Гистерезисный электродвигатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Сфветсиик Социалистичесник Республик(23) Приоритет Н 02 К 19/08 Государственный комитет СССР яо делам изобретений н открытий(7.1) Заявитель Московский ордена Ленина энергетическийинститут(54) ГИСТЕРЕЗИСНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 1Изобретение относится к электротехнике, а именно к гистерезиснымэлектродвигателям.Известна конструкция гистерезисного электродвигателя, содержащего 5 статор с обмоткой и ротор с активной частью из одного ферромагнитного слоя, изготовленного из гистерезис- ного материала 1.10 Гистерезисный слой при каждом пуске электродвигателя полностью перемагничивается его магнитным полем. За счет высокой намагничивающей,силы, необходимой для прове дения магнитного потока через гистерезисный слой, гистереэисные электродвигатели имеют низкий КПД и коэффициент мощности. Для повышения КПЩ и коэффициентамощности электро двигатели перевозбуждают снижением магнитного потока в синхронном режиме, например уменьшением напряжения питания.Известен также синхронный элек тродвигатель, содержащий статор с обмоткой и ротор с активной частью из двух коаксиально установленных цилиндрических элементов из магнитно- твердого материала (2. , 30 2Данное устройство наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.Недостаток этого устройства заключается в невысоком КПД в режимепуска,Цель изобретения - повышение КПДпуска при понмженном магнитном по=токе.Это достигается тем,.что материалы коаксиально установленных слоевротора-из магнйтйотвердогоматериалаимеют соотношение коэрцитивных сил1,53. Кроме того, отношение площади продольного сечения элемента ротора, выполненного из материала с меньшей коэрцитивной силой, равно 0,7-1,2,На фиг.1 показан предлагаемыйэлектродвигатель"на фиг.2 приведеныосциллограммы токов в пусковом режиме одной из фазных обмотокт нафиг.3 - осциллограммы токов в синхронном режиме.Статор с обмоткой 1 через подшипниковый узел связан с немагнитным валом 3. На вал 3 напрессованавтулка 4 иэ гистерезисного материала, а на втулку 4 напрессована втулка 5 также иэ гистерезисного материала, но с меньшей коэрцитнвной .силой, чем у втулки 4. Каждая иэвтулок 4 и 5 является отдельным гистереэисным слоем, а их совокупностьпредставляет собой активную частьротора. В общем случае конструкцияротора может содержать ряд другйхконструктивных неактивных втулок,выполненных из магнитных или немагнитных материалов и в совокупностис налом составляющих неактивную частьротора. Втулки 4 и 5 могут бытьвыполнены как отдельные детали изсплошного материала, например, изметаллокерамики, или как отдельныеузлы, набранные из пластин, изготовленных из листового материала, например типа никаллой. Как раздельныедетали или узлы, втулки 4 и 5 могутотсутствовать, а гистерезисные слоимбжно"создатьв единой детали,например методом порошковой металлургии,или в едином узле, например из пластин никаллоя методом местного индукционного нагрева. Различие н магнитных свойствах гистерезисных слоевприэтом достигается в первом случае за счет изменения составляющихкомпонентов порошков и их процентного содержания, а во втором случае за счет различия режима термообработки внутренней и наружной поверхностей 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, соответствующейпетле 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.З) режим работы гистереэисного злектрбднигателя с импульсным перевозбуждением. Для импульСного способа перевозбуждения характерно то, что здесь эффект перевозбуждения достигается за счет наложения на основное напряжение питания однополярных импульсов напряжения с длительностью импульса, равной обычно0,020,2 от длительности периода основной волны напряжения. Периодические импульсы напряжения вызываютпериодические импульсы тока н фазных обмотках статора, наложенные на основные волны фазных токов. Импульсы фаэных токов, в свою очередь, приводят к импульсам результирующеймагннтоднижущей 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 протиновключенияменьшей амплитуды, размагничинающийротор, Протиьовключение МДС статораи намагниченности ротора происходитпосле поворота МДС на 180 эл. град,относительно оси намагниченности,чему при неподвижном роторе соответствует время в полпериода основнойчастоты питания ,При противовключе 15 нии ротор теряет дополнительнуюнамагниченность, приобретенную принамагничинающем импульсе тока. Быстрый спад тока до установившегосяуровня, равного оку перед намагниЯ чинающимимпульсом, и отсутствиедополнительных пульсаций тока н промежутке времени до следующего намагничинающего импульса свидетельствуюто том, что неподвижный ротор прак 25 тически эа полпериода основной частоты полностью теряет дополнительнуюнамагниченность и далее полностьюперемагничивается вращающей МДС.Поэтому в промежутках времени межо ду окончанием процесса размагничивания и началом очередного процессаимпульсного намагничивания пусконыесвойстна гистерезисного электроднигателя при его питании от напряжения, содержащего периодические однополярные импульсы, полностью аналогичны пусковым свойствам этогоэлектродвигателя при его питании отнапряжения той же величины, но приотсутстнии периодических однополярных40 имдульсон,При увеличении частоты вращенияротора и снижения скольжения замедляется поворот МДС относительно ротора, особенно в подсинхронном ре 45 жиме, Следовательно, замед:;яется ипроцесс размагничивания ротора протиновключением, Интернал времениработы электродвигателя с размагниченным ротором уменьшается, а затем,щ при входе ротора в синхронизм с МДСполностью исчезает. В подсинхронномрежиме при малых скольжениях отсутстнует заметное влияние тормозныхмоментон от йамагниченности ротораи, наоборот, становится сущестненным влияние положительных синхронных моментов н интервале времени отмомента намагничивания до моментаокончания размагничивания,В синхронном режиме отрицательные импульсы тока реакции" якоря отсутствуют, так как МДС и намагниченность ротора вращаются синхронно иих противовключения не происходит.Установиншийся. ток становится мень 65 ше уровня установившегося тока пус748695 формула изобретения ИИПИ Заказ 4255/45 Тираж 783 . Подписное4 филиал ППП Патент,г, Ужгород, ул, Проектная 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, за 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 пус 15 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 козрцитивной силой увеличизается доля магнитного потока и индукция в основном слое с меньшей козрцитивной силой. Поскольку при увеличении индукции увели чивается коэФфициент выпуклости петель гистерезиса (при отсутствии насыщенд), то это повышает использование материала основного слоя и снижает использование вспомогатель ного слоя. Наилучшее использование материала основного слоя имеет место при индукции в нем, соответствующей петли гистерезиса с наибольшим коэффициентом выпуклости. Если 35 при этом электродвигатель спроектирован так, что в пусковом режиме с пониженным магнитным потоком основная доля магнитного потока проходит по основному слою, то и пусковыехарактеристики электродвигателя будутопределяться главным образом основ"ным слоем. Поэтому при прочих равныхусловиях КПД пуска электродвигателяпо изобретению будет выше, чем уизвестного электродвигателя с однимгистереэисным слоем в активной частиротора. 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 ич а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД в пусковом режиме при пониженном магнитном потоке, соотношениекоэрцитивных сил материалов элементов ротора составляет 1,5-3.2.Электродвигатель по п,1,о т л ич а ю щ и й с я тем,что отношениеплощади продольного сечения элементаротора, выполненного иэ материала сбольшей коэрцитивной силой, к площади продольного сечения элементаротора, выполненного из материала сменьшей козрцитивной силой, равно0,7-1,2,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мастяев Н,З, и др, Гистерезисные электродвигатели ч,1, М.,МЭИ,1963, с.5-10.2, Авторскоесвидетельство СССР9 119584, кл. Н 02 К 19/08, 1958.