Индукторная машина

(11) 316157 ОПИСА.Н-МЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистиыескихреспублик(61) Дополнительное к авт, свид-ву 293545 12.68(21) 1297485/ 22) Заявлено рисоединением заявкиосударстееннын комнтетВоввта тйнннстров СССРоо делам нзобретеннйн аткрытнй) Приоритет 3) УД 43) Опубликовано 15,11.75.Бюллетень42 45) Дата опубликования описания 27.12,76 21.313.39088. 8) 2) Автор изобретения С. Айнварг 1) Заявител 54) ИНДУКТОРНАЯ МАШИНА.вала, и закреплена между выступами зубцов статора, По обе стороны от рабочей обмотки расположены две многофаэные распределительные облотки 4 возбуждения. Обмотки возбуждения уложены в пазах, образованных между выступами зубцов статора, и выполненно по типу обычных многофазных обмоток машин переменного тока. Обе обл 1 отки иден.- тичны и имеют одинаковое чередование фаэ, 1 О так что оси созданных ими полей возбуждения всегда вращаются в одну сторону, Обмотки возбуждения подключают к многофаэному источнику регулируемой низкой частоты таким образом, чтобы направления 1 осей магнитных полей обоих обмоток былипротивоположны, что достигается, например, питанием обмоток токами, сдвинутыми по фазе на полпериода, При зтом на выступах каждого зубца статора создаются полюсы 20 противоположной полярности.Зубцы статора 5 представляют собойаксиально расслоенные пакеты, набранные из П-образных пластин электротехнической 1 стали, Эти пакеты размещены равномерно 25 по окружности и прикреплены либо непосреднину 2.виде кольительно По основному авт. св, Ие 293545 известна индукторная машина с нониуснойзубцовой зоной, содержащая якорную обмотку и неподвижную обмотку возбуждения,размещенную на статоре, причем обмоткавозбуждения выполнена многофазной и подключена к источнику регулируемой частоты.С целью расширения диапазона рабочихчастот в предлагаемдй машине зубцы статора и ротора выполнены в виде аксиальнорасслоенных пакетов, а якорная обмоткав виде кольцевой катушки, соосной с валом.На фиг, 1 изображена предлагаемая машина; на фиг, 2 - ротор машины в моментмаксимального потокосцепления между рабочей обмоткой и обмотками возбуждения;на фиг. 3 - то же, после поворота на половину зубцового деления ротора относительно положения,. показанного на фиг. 2; нафиг. 4 - то же, при повороте полей возбуждения на угол, соответствуютдий зубцовомуделению статора,Машина содержит вал 1 и стаРабочая обмотка 3 выполнена вдевой катушки, концентричной относ 1) М. Кл. Н 02 Й 19. Н 02 р 9/4:;с (Вет 1 о л с;,)е 2, либо залиты до ВыстуПОВ. СЛОЕМ 1. адктМИНця (идц эпОксндным компаундом), либо размещены в пазах специадьнойт Втулки так, чтобы выступы зубцов остались свободтыли, В последних двух слу чаяХ статор может быть разъемным (см. разрез по А-А на фпг. 1) ддя удобства разметения рабочей обмотки.Зубцы ротора 7 также представдяют собой: аксцадьно рассдоенные пакеты, набран ные цз прямоугольных пластин эдектротехнической стали. Эти пакеты размещены райноМерцо по окружности, ц пространство 8 меЖду ттл"ц и Валом залито алюминием идц друГим нелагнттт(ьтм материалом, например 1 б пластмассой. Длл того, чтобы противостоять бодьцщм центробе 5 кным силам прц высокой окружной скорости, зубцы ротора могут быть "даст(кт 1 хвосты" (см. фцг. 1).Цц(.1 в зубца статора ц ротора отдича ю сл на едци(у на каждую пару тОл)Ос ОВ обмоток ВозбутлдеН(л, В рассматриваемм пртлОрг испо тар подносов обмоток ваэбужденил т .=. 1 ц число Убцов статоРВ и ротора ра)(т, соотве(сВенто двенадцати и 25 одиннадцати.В ге(ерт(От)(Ол режиме мешине работает следующим образол(.Квжт(атт (;)ра реснодоженцьх друг против друга зубцов ст(Тора ц ротора образует от ететтьнуО лтт(т(ттую цс 11 ь, латтИтць(т поток В кото)Ой эемтлкаетс 51 В вксцальтОм ОП 1 вв-ф дениц ч рав-.Произведению намагнцчцваюшей сиды (ц. с.), действуюцтей в этой цетти, и лтаг)1)ной проводимости двух Воздушньх зазбров. Д 1151 5."т Такой непц действуюпал и, с. создацпвл двумя обмотками ВозбуждеИл) рввцв. 1,( =-, 008 с(+ й) гле- вмпдтггуда первой гармоники и. с,возбуждения, созданной одной об- моткой возбуждения;- номер зубца статорв, в котором 45рассматривается магнитный поток;С - пространственный угол, опредедлюцптй положение мвксцлтумвп, с, возбуждения относительно щначала отсчете, совмещенного спервым зубцол( К = 1)Я - чцсдо магнитных цепей идц числозубцов статорв (на фиг. 1 Ж:. 2)65всдедствте указанного соотношения чисел зубцов пцошади Взвилтного перекрытия обрвцтенных цтуг к другу поверхностей зуб-; цов ствторе;т ротора цзлтеттлтотс л по ттерио-дцческрму эакотту. 60 о С учетом . этого лтат нитная проводцмо. тьдвух воздушных зазороВ длл КмаГнцтттот;цепи рассчитывается по формуле)(л - т 3 3 соевом,Ф(к - ) щ )Где Д и 5 - постоянная составНто 0шая и амплитуда первойгармоники переменнойсоставдятошей магнитнойпроводимости од(О оВоздушноГО зазор (, соо-ветственно;- угловая частота цзмененц я ф"ОмаГнитной прОВОдетм ости Воздушного зазора; Я - число зубцов ротора;П - скорость вратцения (об/сек);О- ВРЕмя,Магцтттт.т поток В Е-й магнитной цепира ВенФ Г Ъ -У Я созс+К 1) 3 Г Л оф 1+ 27 Г + 1 -й)ф У соь,ц)01 фс 1 2 Ь) - 1Суммарный магнитный поток, охватьваемый катушкой рабочей обмотки, Выражветсл формулой6,)1Ф= Х Ф = - ГтпЗПС 08(М -с(,)К=1Соответственно э, л, ситдукттруелтвл в рабочей обмотке, изменяется по закону Прц пцтанцт: обмоток возбуждения переменным токол с угловой твстоттуй Я ттуж- цо прттлтецятьй= + 21, где знак "+" идц "-ф определяется направлением врвтценця поля возбуждения. Следовательно,Е=Е Вю(м +Я)1Из последних двух выражений следует,что предлагаемой машине можно изменятьфазу иди частоту индуктированной В рабо-чей облтотке э, д, с, независимо от скорости врвшения путем изменения фазы идичастоты тока возбу)кдения, что соответствует принципу асинхронизированной синхронной машины,тта фиг. 2-4 обмотки возбуждения непоказаны, а создаваемые ими нс, про тиноподожных полярностей нв выступахстаторных зубцов обозначены буквами Ци 8 на продольных разрезах и показаны.в виде волн тт и 8 на поперечныхразрезах, причем заштрихованные волнын. с, характеризуют поде возбуждениятолько по одну сторону От рабочей обмот-с колько больш, и частота з. д, с На фцг. 4 показан случай, когда зввремя повороте роторе ца одно зубцовое,ДЕЛЕццг ОтцОСцтЕЛ Но 11 цожЕН 1 гя, 11 ОКЕ.ац-60 ки. Рабочая обмотка показана в виде гро-водника прямоугольного сечения междувыступами статорных зубцов.Статор машины имеет зубцы 9-20,Магнитный лоток достигает мексимального значения в той магнитной цепи, которая расположена по оси поля возбуждения(зубец 9 на фиг. 2), и в тот ломент,когда в этой цепи плошадь взаимного перекрытия зубцов максимальна. Максцмальный поток условно показан на фиг, 2 двумя силовыми линиями. В противолежащемзубце 15 статора в тот же момент Времени поток имеет протнвополохоое направление и значительно меньшун величийну, так как против зубца 15 находитсянемагнитное межзубцовое пространстворотора, Поток зубца 15 условно показанна фиг, 2 одной силовой линцей. Результируюший поток в роторе, равный разностипотоков зубцов 9 и 15 совпадает по ца 0правгенцк с потокол: зубца 9, т. е. нанравлен слева направо,Резугы ируОший магнитный поток ротора,пронизывающий катушку рабочей обмотки,равен разности потоков половины всех зубцов, находящихся В поле одной полярности(зубцы 19, 20, 9, 10 и 11 ца фиг. 2), иполовины зубцов, находящихся в поле другой полярности (зубцы 13-17). Для момен 30та, показанного на фиг, 2, этот результирующий поток в продольном разрезе направлен слева направо.После поворота ротора на половину зубцового деления взаимное положение зубцовВ 5становится таким, как показано на фиг. 3,При этом, если положение полей возбуждения не изменяется, то максимальныл 1 становится поток бтаторного зубца 15 (и находяцегося против него роторного зубца),40а поток зубца 9 уменьшается. Картина потоков становится обратной по сравнению с .моментом, показанным нв фиг, 2; суммапотоков зубцов 13-17 больше суммы по 45токов зубцов 19-16, и результцрующцй поток ротора меняет знак,Таким образом, пронизываюшцй катушку рабочей обмотки магнитный поток (и,соответственно индуктируемвя в катуикеэ. д, с.) как и во всех индукторных машинах определяется по величине разностьюмежду максимальной и.минимальной проводимостью зубцового деления, а угловаяочастоте э. д. с. рабочей обмотки равна НОГО на фиГ. 2, пОлЯ Возбуждения г 101 ертываются против направления Врашенияоторе на одно зубцовое деление стетрг,В момент, показанный на фиг, 4, по 1. кзубцов 9 и 15 имест те же нгщав:с 1,что и на фиг, 2, но меньшуго ВОИчи(что условно показано на поперечном рг;:, -резе на фиг. 4 стрелками меньшей длины).Поэтому максимального значения лагнитный поток и з. д. с, в катушке рчбоч-йобмотки достигаОг несколько изхО, аиланно В ыо;1 ент кОГда лаксилг.1 1 гяплошадь нерекрыгия будет В зуби: 10,Таким образом, период з. д, с, В лагуилеуже не равен Времени поворога рзгО)г наодно зубиовое деление ротора, а ответственно меньше, Е 1 нглогично ириВрашеши по 1 Возбуждения 1 о нгргРленио Вргпения ротора частоа индук ирОВеиной э, д. с, 15 ееичиваегся, С.л"1 ЯтеьнО, угловая Егс 1 Ота цдуктирОВдннОз. д, с. скеЕд 1,вется из угловой час"готь; изменения магииной проводимости воздуш" ного зазора зубоцого делешя статора и угловой частотыОка возбуждешя о=ы ф Ягде знак "+" соответсгвует вравник Оси поля возбуждения но направлению враИсцИя ротора, знак -" против направления врашешя ротора.В двигательном режиме дашина работае следуюцим образом.Рабочая обмотка подключается к одцофазцому источнику переменного тока, а две обмотки возбуждения - к многогазнолу источнику переменного тока регулируемой низкой частоты так же, как и в генераторном режиме. Взаимодействие магнитных полей, созданньгх этими обмотками, стремится повернуть ротор в такое положение (см. фцг. 2), при котород по осц поля возбуждения будет максимальное взаимное перекрытие плошедц зубцов стетора ц ротора (что соответствует максимальному потокосцепленшо рабочей обмоткц и обмоток возбуждения). Через полпериода частоты тока рабочей обмотки при неизменном положении полей возбуждения (прц возбужденцц постоянным током), вследствие изменения направления поля катушки рабочей облОткц, положение максимального перекрытия зубцов должно быть у противоположного полюса поля возбуждения (см. фцг. 3), и ротор повертьввется еше на половицу зубцового деления, стремясь занять такое положецие Продолжая по инерции движение, через полперцода частоты тока рабочей обдотки ротор снова занимает положс цие, иоказанцосна фиг. 2. Под нагрузкой это Врашениеротора происходит с отставанием на угонвыбега ротора, как ц во всех синхронныхмашинах,Таким Образодл, взаимодействие неподвижных магнитных полей возбуждения ипеременного поля рабочей обмотки создает электромагнитный момент, врашающийротор с синхронной скоростьюГ ОО 23 Гегде Го - угловая частота тока рабочейообмотки.Если же поля возбуждения врацактсяс угловой частотой Ято, так как ройтор всегда стремится обеспечить максимальное потокосцепление между обмотками, скорость ротора равна,О +ЯЛ= 1АУЛ20где знак "+" соответствует врацениО полейвозбуждения против направления Врапенияротора, знак "-"- по направленик Врашенияротора.Таким образом, предлагаемая машинаможет работать как синхронная ( прц неподвижных полях Возбужде 1 лия) и со скольжением (при врапакццихся полях возбуждения),т, е. является асинхронизцрованной синхронной индукторной машиной. Принцип действияее не изменяется, если число пар пол 1 осовобмоток возбужденця равно )у =- 1 и числа зубцов статора ц ротора отличаются на р,Электромагнитный момент машины пропорционален разности н, с, Возбуждения,создаваемых обе 1 клц обмотками возбужденця,Обмоки Возбуждения питаются Токами,сдяц 1 утыми по фазе на полпериода, и создаО 1 и. с. противоположной полярности + Яи -так, что разностная и, с., действую40дая в каждой Кл магнитной пепи, равнаих алгебраической сумме 2 Г, Изменяя фазу тока в любой 11 з обмоток Возбуждения,получается не алгебраическое, а геомет.ческос сложение этих н. с. СпедоваеГлизменением фазы тока В Одной цз оохк 1;возбуждения можно плавно регулироваГВличину электромагнитного 1;Омент а 11:что часто удобнее, чсдм регулировка В, -личиной напряжения возбуждения.Цыпопненце рабочей обмотки В Видекольцеьой катушки резко уменьшает индуктивное сопротивление рассеяния рабочейобмотки, что Весьма благоприятно дпяасцнхронизированной синхронной машиы,особенно работаОшей нрц повышеной ипцсредней частоте, так как позволяет укло 1: -шить реактивную моЦность, ГОребпяе: укпри различно скорости от источик ВГ 1 бужденця,Применение машины в двц атепьнокрежиме ПОГВщяеполучить тихоходНлйдвигатеь с прецизцон 10 у 1 раВляллмО с 1 ьростью Врашения Г 1 ри питании От сеи Ор -мальнО ЧасГГОты и 1 и использОВать питаи.ОТ ЦСТОЧНИКЙ НОВЬЦЕННОй ЫЛЦ СРРДНРй ф 111 стоты, При отключении рабочей Обмо 1 ки ипитании двух Обмоток возбуждения слфе:ным током машина работает как реакгцв -ный редукторньй двигатель, Пи Гаие Обмо ток Возбужденл током частоты окоьжен 11,пропорццоапьой отклоениО скорос Ги ротора от сццхроНой, дает возкложнГк т 1,точно стабилизировать частоту ВьходОгонапряжения в генераторном режиле илцскорость Вра 1 ецця В двигательном рс жиме,Предмет изобретенияИндукторная машина по аят, св.Мо 293545, о т л и ч а 1 О и а я с ятем, что, с цельк расширения диапазонарабочих частот, зубць 1 статора и роторавыполнены в виде аксивльно расслоенныхпакетов, а якорная Обмотка - В Виде кол-.Невой катушки, соосной с валом.едакт ов аз 7 Изд. Ж Т Подписное НИ нистров СССР Моск 1 реднрнятие Патентъ, Москва, Г.59, Бережковская наб., 24 И Государ по дннОГО кокит изобретени 113035, Рау