Синхронный электродвигатель с электромагнитным возбуждением

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - упрощение конструкции, В синхронном электродвигателе с электромагнитным возбуждением -ротор 4 выполнен с чередующимися по окружности большими и малыми пазами с образованием больших и малых зубцов. Обмотка возбуждения 9, выполняющая роль пусковой, намотана на большие зубцы и соединена через выпрямитель 11 с источником переменного напряжения, выполненным в виде дополнительной обмотки 10, с числом полюсов второй гармоники МДС статора,намотанной на малые зубцы, при этом статор 1 имеет обмотку с числом пазов на полюс и фазу 0,5, Число витков обмоток 9 и 10 выполнено в соотношении W,/У„7,3/----- 1 ,.т 2 I 4МмаГс м«кссинхронизирующий момент; М - момент нагрузки; I - момент инер1щи вращающихся частей; Wc синхронная угловая частота вращения. За счет исключения специального источника и совмещения функций пусковой обмотки и обмотки возбуждения упрощается конструкция, 1 ил (Л ю СП о: to со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 H 02 К 19/12

OflNCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ . :, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3922353/24-07 (22) 05.07.85 (46) 23.07.87. Бюл. N- 27 (71) Казанский авиационный институт им. А.H.Òóïoëåâà (72) P.À.Хуснутдинов, С.M.Çîðèí и Ш.М.Нигматуллин (53) 621 ° 3!3.323(088.8) (56) Брускин Д.Э,, Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины

M. Высшая школа, 1979, ч. 2, с. 103.

Там же, с. 50. (54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — упрощение конструкции. В синхронном электродвигателе с электромагнитным возбуждением ротор 4 выполнен с чередующимися по окружности большими и малыми пазами с образованием больших и малых зубцов. Обмотка возбуждения

9, выполняющая роль пусковой, намотана на большие зубцы и соединена через.выпрямитель 11 с источником переменного напряжения, выполненным в виде дополнительной обмотки 10, с числом полюсов второй гармоники МДС статора,намотанной на малые зубцы, при этом статор 1 имеет обмотку с числом пазов на полюс и фазу 0,5.

Число витков обмоток 9 и 10 выполнено в соотношении 1)„,11) 3/----- (14М макс

2 Тес

IIÌн — †††-) — 1, где Мнн„„, — синхрониэи- . макс рующий момент; M< — момент нагрузки;

I — момент инерции вращающихся частей; пасв синхронная угловая частота вращения. За счет исключения специального источника и совмещения функций пусковой обмотки и обмотки возбуждения упрощается конструкция. 1 ил

35 где f — частота питающего напряжения; (11 (11

S,,S — скольжения ротора 4 относительно гармоник потока; соответственно ЭДС пропорциональны

Е„слЖ,fS Ф;;

Е1со М й(3-2S" ) О, 5Ф„, где S — (3-2S 1), так как вторая гар

45 вращается по сравнению с первой в обратную сторону и с половинной угловой скоростью; — числа витков обмоток 9 и 10, 60 Предполагая, что при вхождении в синхронизм Е =Е соотношение чи2 сел витков

1

13256

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к конструкции синхронного электродвигателя с электромагнитным возбуждением.

Цель изобретения — упрощение кон5 струкции синхронного электродвигателя, На чертеже представлен трехфазный четырехполюсный синхронный электродвигатель с электромагнитным возбуждением.

Синхронный электродвигатель состоит из шестипазового статора 1 с обмоткой 2, намотанной на полюса 3 и соединенной в звезду, явнополюсного шихтованного ротора 4 с чередующимися по окружности основными 5 и дополнительными 6 пазами, образующими соответствующие зубцы 7 и 8, причем чи20 сло пазов 5 и 6 одинаково и равно числу полюсов 3 двигателя. Обмотка 9 возбуждения намотана на зубцы 7 и соединена с дополнительной обмоткой 10, намотанной на зубцы 8 через двухполупериодный мостиковый выпрямитель

II вращающийся вместе с ротором 4.

На статоре 1 в кружочках крестиками и точками показаны направление тока в фазах С„-С статорной обмотки 2;.

И, S — - полярности полюсов 3 магнитного потока, созданного статором 1;

N„, SI — полярности полюсов 3 основной (первой) гармоники потока; п,S и n S — полярности второй и четвертой гармоник соответственно; стрелками с обозначениями w„, cu (ы — направления и угловые частоты

4 вращения основной, второй и четвертой гармоник магнитного потока; в кружочках, находящихся в пазах ротора — направления ЭДС обмотки 9 от основной гармоники поля направления

ЭДС обмотки 10 от второй гармоники поля.

Обмотка 2 статора 1 образует магнитный поток, выходящий из верхнего полюса 3 и входящий в два соседних, аналогично образует магнитный поток нижний полюс 3 статора и, следовательно; южный полюс S образуется двумя зубцами, а северный N — одним.

Магнитный поток по величине под N u

S одинаков, что приводит к уменьшению ординат кривой магнитного потока под

S I1o сравнению с N и появлению наряду с основной четных пространственных гармоник магнитного потока, причем первая и четвертая гармоники вращаются в одну сторону, а вторая — в

29 2 обратную. В обмотке 9 ЭДС в основном индуктируется, если не считать малых по величине высших пространственных нечетных гармоник, основной гармоникой потока, так как активные стороны ее находятся под разноименными полюсами N, S„ и в ней не индуктируются ЭДС от второй и четвертой гармоник, так как активные стороны ее находятся под одноименными полюсами 3 и, и+.

В обмотке 1О индуктируется ЭДС от второй гармоники магнитного потока, так как активные стороны ее находятся под разноименными полюсами 3 и

S и не индуктируется ЭДС от четвер2 той гармоники, так как активные стороны ее находятся под одноименными полюсами и<. Не индуктируется также

ЭДС от основной гармоники магнитного потока, так как активные стороны одинаково располагаются относительно чередующихся полюсов 3 N, S è в каждой паре катушек ЭДС от основной гармоники потока направлены встречно.

Таким образом, основная — первая гармоника магнитного потока в обмотке 9 индуктирует ЭДС Е„, а вторая гармоника ф1 =0,5 Ф, в обмотке 10 — ЭДС Е1 с частотами

W1 3 — — 1

2S < 1 так как S при входе относительно (11 мало, то это отношение относительно велико. Так, например, если для микродвигателя S -0,25, то W,/W =5. От5629 угол сдвига между векторами ЭДС и тока мал, активная составляющая тока, пропорциональная тормозному моменту, мала. В промежуточном режиме работы

I > S(z0 обмотки 9 и 10 работают поочередно, создавая асинхронный и синхронный электромагнитные моменты, в результате действия которых ротор 4 раскручивается в сторону синхронизма с основной гармоникой магнитного потока.

Предлагаемый электродвигатель позволяет упростить конструкцию за счет исключения специального источника переменного тока и совмещения функций пусковой обмотки и обмотки возбуждения, а функции источника переменного напряжения возложить на дополнительную обмотку.

W 3

-- 7

W2 4M«pic (1

, г с нМн н

4Мм«к, Формула изобретения

Синхронный электродвигатель с элек" тромагнитным возбуждением, содержащий статор с трехфазной обмоткой, ротор с явными полюсами, на которых размещена обмотка возбуждения, подключенная через вращающийся выпрямитель к ис30 точнику переменного напряжения, размещенного на валу машины, на полюсах ротора выполнены пазы, в которых размещена дополнительная обмотка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, источник переменного напряжения выполнен в виде дополнительной обмотки, размещенной с шагом,в два раза меньшим полюсного шага обмотки статора, которая выполнена с числом пазов на полюс и

40 фазу, равным 0,5, а числа витков обмоток возбуждения W и дополнительной W2 выполнены в соотношении

wq 3

-- 7j

w 4М макс ((М н

2 — — -(I- — — -) ь 4Мм«кс

45 е Мм«кс

М н

В11М12ПМ Заказ 3121/52 Тираж 659

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

132 сюда следует, что для размещения обмотки 9 необходимо иметь большие пазы, чем для обмотки 10. С учетом максимального значения синхронизирующего момента М„ „„ момента инерции вращающихся частей Е, синхронной угловой частоты вращения электродвигателя ю, момента нагрузки M выражения для скольжения входа в синхронизм выражение для соотношения чисел витков можно записать в виде

При таком соотношении чисел витков ротор 4 синхронного электродвигателя запускается и синхронизируется.

Действительно, при неподвижном роторе S — S -1 и из-за того, что WÄ r W< (>L (1 для анализа можно предположить Е> О.

Тогда ЭДС индуктируется только в обмотке 9 и если она приложена к выпрямителю в прямом направлении, то он закорачивает обмотку 9, по ней протекает ток, взаимодействие которого с основной гармоникой потока создает пусковой асинхронный момент и ротор

4 начинает раскручиваться, т.е. обмотка 9 играет роль пусковой обмотки типа "беличья клетка". Основным режимом работы является синхронный, при котором S(" — Å„=Î, S(-3, Е2 имеет максимальное значение. В синхронном режиме по обмотке 9 протекает постоянный ток, так как по отношению к обмотке 10 она является нагрузкой, взаимодействие магнитного потока, созданного этим током с основным магнитным потоком создает синхронизирующий момент, т.е, обмотка 9 играет роль обмотки возбуждения, а обмотка

10 выступает в роли источника переменного напряжения.

По обмотке 10 протекает переменный ток, индуктируемый второй гармоникой магнитного потока, взаимодействие которых создает тормозной момент, однако он небольшой, так как скольжение ь- -3 большое, частота Е2

-.(21 утроенная, индуктивное сопротивление рассеяния этой обмотки большое, синхронизирующий момент; момент нагрузки; момент инерции вращающихся частей; синхронная угловая частота вращения.