Однофазный асинхронный электродвигатель



Однофазный асинхронный электродвигатель
Однофазный асинхронный электродвигатель
Однофазный асинхронный электродвигатель
Однофазный асинхронный электродвигатель
Однофазный асинхронный электродвигатель

 


Владельцы патента RU 2510120:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой для электроинструмента и бытовой техники, имеющих существенную нагрузку на валу в момент пуска и работающих в условиях низкого напряжения питающей сети. Однофазный асинхронный электродвигатель содержит ротор и статор с пазами, в которых размещены основная и вспомогательная обмотки, образующие неявновыраженные полюса со смещением магнитных осей по отношению друг к другу на половину полюсного деления. В ярме статора в области пазов, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки, выполнены немагнитные зазоры с образованием мостиков насыщения. Технический результат состоит в повышении пускового момента однофазного асинхронного электродвигателя. 5 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой для электроинструмента и бытовой техники, имеющих существенную нагрузку на валу в момент пуска и нередко работающих в условиях низкого напряжения питающей сети.

Известен однофазный асинхронный электродвигатель [Абрамов А.Д., Куделько А.Р. Однофазный асинхронный электродвигатель с повышенным пусковым моментом // Электричество, 1990, №12, стр.67-69], в котором короткозамкнутый ротор выполнен длиннее, чем магнитопровод статора с рабочей обмоткой. В зоне, выступающей относительно статора, ротор охвачен двумя магнитопроводами, каждый из которых имеет С-образную форму и полюсные наконечники.

Данная конструкция наряду с повышением пускового момента предполагает увеличение габаритов и массы изделия в сравнении с традиционным однофазным электродвигателем с вспомогательной обмоткой, а также усложняет технологию его изготовления.

Известен однофазный асинхронный электродвигатель [Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учебное пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования. М.: Издательский центр «Академия», 2005, стр.106], выбранный в качестве прототипа, содержащий ротор 1 и статор 2 с пазами 3, 4 (фиг.1), в которых размещены основная 5 и вспомогательная 6 обмотки со смещением магнитных осей по отношению друг к другу на половину полюсного деления.

Магнитный поток поперечной реакции ротора Фр, создаваемый под действием ЭДС, наводимой в обмотке ротора 1 магнитным потоком основной обмотки 5, замыкается через воздушные зазоры в зонах расположения пазов 3 с основной обмоткой 5 и ярмо статора 2. Следовательно, величина магнитного потока Фр в прототипе ограничивается, в основном, магнитным сопротивлением воздушных зазоров в зонах расположения пазов 3 с основной обмоткой 5.

Недостатком этого устройства является невысокий пусковой момент, к величине которого предъявляются особые требования при работе с рядом типов нагрузок, например с компрессорами холодильных установок.

Задачей изобретения является повышение пускового момента однофазного асинхронного электродвигателя.

Поставленная задача достигается тем, что однофазный асинхронный электродвигатель, также как в прототипе, содержит ротор и статор с пазами, в которых размещены основная и вспомогательная обмотки, образующие неявновыраженные полюсы со смещением магнитных осей по отношению друг к другу на половину полюсного деления.

Согласно изобретению в ярме статора в области пазов, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки, выполнены немагнитные зазоры с образованием мостиков насыщения.

Предлагаемое изобретение уменьшает индуктивное сопротивление фазы ротора вследствие увеличения магнитного сопротивления для магнитного потока, создаваемого токами ротора.

При выполнении в заявленной конструкции (фиг.2) немагнитных зазоров с образованием мостиков насыщения в ярме статора в области пазов, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки, магнитный поток поперечной реакции ротора представляет совокупность двух магнитных потоков Ф р , и Ф р ,, . По сравнению с прототипом каждый из указанных магнитных потоков почти в два раза меньше магнитного потока поперечной реакции ротора Фр (фиг.1), поскольку они создаются уменьшенной (ориентировочно в два раза) магнитодвижущей силой ротора. Соответственно, каждый из магнитных потоков Ф р , и Ф р ,, охватывает меньшее число проводников ротора в сравнении с прототипом. В результате величина индуктивности ротора в конструкции предлагаемого однофазного асинхронного электродвигателя уменьшается почти в два раза по сравнению с однофазным асинхронным электродвигателем, выполненным по конструкции прототипа.

Выполнение мостиков насыщения в ярме статора в заявленной конструкции однофазного асинхронного электродвигателя практически не влияет на величину основного магнитного потока, создаваемого основной обмоткой, и на электромагнитные параметры основной фазы статора.

Таким образом, уменьшение индуктивности обмотки ротора сопровождается снижением величины индуктивного сопротивления фазы ротора и, соответственно, повышением пускового момента электродвигателя, поскольку момент критический и скольжение критическое при этом возрастают [Москаленко В.В., Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1986, стр.196].

На фиг.1 изображена активная часть однофазного асинхронного электродвигателя, выбранного в качестве прототипа.

На фиг.2 приведена активная часть однофазного асинхронного электродвигателя предлагаемой конструкции с мостиками насыщения в наружной части ярма статора.

На фиг.3 приведена активная часть однофазного асинхронного электродвигателя предлагаемой конструкции с мостиками насыщения во внутренней части ярма статора.

На фиг.4 приведена активная часть однофазного асинхронного электродвигателя предлагаемой конструкции с мостиками насыщения одновременно в наружной и внутренней частях ярма статора.

На фиг.5 представлены расчетные механические характеристики однофазных асинхронных электродвигателей (М* - момент, отнесенный к номинальному моменту; S - скольжение), где кривая 1 - для электродвигателя, выбранного в качестве прототипа, а кривая 2 - для предлагаемого электродвигателя.

Однофазный асинхронный электродвигатель (фиг.2) содержит ротор 1, статор 2 с пазами 3, в которых уложена основная обмотка 5, и пазами 4, в которых уложена вспомогательная обмотка 6. В области пазов 4 вспомогательной обмотки 6, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки 5 (магнитные оси совпадают с осью ординат), образованы мостики насыщения 8 путем выполнения немагнитных зазоров 7.

Полюсное деление каждой из систем полюсов составляет 180°, сдвиг основной и вспомогательной систем полюсов выполнен на 90° относительно друг друга. Возможно выполнение предлагаемой конструкции электродвигателя с большим числом полюсов в каждой из фаз, например, с четырьмя полюсами.

Вспомогательные обмотки 6 имеют большее, по сравнению с основными обмотками 5, соотношение активного и индуктивного сопротивлений, либо включены последовательно с конденсатором.

Мостики насыщения 8 могут быть расположены, например, в наружной части ярма статора (фиг 2), во внутренней части ярма статора (фиг.3), либо одновременно в наружной и внутренней частях ярма статора (фиг.4). При этом немагнитные зазоры 7 могут иметь различное поперечное сечение, например, в виде сквозных отверстий (фиг.4) или в виде выемок с уширением к наружной части ярма, как показано на фиг.3.

При включении основной фазы с основными обмотками 5 и вспомогательной фазы с вспомогательными обмотками 6 в сеть переменного напряжения создаются два пульсирующих магнитных потока, сдвинутых в пространстве и во времени. Суммарное магнитное поле статора 2, действующее на ротор 1, будет вращаться в пространстве и наводить в короткозамкнутой обмотке ротора 1 ЭДС, под действием которых в короткозамкнутой обмотке ротора 1 будут протекать токи и создавать магнитный поток ротора 1. Взаимодействие магнитных потоков статора 2 и ротора 1 создает вращающий момент на роторе 1. Наличие мостиков насыщения 8 в ярме статора в области пазов 4 вспомогательной обмотки 6, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки 5 приводит к уменьшению индуктивного сопротивления обмотки ротора 1, что сопровождается изменениями во взаимодействии магнитных потоков статора 2 и ротора 1 и увеличением пускового момента однофазного асинхронного электродвигателя. Причем, чем больше пусковые токи ротора 1, тем больше эффект ограничения магнитного потока в мостиках насыщения 8 и снижение индуктивного сопротивления обмотки ротора 1. В результате, пуск электродвигателя при заданной нагрузке осуществляется за более короткий промежуток времени, либо может быть выполнен с увеличенной нагрузкой на валу. После выхода электродвигателя в рабочий режим вспомогательная фаза с вспомогательными обмотками 6 может быть отключена, поскольку при рабочей скорости вращения может обеспечиваться достаточный вращающий электромагнитный момент при работе лишь основной фазы с основными обмотками 5 (для электродвигателя с пусковой обмоткой).

Эффект увеличения пускового момента в предложенной конструкции однофазного электродвигателя подтверждается сравнением расчетных механических характеристик испытуемого типа однофазного асинхронного электродвигателя (фиг.5). Исходные расчетные данные электродвигателя предлагаемой конструкции отличаются от конструкции прототипа, уменьшенным почти в 1,4 раза значением индуктивного сопротивления фазы ротора. Приведенные расчетные зависимости момента М от скольжения S подтверждают повышение пускового момента при снижении индуктивности ротора в электродвигателе предложенной конструкции (кривая 2) в сравнении с конструкцией прототипа (кривая 1), а также снижение частоты вращения на рабочем участке механической характеристики.

Таким образом, использование предлагаемого однофазного асинхронного электродвигателя позволяет повысить пусковой момент, что обеспечивает надежный пуск электродвигателя при близкой к номинальной нагрузке на валу, а также при снижении напряжения питающей сети относительно номинального значения.

Однофазный асинхронный электродвигатель, содержащий ротор и статор с пазами, в которых размещены основная и вспомогательная обмотки, образующие неявновыраженные полюсы со смещением магнитных осей по отношению друг к другу на половину полюсного деления, отличающийся тем, что в ярме статора в области пазов, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки, выполнены немагнитные зазоры с образованием мостиков насыщения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе и способу для энергоснабжения вспомогательной обмотки однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано при создании однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электрических машин, в частности однофазных электродвигателей с пусковой обмоткой.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к однофазным индукционным электродвигателям. .

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано для преобразования механической энергии в электрическую. .

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к асинхронным двигателям, используемым в качестве привода герметичных холодильных компрессоров. .

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в конденсаторных однофазных асинхронных двигателях с рабочим конденсатором, пред2 назначенных для использования в установках общепромышленного и бытового назначения .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к магнитным системам статоров электрических машин постоянного тока и магнитных приводов. Технический результат: повышение магнитного потока магнитной системы статора в заданных габаритах.

Настоящее изобретение относится к конструкции статоров для использования в электродвигателях. Технический результат изобретения заключается в обеспечении упрощения обмотки (намотки статора), что ведет к повышению надежности статора и электродвигателя в целом, а также к снижению затрат.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным бесконтактным моментным электрическим машинам с постоянными магнитами, и может использоваться для преобразования энергии вращения роторов малых ветро- и гидроэнергетических установок в электрический ток с компенсацией сил магнитного удержания ротора при равномерно нагруженных выходных обмотках.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции статора трехфазного асинхронного двигателя (АД) малой мощности с круговым магнитным полем.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в высокооборотных электрических машинах различного назначения. Технический результат заключается в улучшении показателей надежности и технологичности, а также возможности улучшения энергетических характеристик электрической машины за счет дальнейшего повышения ее частоты вращения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бензоэлектрических агрегатах и автономных электротехнических комплексах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении конденсаторного самовозбуждения предлагаемого генератора при работе в автономном режиме и снижении искажений напряжения при подключении несимметричной нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении.

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. Предложен способ изготовления ротора (14) для электрической машины (13), включающий следующие стадии его осуществления: а) изготовление магнитного элемента (8) посредством склеивания друг с другом постоянных магнитов (1, 1', 1", 1'") с помощью первого клея, при этом каждый постоянный магнит (1, 1', 1", 1'") имеет одну сторону (2) с магнитным северным полюсом (N) и одну сторону (3) с магнитным южным полюсом (S), при этом постоянные магниты (1, 1', 1", 1'") при склеивании расположены так, что стороны магнитных северных полюсов (N) или стороны магнитных южных полюсов (S) образуют общую нижнюю сторону (3, 3', 3", 3'") магнитного элемента (8), при этом первый клей в затвердевшем состоянии имеет твердую консистенцию; b) склеивание нижней стороны магнитного элемента (8) с ярмом (12) с помощью второго клея, при этом второй клей в затвердевшем состоянии является мягким и эластичным, что исключает разрыв второго клея при повышении температуры расширения магнитного элемента (8) и ярма (12).

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электродвигателям с большим отношением длины к диаметру, и может быть использовано при конструировании электродвигателей, используемых в качестве привода в погружных насосных установках для добычи пластовой жидкости из скважин.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения вентильных электрических машин. Изобретение может быть использовано как электрический двигатель и как генератор. Предлагаемая модульная электрическая машина содержит электромагнитные модули, состоящие из двух П-образных сердечников, расположенных торцами друг к другу так, что ферромагнитные вставки на роторе, который установлен между сердечниками, совпадают в проекции с торцами каждой пары двух П-образных сердечников. Электромагнитные модули закреплены по окружности без радиального смещения друг относительно друга, обмотки якоря намотаны раздельно на каждом стержне П-образного сердечника, которые расположены дальше от вала машины, а обмотка возбуждения выполнена тороидальной, общей для всех электромагнитных модулей каждой неподвижной части статора, за счет чего стержни П-образных сердечников, находящихся ближе к валу машины, располагаются вплотную друг к другу, что приводит к максимальному сокращению расстояния между электромагнитными модулями. При этом якорные обмотки одной фазы, смещенные на полюсное деление, соединены последовательно согласно. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, - обеспечение уменьшения диаметра машины и пульсаций момента, упрощение конструкции модульной машины, что позволяет реализовать в одной конструкции различные варианты машин на ряд напряжений и токов, обеспечение возможности секционирования обмоток якоря и повышения надежности, наращивания мощности в радиальном и осевом направлениях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх