигателя. Цель изобретвин5 - расишренне функциональных возможностей путем обеспечения получения скгнала отклонения частоты вращения от синхронной, а также повышение надежностгс и упрощение конструкции. Поставленнйя цель дсюткгается -тем, что пар#1плёльные ветви фаз с ветгтнлем одаого направления соединены в две звеэды, между общими точками которых, включен резйсторвый шунт. При этом, с целью обеспечения температурной защиты двигателя, резисторный шунт выполнен в виде моста, в плечи которого включены термосопротивления, например, позисторы. Кроме того, с целью повышения чувст внтельиости температурной защиты, термосопротивления включены в противоположные плечи моста, при этом термосопротивления выполнены с температурным коэффициентом противоположного знака. На фиг, 1 представлена электрическая схема включения обмоток двигателя и резисторнсго шунта; на фиг. 2 - электрическая схема шунта в виде моста, а на фиг. 3 - электрическая схема электродвигателя и устройства измерения частоты вращения. Ситаронный электродв51гатель содержит .обмотку, каждая фаза 1, 2 и 3 которой , содержит параллапьные ветви 4 и 5, в каждой из которых включены катушки 6 и 7 и вентили и 9, включенные встречно. Параллельные ветви 4 и J5 фаз 1,2 и 3 с вентилями 8 и 9 одного направления соединены в две звезды с нулевыми точками 10 и 11, между которыми включен шунт 12. Шунт 12 может быть выполнен в вице моста 13 (фиг, 2), в плечи которого включены термосопротивления 14. Термосопротквления 14 могут быть включены в противоположные плечи моста ,13 и выполнены антиподными, т.е. с противоположно изменяющимся сопротивление при изменении температуры, Для выявления отклонения частоты вра щения от может быть использована схема контроля, содержащая усилитель 15, стабилитрон 16; транзисторный ключ 17, реле 18 с контактом 19, выпрямитель 20, переменное сопротивпедие 21, инерционное звено из сопротивления 22 и конденсатора 23, источник 24. При работе эпектродвигателя с сшкро ной скоростью на. измерительном шунте 12 имеется постоянная составляющая напряжения с пульсацией с частотой ЗОО Ш При выходе ротора электродвигателя на жесткий упор (выход из синхронизма) на измерительном шунте 12 выделяется пер м№ная составляющая напряжения, котора имеет Явно выраженную частоту 50 Гц. Увеличение переменной составляющей на шунте 12 происходит в связи с тем, что в синхронном электродвигателе всегда имеется пространственная асимметрия, а SicnetscTB e этого и маптатная, так как ЫПОЛНИТЬ электродвигатель полностью имметричным практически не удается. При выходе ротора электродвигателя а жесткий упор, токи в параллельных етвях 4 и 5 из-за различного сопротивения магнитных цепей, имеют некоторое тличие, причем проводимость магнитной епи каждого полюса изменяется по заону, определяемому колебаниями ротора, мплитуда которых зависит от жесткости пора и суммарного момента инерции нагрузки и ротора. При выходе ротора электродвигателя на жесткий упор (момент нагрузки превышает максимальный синхронный момет т двигателя) на измерительном шунте 12 появляется переменная составляющая, по величине в два-три раза большая, чем при нормальной работе электродвигателя и при асимметрии сетевого напряжения в пределах допустимых в эксплуатации велит1н. При коротком замыкании на землю, межфазном замыкании и при обрыве одной фазы питания двигателя, на измерительном, шунте 12 также появляется значительная переменная составляющая напряжения. Необходимость .выключения электродвигателя при его из синхронизма (Б приводе электрического исполнительного механизма) вь звана тем, что в режиме с затормохсенным ротором, т,е, прк нагрузке на валу, превышающей максимальный синхронный момент, развиваемый элсжтродвкгателем, возникает знакопеременный момент, который приводит к повышенному механическому износу элементов редуктора привода, и как следствие к уменьшению его срока . Следует также отметить, что в данной схеме формируется аварийный сигнал не только при выходе эл стродвигателя из синхро1щзма, но и при других аварийных ситуациях, таких как обрыв фазы 1, 2 и 3 И коротких замыканяях на землю и междуфазных, С целью обеспечения температурной защиты электродвигателя, в качестве измерительного шунта 12 может быть использован мост 13, составленный из сопротивлений, причем в одно или в два противоположных плеча моста 13 введены термосопротивле ия 14 (фиг, 2), В исходном состоянии, т.е. при работе электродвигателя в нормальном режиме, мост 13 сбалансирован и вегшчина выходного сигнала усилителя 15 меньше уровня стабилитрона 16. Выходной гранзисторный ключ 17 находится в закрытом состоянии и сигнал отключения элект родвигателя отсутствует. При увеличении температуры в обмотках или подшипниках электродвигателя сверх допустимой, величина термосопротивлений 14 изменяется, вследствие чего разбалансируется равновесие моста 13 и напряжение на выходе усилителя 15 достигнет уровня пробоя стабилитрона 16. Выходной транзисторный ключ 17 переходит в открытое состояние и реле 18 срабатывает, отключая электродви. гатель,. Аналогичное разбалансирование схемы производится при установке термосопротивлений 14 в противоположные плечи м та 13, при этом термосопротивлеь-ия 13 должны быть антиподны. Для выключения электродвигателя, при выходе его из синхронизма, контакт 19 реле 18 может б-ыть включен последовательно с измерительным шунтом 12. При размыкании контакта 19 обмотки электродвигателя обесточиваются. Предлагаемое устройство позвопя&т по лучить сигнал выхода из синхронизма электродвигателя, причем простым переключением обмоток, а также получить . сигнал при обрыве фазы электродвигагеля и при коротких замыка1шях на зелИйо н междуфазных. Предлагаемый электродвигатель позволяет расширить функциональные возможности за объединения его с устройством контроля частоты вращения к защиты, а также упростить надежность ее. Формула изобретения 1, Синхронный электродвигатель, содер жащий ротор с зубцами, статор с.пол|рсаМИ, на внутр€«ней поверхности которых выполнены зубцы, и многофазными обмоткамн, фазы которых содержат параллельные ветви, выполненные из отдельных катушек, размещенных на одноименных и диаметрально противоположных полюсах и соединенных последовательно между собой и вентилем, причем вентили в парйплельных ветвях включены встречно, о тлячающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечетшя получения сигнала отклонения частоты вращения от синхровной, а также повышения надежности н упрощения конструкции, параллельные оетви фаз с вентилем однсно направлйшя соедине 1ы в две звезды, между обпшмйточками которых включен резксгорный шунт. 2, Электродвигатель по п. 1, о т я ичающийся тем, что. с целью обеспечения текшературной зашиты двигателя, резисторный шунт вьшолнен в виде моста, в пле1И которого включены термосопротивлення, например, позисторы. 3, Электродвигатель по п. 2. о т личающийся TONj, что, с целыо повышения чувствительности температурной зашиты, термосопротквленяя мслючеяы в проткБСположные плечи моста, при этом термосопротиБлеши выполнены с температурным коэффг:цкектом противоположного энэ-ка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции NP 230644Г, кл. G 01 Р 3/56, 1S76. 2.Патент Францни № 2272519, кл. н 02 к 19/24, 1975.