Гистерезисный электродвигатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сфеетсиик

Социалистических

Республик (ii) 748695 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.1277 (21) 2558211/24-07 с присоединением заявки ¹.— (23) Приоритет

Опубликовано 150780. Бюллетень ¹ 26.

Дата опубликования описания 15,0780 (51)М. Кл.2

Н 02 К 19/08

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 313. .323(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.И. Гуров, В.A. Делекторский, В.К. Щукин и

В,А. Михельсон (7.1) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) ГИСТЕРЕЗИСНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к гистерезисным электродвигателям.

Известна конструкция гистерезисного электродвигателя, содержащего 5 статор с обмоткой и ротор с активной частью из одного ферромагнитного . слоя, изготовленного из гистерезис- ного материала (1).

Гистерезисный слой ри каждом пуске электродвигателя полностью перемагничивается его магнитным flo лем. 3а счет высокой намагничивающей,силы, необходимой для прове- 15 дения магнитного потока через гистерезисный слой, гистереэисные электродвигатели имеют низкий КПД и коэффициент мощности. Для повышения

КПЩ и коэффициента мощности электро- 20 двигатели перевозбуждают снижением магнитного потока в синхронном режиме, например уменьшением напряжения питания.

Известен также синхронный элек- 25 тродвигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор с активной частью из двух коаксиально установленных цилиндрических элементом из магнитнотвердого материала (2). . 30

Данное устройство наиболее близко к изобретению по технической сущ ности и достигаемому результату.

Недостаток этого устройства заключается в невысоком КПД в режиме пуска.

Цель изобретения — повышение КПД пуска при понмженном магнитном по= токе.

Это достигается тем,.что материалы коаксиально установленных слоев ротора из магнйтйотвердого материала имеют соотношение коэрцитивных сил

1,5«3. Кроме того, отношение площади продольного сечения элемента ротора, выполненного из материала с меньшей коэрцитивной силой, равно 0,7-1,2, На фиг.1 показан предлагаемый электродвигательт на фиг.2 приведены осциллограммы токов в пусковом режиме одной из фазных обмоток! на фиг.3 — осциллограммы токов в синхронном режиме.

Статор с обмоткой 1 через одшипниковый узел связан с немагнитным валом 3. На вал 3 напрессована втулка 4 иэ гистерезисного материала, а на втулку 4 напрессована втулка 5 также иэ гистерезисного материала, но с меньшей коэрцитнвной .

748695 силой, чем у втулки 4. Каждая иэ втулок 4 и 5 является отдельным гистереэисным слоем, а их совокупность представляет собой активную часть ротора. В общем случае конструкция ротора может содержать ряд другйх конструктивных неактивных втулок, выполненных из магнитных или немагнитных материалов и в совокупности с валом составляющих неактивную часть ротора. Втулки 4 и 5 могут быть выполнены как отдельные детали из сплошного материала, например, из металлокерамики, или как отдельные узлы, набранные из пластин, изготовленных из листового материала, например типа никаллой. Как раздельные детали или узлы, втулки 4 и 5 могут отсутствовать, а гистерезисные слои можно создать в единой детали,нап— ример методом порошковой металлургии, или в едином узле, например из пластин никаллоя методом местного индукционного нагрева. Различие в магнитных свойствах гистерезисных слоев при этом достигается в первом случае за счет изменения составляющих компонентов порошков и их процен тного содержания, а во втором случае за счет различия режима термообработки внутренней и наружной по верхностей активной части.

За счет выполнения активной части ротора из двух гистерезисных слоев с указанным выше соотношением коэрцитивных сил магнитный поток в пусковом режиме при пониженном потоке распределяется между отдельны.ми слоями так, что слой с меньшей коэрцитивной силой используется при этом при индукции, соответствующей петле гистерезиса с коэффициентом выпуклости, близким к его максимальному значению. Наилучшее использование одного иэ его слоев увеличивает КПД пуска электродвигателя. ., Осциллограммы токов соответствуют пусковому (фиг. 2) и синхронному (фиг. 3) режим работы гистереэисного электродвигателя с импульсным перевозбуждением. Для импульоного способа перевозбуждения характерно то, что здесь эффект перевозбуждения достигается за счет наложения на основное напряжение питания однополярных импульсов напряжения с длительностью импульса, равной обычно

0,02 0,2 от длительности периода .основной волны напряжения. Периодические импульсы- напряжения вызывают периодические импульсы тока в фазных обмотках статора, наложенные на основные волны фазных токов. Импульсы фаэных токов, в свою очередь, приводят к импульсам результирующей магннтоднижущей силы (МДС) статора, действующей на магнитное состояние ротора.

В пусковом режиме при каждом положительном импульсе тока ротор приобретает дополнительную намагниченность. Так как МДС статора вращается относительно неподвйжного ротора, то за положи."ельным намагничиваюшим импульсом тока следует отрицательный импульс тока противовключения меньшей амплитуды, размагничинающий ротор. Протиьонключение МДС статора и намагниченности ротора происходит по,.:ле поворота. МДС на 180 эл. град. относительHo оси намагниченности, чему при неподвижном роторе соответствует время в полпериода основной частоты питания,При противовключе15 нии ротор теряет дополнительную намагниченность, приобретенную при намагничинающем импульсе тока. Быстрый спад тока до установившегося уровня, равного оку перед намагниЩ чинающим импульсом, и отсутствие

I дополнительных пульсаций тока н промежутке времени до следующего намагничинающего импульса свидетельствуют о том, что неподвижный ротор практически эа полпериода основной частоты полностью теряет дополнительную намагниченность и далее полностью перемагничивается вращающей МДС.

Поэтому в промежутках времени меж о ду окончанием процесса размагничивания и началом очередного процесса импульсного намагничивания пусконые свойстна гистерезисного электроднигателя при его питании от напряже35 ния, содержащего периодические однополярные импульсы, полностью аналогичны пусковым свойствам этого электродвигателя при его питании от напряжения той же величины, но при отсутст нии периодических однополярных

40 имг ульсон, При увеличении частоты вращения ротора и снижения скольжения замедляется поворот МДС относительно ротора, особенно н подсинхронном режиме, СледователЬно, замед:;яется и процесс размагничивания ротора протиновключением. Интернал времени работы электродвигателя с размагниченным ротором уменьшается, а затем, щ при входе ротора в синхронизм с МДС полностью исчезает. В подсинхронном режиме при малых скольжениях отсутстнует заметное влияние тормозных моментон от йамагниченности ротора и, наоборот, становится сущестненным влияние положительных синхронных моментов н интервале времени от момента намагничивания до момента окончания размагничивания.

В синхронном режиме отрицательные импульсы тока реакции" якоря отсутствуют, так как МДС и намагниченность ротора вращаются синхронно., и их противавключения не происходит.

Установиншийся. ток становится мень65 ше уровня установившегося тока пус 748695

Формула изобретения

Подписное

ЦНИИПИ Заказ 4255/45 Тираж 783

Филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нового режима, так как в интервалах времени между намагничивающими импульсами электродвигатель оказывается в перевоэбужденном режиме за счет повышенной намагниченности ротора, приобретенной от-предшествующего импульсного намагничивания.

Очередные кратковременные намагничивающие импульсы тока лишь подтвер- ждают магнитное состояние ротора.

Таким образом, эа счет выполнения активной части ротора иэ двух гистереэисных слоев и выбора соотцошений козрцитивных сил, их материалов и площадей сечений можно распределить заданный пониженный магнитный поток электродвигателя в пус15 ковом режиме по отдельным слоям в соответствии с кривымн намагничивания материалов слоев. При этом за счет уменьшения доли магнитного потока и индукции во вспомогательном 20 слое с большей коэрцитивной силой увеличизается доля магнитного потока и индукция в основном слое с меньшей коэрцитивной силой. Поскольку при увеличений индукции увели- 25 чивается коэффициент выпуклости петель гистерезиса (при отсутствии насыщен ) то 3TQ повышает использование материала основного слоя и снижает использов-ьние вспомогатель- 30 ного слоя. Наилучшее использование материала основного слоя имеет место при индукц :и в нем, соответствующей петли гистере".èñà с наибольшим коэффициентом выпуклости. Если 31 при этом электродвигатель спроектирован так, что в пусковом режиме с пониженным магнитным потоком основная доля магнитного потока проходит по Основному слою, то и пусковые характеристики электродвигателя будут определяться главным образом основным слоем. Поэтому при прочих равных условиях КПД пуска электродвигателя по изобретению будет выше, чем у известного электродвигателя с одним .гистереэисным слоем в активной части ротора.

1. Гистереэисный электродвигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор, активная часть которого содержит два коаксиально установленных цилиндрических элемента иэ магнитно-твердого материала, о т л и ч а ю шийся тем, что,с целью повышения КПД в пусковом режиме при пониженном магнитном потоке, соотношение коэрцитивных сил материалов элементов ротора составляет 1,5-3.

2.Электродвигатель по п.1,о т л ич а ю шийся тем, что отношение площади продольного сечения элемента ротора, выполненного иэ материала с большей коэрцитивной силой, к площади продольного сечения элемента ротора, выполненного из материала с меньшей коэрцитивной силой, равно

0,7-1,2, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мастяев Н,3. и др. Гистерезисные электродвигатели,. ч,1, М.,МЭИ, 1963, с.5-10.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 119584, кл. Н 02 К 19/08, 1958.