Система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя

 

Предлагаемая система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя относится к области электрических машин и может быть использована в области электромеханики и электромашиностроения. Известно устройство конденсаторного однофазного двигателя, в котором обмотка ротора короткозамкнута путем заливки ротора алюминием или выполнением данной обмотки из короткозамкнутых стержней, например, изготовленных из меди и латуни [1]. Конденсаторный двигатель выпускается промышленно и применяется в сельско-хозяйственной и бытовой технике. Однако данный двигатель имеет низкие энергетические показатели. Техническим результатом предложенного устройства является повышение энергетических показателей, надежности и снижение себестоимости. Для достижения технического результата предлагается система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя, содержащего ротор и статор, отличающаяся наличием рабочей фазной обмотки ротора, являющейся обмоткой возбуждения, в цепь которой включены выпрямители, а также наличием обратной связи между током нагрузки и током возбуждения, при этом на статоре расположены пусковая обмотка и пусковой конденсатор. При этом обмотки ротора и статора выполнены из ферромагнитных проводов. Технической эффективностью предусмотренной системы является то, что однофазный синхронизированный асинхронный двигатель имеет лучшие энергетические показатели по сравнению с конденсаторным однофазным двигателем за счет наличия жесткой обратной связи между

током нагрузки и током возбуждения, что обеспечивает равномерную скорость вращения и отсутствие качаний. Повышение надежности и снижение стоимости достигается за счет выполнения обмоток статора из ферромагнитных проводов. ОСАД в тех же габаритах, что и трехфазный асинхронный двигатель, имеет те же энергетические показатели.

Предлагаемая система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя относится к области электрических машин и может быть использована в области электромеханики и электромашиностроения.

Известно устройство конденсаторного однофазного двигателя, в котором обмотка ротора короткозамкнута путем заливки ротора алюминием или выполнением данной обмотки из короткозамкнутых стержней например, изготовленных из меди и латуни [1]. Конденсаторный двигатель выпускается промышленно и применяется в сельско-хозяйственной и бытовой технике. Однако данный двигатель имеет низкие энергетические показатели.

Техническим результатом предложенного устройства является повышение энергетических показателей, надежности и снижение себестоимости.

Для достижения технического результата предлагается система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя, содержащего ротор и статор, отличающаяся наличием рабочей фазной обмотки ротора, являющейся обмоткой возбуждения, в цепь которой включены выпрямители, а также наличием обратной связи между током нагрузки и током возбуждения, при этом на статоре расположены пусковая обмотка и пусковой конденсатор. При этом обмотки ротора и статора выполнены из ферромагнитных проводов.

Существо предлагаемой системы

На фиг.1 показана система 1 - ротор, 2 - статор, 3 - рабочая фазная обмотка ротора, 4 - выпрямители, 5 - обмотка возбуждения ротора, 6 - пусковая обмотка статора, 7 - пусковой конденсатор статора, 8 - фазосдвигающий элемент.

Предложенный однофазный синхронизированный асинхронный двигатель (ОСАД), отличается тем, что рабочие обмотки ротора его фазные, в которых после пуска включаются выпрямители, и двигатель работает как синхронный за счет возбуждения выпрямленным напряжением обратной последовательности.

Энергия обратного поля в двигателе создает постоянный ток возбуждения за счет включенных в обмотки ротора выпрямителей.

Повышение энергетических показателей ОСАД осуществляется за счет использования энергии обратного поля для питания обмотки возбуждения и синхронизации двигателя, у которого в фазную обмотку ротора включены выпрямители (фиг.1).

ОСАД совмещает в себе две машины: при пуске он представляет собой асинхронный двигатель, а при работе в номинальном режиме -синхронный.

В однофазном двигателе в воздушном зазоре имеют место прямое и обратное магнитные поля. При пуске однофазный двигатель не имеет начального пускового момента, так как прямое и обратное магнитные поля создают электромагнитные моменты, действующие в противоположных направлениях.

Асинхронные двигатели с одной обмоткой на статоре не имеют пускового момента. Для получения пускового вращающегося момента необходимо, чтобы поле в воздушном зазоре двигателя было более

близко по форме к круговому, для этого на статоре располагают пусковую обмотку, которая у большинства двигателей сдвигается в пространстве на 90 электрических градусов по отношению к рабочей фазовой обмотке (фиг.1). С целью сдвига тока пусковой обмотки по отношению к току рабочей обмотки во времени последовательно с ней включают фазосдвигающие элементы.

При номинальном режиме обратное поле наводит в обмотках (контурах) токи двойной частоты, потери от которых снижают КПД и повышается уровень шума.

В ОСАД энергия обратного поля за счет включенных в обмотки ротора выпрямителей создает постоянный ток возбуждения.

Поле прямой последовательности (нагрузки) двигателя изменяется одновременно с полем возбуждения, при этом увеличивается перегрузочная способность, повышается КПД, улучшается плавность хода и практически отсутствуют качания.

Изготовление обмотки статора из ферромагнитных проводов повышает использование материалов статора.

Работа предлагаемой системы ОСАД

При пуске в ход ОСАД используется пусковая обмотка и пусковой конденсатор. В рабочем режиме конденсатор отключается, объем пусковой обмотки является частью магнитопровода двигателя.

После того как двигатель запущен происходит отключение пусковой обмотки. Наиболее целесообразным является использование в качестве отключающего элемента позистора.

В начальный момент пуска диоды выведены из схемы фазного ротора, то есть обмотки ротора замкнуты накоротко. Для включения

диодов в цепь фазного ротора в процессе запуска двигателя и для их включения в начальный момент пуска двигателя предусмотрено центробежное реле.

Предложенная конструкция двигателя предусматривает наличие двухфазной обмотки возбуждения, электрически несвязанные фазы которой располагаются на роторе с пространственным сдвигом, обеспечивающим временной сдвиг токов фаз равный 90°.

При достижении ротором скорости, близкой к синхронной, происходит срабатывание центробежного реле и разрыв перемычек, шунтирующих диоды. При этом в обмотках ротора токи протекают только в течении одного полупериода, таким образом токи фаз ротора имеют постоянные составляющие.

Постоянные составляющие имеют и МДС фаз, и результирующая МДС всей роторной обмотки (соответственно постоянную составляющую имеет магнитный поток, создаваемый этой обмоткой).

При взаимодействии постоянной составляющей магнитного потока ротора и магнитного потока создаваемого обмоткой статора происходит втягивание в синхронизм.

В установившемся синхронном режиме в ОСАД имеется жесткая обратная связь между нагрузкой на валу и потоком возбуждения, так как прямая последовательность не может измениться без изменения обратной последовательности - тока возбуждения ОСАД. Высокая равномерность хода двигателя - одно из важных преимуществ синхронизированного двигателя.

ОСАД обладает высокими энергетическими показателями, постоянством частоты вращения, при работе не требует источника постоянного тока для обмотки ротора. ОСАД отличается от обычного

однофазного асинхронного двигателя наличием выпрямителей в цепи фазного ротора.

Предлагаемая система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя предусматривает вариант системы при использовании серийного трехфазного синхронного двигателя с фазной обмоткой ротора, работающего в однофазном режиме.

Технической эффективностью предусмотренной системы является то, что однофазный синхронизированный асинхронный двигатель имеет лучшие энергетические показатели по сравнению с конденсаторным однофазным двигателем за счет наличия жесткой обратной связи между током нагрузки и током возбуждения, что обеспечивает равномерную скорость вращения и отсутствие качаний. Повышение надежности и снижение стоимости достигается за счет выполнения обмоток статора из ферромагнитных проводов. ОСАД в тех же габаритах, что и трехфазный асинхронный двигатель, имеет те же энергетические показатели.

Источники использованной информации

1. Справочник по электрическим машинам. Т.1. Энергоиздат. 1988 г.

1. Система однофазного синхронизированного асинхронного двигателя, содержащего ротор и статор, отличающаяся наличием рабочей фазной обмотки ротора, являющейся обмоткой возбуждения, в цепь которой включены выпрямители, а также наличием обратной связи между током нагрузки и током возбуждения, при этом на статоре расположены пусковая обмотка и пусковой конденсатор.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что обмотки ротора и статора выполнены из ферромагнитных проводов.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области электромашиностроения и предназначена для реализации в синхронных машинах с бесщеточным возбуждением, в частности, в генераторах дизель-электрических агрегатов резервного питания атомных электростанций и генераторах агрегатов автономных электроустановок

Бесконтактный асинхронный крановый электродвигатель с магнитомягким фазным роторомотносится к оптико-электронным устройствам и может быть использовано в системах автоматического управления с высокой динамикой исполнительных органов

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к регулируемым электроприводам переменного тока, и может использоваться для минимизации потребляемого тока статора при питании асинхронного электродвигателя с фазным ротором от преобразователя частоты.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к пусковым системам газотурбинных двигателей
Наверх