411578

Союз Советских Социалистических РеслублинЗависимое от авт. свидетельстваКл. Н 021 с 17/36 Н 02 р 7/80 аявлео 18.Х 1,1969 ( 1376862/24-7 рисоединением заявкииоритет осударстаенный комнтеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий Опубликовано 15,1.1974. БюллетеньДата опубликования описания 15 Х.1974 621.313.333 (088 второбретения. С. Галиев явител КАСКАДНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШ м ва оцес егулирот к точобмото С цельювания скоркам послестатора подНа фиг,гаемой кафиг, 2трическойсхема соед увеличения диа ости электрическ довательного сое ключены конденс 1 представлен об скадной электри второй вариант к машины; фиг. 3 инения обмоток назона р ой машинь динения к аторы.щий вид предлаческой машины; онструкции элек - электрическая электрической мам корпусе 11 элекшипниковыми щитааскад- аксивал, а Изобретение относится к области регулирования скорости асинхронного двигателя и может быть использовано в качестве привода различных машин и механизмов, требующих регулирование скорости,Известны каскадные электрические машины, содержащие две группы магнитнонесвязанных пакетов статора и ротора, обмотки каждой группы которых соединены между собой последовательно и выполнены на одинаковое число полюсов при одинаковом порядке следования фаз. Ротор выполнен с возможностью перемещения в аксиальном направлении, обеспечивая тем самым регулирование скорости вращения, Однако диапазон регулирования скорости таких машин незначителен при работе в области низких скоростей, так как они, потребляя болыпой ток, имеют малую величину развиваемого момента и большие потери энергии. шины; фиг. 4 - второи вариант электрической схемы.Каскадная электрическая машина содержитстатор, состоящий из двух пакетов 1, 2, имеющих одну или несколько обычных обмоток переменного тока 3, 4, выполненных на одинаковое число полюсов при одинаковом порядке следования фаз. Электрические оси обмоток каждого пакета сдвинуты между собой 0 на угол, равный 180 эл, град.Ротор электрической машины также содержит два пакета 5, 6, имеющие между собой замкнутые при одинаковом порядке следования фаз обмотки 7, 8. Эти обмотки могут 5 быть выполнены общими короткозамкнутымипо типу беличьей клетки.Пакеты ротора расположены на общелу 9, который может перемещаться в пр се работы в аксиальном направлении при по мощи исполнительного перемещающегося устройства 10, причем пакеты ротора установлены таким образом, что пакет 5 находится под сердечником 1 статора, а пакет 6 - вне сердечника 2 статора.25 Вал 9 крепится в общетрической машины с подми.По другому варианту конструкции кной электрической машины (фиг. 2) в З 0 альном направлении перемещается неротор, Для этого на валу 9 посажены неподвижный поршень 12 и подвижный цилиндр 13,который может перемещаться в аксиальномнаправлении.Для передачи крутящего момента цилиндри вал имеют продольные канавки и выступы,Пакеты сердечников ротора 5, 6 посажены неподвижно на наружную поверхность цилиндра.Перемещение цилиндра в одном направлении осуществляется с помощью сжатого воздуха или жидкости, подаваемого по отверстию вала 14 с помощью подводящего устройства 15; перемещение в обратном направлении - при помощи возвратной пружины 16.Для перемещения ротора могут быть применены также известные системы рычагов.Электрическая машина может быть выполнена таким образом, что сердечник статорасостоит из одного пакета, а ротора - из двухпакетов 5 и 6, При этом электрические оси обмоток 7, 8 каждого пакета сдвинуты междусобой на 180 эл, град,Сдвиг электрических осей обмоток междупакетами статора или ротора может быть получен с помощью отдельных сдвинутых между собою многофазных обмоток, а также спомощью одной общей обмотки. С этой цельюобмотки в промежутке между пакетами примерно на величину полюсного деления,На фиг. 3 показана схема соединения обмоток, согласно которой обмотки 3, 4 статора и обмотки 7, 8 ротора соединены последовательно, электрические оси между обмотками пакетов ротора или статора сдвинутыпримерно на 180 эл. град. Между обмоткамипакетов статора включены емкостные сопротивления 17,На фиг. 4 показана схема соединения обмоток, согласно которой емкостные сопротивления 17 включены в дополнительные компенсационные обмотки статора 18, 19. Дополнительные компенсационные обмотки имеют индуктивную связь с основными обмотками 3,4 и выполнены так же, как основные обмотки,на одинаковые число полюсов с одинаковымчислом витков, но меньшего сечения. Сцелью уменьшения потребной емкости конденсаторов она может быть выполнена также сбольшим числом витков - на повышенноенапряжение. Основные обмотки 3, 4 статораи обмотки 7, 8 ротора так же, как в предыдущем варианте, соединены последовательнои имеют такой же сдвиг электрических осей.Регулирование скорости осуществляется перемещением ротора в аксиальном направлении.Когда ротор занимает указанное на фиг. 1и 2 положение, э.д.с. в обмотках его индуцируется только в основном пакете и скоростьдвигателя максимальна. Если ротор перемесгить вправо, сердечник второго пакета роторавойдет в сердечник статора. Э.д, с., индуцируемая в обмотках второго пакета ротора, на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 правлена встречно э. д, с. первого пакета, Поэтому суммарная э,д.с. в обмотках будет уменьшаться и скорость двигателя будет падать. Когда сердечник второго пакета ротора полностью войдет в сердечник статора, э. д. с. в обмотках ротора и соответственно скорость двнгатсл минимальная. Г 1 ромскуточные по. ложения ротора соответствуют промскуточным значениям скорости,С уменьшением скорости увеличивается величина реактивной мощности цепи ротора, поэтому для компенсации реактивной мощности вторичной цепи к обмоткам статора включены емкостные сопротивления. При компенсации реактивной мощности вторичной цепи резко уменьшаются потери и улучшаются энергетические показатели регулирования.Величина емкости конденсаторов выбирается из расчета полной компенсации реактивной мощности вторичной цепи для регулируемой области скоростей. Для включения емкостных сопротивлений могут применены разные схемы включения. Для схем включения (фиг. 3) конденсаторы рассчитываются на напряжение, меньшее, чем напряжение сети, но на большую емкость.Обмотки 3, 4 могут быть выполнены также без электрической связи. Обмотка 3 может быть подключена к сети и соединена в треугольник или в звезду, а обмотка 4 замкнута на емкостные сопротивления. При этом в замкнутом контуре обмотки 4 э.д.с. индуцируется со стороны ротора. Дополнительную обмотку для включения конденсаторов можно рассчитывать на любое выгодное напряжение (фиг, 4) С увеличением напряжения уменьшается величина потребной емкости конденсаторов, но при этом необходимо выбрать конденсаторы на большое напряжение. Однако известно, что с увеличением напряжения уменьшаются вес и стоимость конденсаторов на один квар компенсируемой мощности. Дополнительная компенсационная обмотка может быть размещена только на одном из пакетов статора, Во втором пакете статора обмотка 4 может отсутствовать, обмотка 3 может быть подключена к сети по любой схеме. При этом функцию обмотки 4 может выполнять дополнительная обмотка 19, которая замкнута на емкостные сопротивления и соединена последовательно с обмоткой 18. Обмотки 18, 19 и 3, 4 могут быть подключены к сети параллельно с разнымп сдвигами электрических осей.Вместо емкостных сопротивлений могут быть применены также синхронные или другие виды компенсаторов.Сердечники статора и ротора могут состоять также из большого числа пакетов, одна группа которых создает основную э,д.с., вторая группа - противонаправленную э.д, с. в обмотках ротора,Величина второй группы пакетов статора и ротора зависит от предела регулирования411578 Я ц Фиг, 112 скорости и выполняется в два или несколько раз меньшей, чем первая основная группа пакетов.Перемещение ротора в одном направлении может обеспечивать также скос пазов на роторе, который обуславливает появление электромагнитного усилия, действуюгцего в аксиальном направлении и обеспечивающего автоматическое перемещение ротора,Ротор может также перемещаться за счет действующего в осевом направлении усилия, развиваемого посаженным на вал механизмом, например осевым вентилятором.При применении поршневого механизма перемещение ротора в прямом и обратном направлении может осуществляться за счет сжатого воздуха или жидкости.Для автоматического регулирования скорости применяются надежные и простые системы гидро- и пневмоавтоматики.Предложенный электропровод не имеет вращающихся контактов, не требует отдельного регулятора пли преобразователя, величина пускового тока небольшая, имеет сравнительно вь.сокие энергетические показатели при регулировании.5 Двигатель может быть выполнен на любуюмощност . Предмет изобретения Каскадная электрическая машина, содержащая две группы магнитонесвязанных пакетовстатора и ротора, обмотки каждой группы которых соединены между собой последователь 15 но и выполнены на одинаковое число полюсов при одинаковом порядке следования фаз,а ротор выполнен с возможностью перемещения в аксиальном направлении, отл ич ающ а я с я тем, что, с целью увеличения диапа 20 зона регулирования скорости, к точкам последовательного соединения обмоток статорапочключены конденсаторы,411578 оставитель А. Головченко Техред Т. Ускова Корректор Л. Орлова Цветк дакт аказ 1373/17ЦНИИ пография, пр, Сапунова,Изд.1182Государственногпо делам изМосква, ЖТираж 722 Подписноекомитета Совета Министров СССРбретений и открытийРаушская наб. д. 4/5