HU193143B - Ehlektricheskij dvigatel's reguliruemym magnitnym potokom i izmenjaemoj skorostej vrahhenija - Google Patents

Description

A találmány tárgya többfázisú villamos gép, úgymint motor és generátor. A találmányt motorok, különösen háromfázisú motorok kapcsán ismertetjük, amelyekre azonban a találmány nem korlátozódik.

A jelenleg ismert indukciós motorok használatát korlátozza, hogy azok fordulatszámát a váltakozó feszültségforrás rögzített értékű frekvenciája határozza meg, és nem könnyű ezen motorok fordulatszámának változtatása ennek a frekvenciának a változtatásával. Az indukciós motorok állórészét tápláló váltakozó feszültségforrások frekvenciájának változtatására bonyolult és költséges áramkörök léteznek, amely áramkörök az áramforrás és a motor tekercselése közé vannak beiktatva. Ismeretes, hogy ezeknek a motoroknak az állórészét viszonylag tisztán szinuszos jelalakkal kell táplálni annak érdekében, hogy jó hatásfokú működést érjenek el. Ezt a követelményt kielégítő áramkörök, különösen nagy teljesítményű gépek esetén, szintén bonyolultak és költségesek. Az elektromos energiát jobb hatásfokkal lehet hasznosítani oly módon, ha a terhelési követelményeknek megfelelően változtatható fordulatszámú motort alkalmaznak, szemben egy olyan motorral, amely viszonylag állandó fordulatszámon vagy fordulatszámokon vagy más, állandó körülmények között működik a terhelés követelményeitől függően.

Az indukciós motorok másik hátránya abban van, hogy azok nagymértékű leterhelése esetén a motor lelassulásakor túláramot vesznek fel, amely áram a motor leégését okozza, hacsak a motor nincs külső berendezésekkel megvédve. Az ilyen motoroknak nagy letörési nyomatéka kell legyen az üzemi fordulatszámhoz tartozó nyomatékhoz képest annak érdekében, hogy a motor károsodását megakadályozzuk, a motor túlterhelése következtében, ami viszont azt eredményezi, hogy a fluxust a normális üzemhez tartozó optimális értéktől eltérő értéken kell tartani. Ezt a viszonylag alacsony, a normális üzemhez tartozó fluxust a bemeneti feszültség-változások is szükségessé teszik. Mivel a fluxust viszonylag alacsony szinten kell tartani, a motor méretét gyakorlatilag nagyobbra kell választani, mint az elméletileg szükséges ideális motor méreteit annak érdekében, hogy az előírt kimeneti teljesítményt kapják.

A hagyományos indukciós motorok egy további problémája a nagy indítási áram. Kis terheléseknél ez nagyobb fluxust okoz annál, mint amennyi ténylegesen szükséges a hatásos működéshez ilyen terhelések esetén.

Egy~még további nehézség abban van, hogy a motor futását a teljes normális terhelés tartományára kell méretezni annak érdekében, hogy nagy teljesítmény-tényezó't biztosítsanak, és egyidejűleg, hogy nagy indítási nyomatékot és nagy letörési nyomatékot biztosítsanak különleges alkalmazások igényeinek kielégítésére.

A jelen találmány a villamos gépeknek a fentiekben ismertetett hátrányait kiküszöböli vagy csökkenti oly módon, hogy az állórész tekercselésével sorosan egy kondenzátor van kapcsolva, amely egy soros áramkört határoz meg. A főtekercseléshez csatlakozik egy kapcsolóeszköz, amelyét egy külső gyújtóáramkör jele vezérel, amellyel a kondenzátoron és a főtekercsen keresztül szekvenciálisán ellenkező irányú áram folyik. A kapcsolóeszközt, a kondenzátort és tekercseket egy egyenáramú feszültségforrásról tápláljuk, amely egyenfeszültséget a soros áramkör és a kapcsolóeszköz a főtekercsen megjelenő megvágott váltakozó négyszögjellé alakít át. A váltakozó négyszögjel frekvencia-változását a külső gyújtóáramkör frekvenciájának változtatásával érjük el, amely gyújtóáramkör jele előnyösen diszkrét impulzusokból áll.

A találmány szerinti villamos gép egy olyan rendszert biztosít, amelyben az állórész mágneses fluxusát a kívánt terhelési viszonyok mellett optimális szinten lehet tartani. Ezen túlmenően a rendszer lehetővé teszi, hogy a forgórészben az áram szintén optimális amplitúdójú legyen a szükséges terhelési viszonyok mellett, szemben a hagyományos indukciós villamos motorokhoz képest. A motor mágneses anyagának adott mennyiségével a nyomaték és a teljesítmény optimális értéken tartható.

Egy többfázisú motorban egy mágneses magra többfázisú állórész íőtekercselés van felvive, a tekercselés több tekercsből áll, és valamennyi tekercs egy fázishoz van rendelve. A kondenzátorok a hozzájuk tartozó fó'tekercsekkel és velük sorbakapesolt kondenzátorokkal együtt bemeneti csatlakozókra vannak kötve.

A kapcsolóeszköz a főtekercs és a kondenzátor által alkotott soros áramkörrel sorba van kapcsolva valamennyi fázisban, és azt egy olyan külső gyújtóáramkör vezérli, amely diszkrét impulzusokat állít elő meghatározott frekvenciával, miáltal szekvenciálisán ellenkező irányú áram folyik, a kondenzátor és a főtekercs szekvenciálisán váltogatja az áram irányát, miáltal egy váltakozó feszültségű áramforrást alkot. Egy háromfázisú motornál a külső gyújtóáramkör gyújtóimpulzusai az egyes fázisokban egymáshoz képest 120°-os intervallumokban jelennek meg; ily módon egy háromfázissal táplált váltakozó áramú gépet alkot. A motor fordulatszámát úgy lehet változtatni, hogy a külső gyújtóáramkör impulzusainak frekvenciáját változtatjuk.

A külső gyújtóáramkör tápáramforrása egy egyenfeszültségforrás vagy egy hagyományos háromfázisú feszültségforrás lehet, amelynek jelét egyenirányítjuk, vagy egy egyfázisú tápáramforrás lehet megfelelő egyenirányítóval kiegészítve.

Az egyes fázisokhoz egy szabályozó tekercselés tekercsei is tartoznak, valamennyi fázis

-2193143 szabályozó tekercse és főtekercse egymással ellentétes irányban van tekercselve oly módon, hogy kis terhelés esetén az egymással sugárirányban szomszédos fő- és szabályozó tekercsek eredő fluxusa alacsony, és a terhelés növekedésével az eredő fluxus úgy növekszik, amint a tekercsek fluxusa egymással összegeződik.

A többfázisú szabályozó tekercselés a mágneses anyagból lévő magot körülveszi, és a bemeneti csatlakozókra van kötve, és úgy van fizikailag az állórészen elhelyezve, hogy a főtekercsek áramainak és a főtekercsekkel radiálisán szomszédos szabályozó tekercsek áramainak vektoriális viszonya olyan, hogy a megfelelő áramoknak vektoriális összege csökkenjen, amint a terhelés a teljes terhelés irányába növekszik.

A kondenzátoroknak akkora az értéke, hogy a kondenzátoron megjelenő feszültség a bemeneti feszültséggel kombinálva az állórész magjának voltszekundum kapacitását periodikusan meghaladja, ami azt eredményezi, hogy a mag fluxusa nagy értékről kis értékre és viszont, periodikusan és nem-lineárisán változik. Ily módon az állórész magjában az átlagos fluxus annak a veszélye nélkül tartható egész magas szinten, hogy a bemenetén lévő magas feszültség rendkívül nagy bemenő áramot hozna létre. A kondenzátorok korlátozzák azt az energiamennyiséget, amelyet a forgórészre át lehet vinni, még akkor is, ha a forgórésznek nagyon alacsony impedanciája van; ily módon a forgórész áramát szintén optimális értéken lehet tartani. A forgórész impedanciáját a hagyományos motorokhoz képest kisebbre lehet készíteni, és a motor álló helyzetében az indukált áram sokkal kedvezőbb lehet, mint a hagyományos motoroknál. Ennek az áramnak még mindig megfelelő értéke lesz a motor normális üzemi fordulatszámán és normális üzemi terhelésénél. A találmány szerinti motor sokkal inkább optimális lehet, mint a hagyományos motorok sok alkalmazásnál vagy bármilyen adott alkalmazásnál.

Olyan előnyös kiviteli alakoknál, amelyeknél az állórész főtekercselésével sorban kondenzátort alkalmazunk, és a motor mágneses körét kismértékben telítésben működtetjük, a kondenzátorok teljes energia-átvitelének korlátozó hatása következtében a végeredmény egy olyan motor, amelyet optimális fluxussal lehet -működtetni, különböző hálózati feszültségek mellett anélkül, hogy a nagy feszültségek különösen nagy bemeneti áramot okoznának. Más szóval, a bemeneti áram és a fluxus a gépen belül nem lenne rendkívül nem-lineáris a hálózati feszültség függvényében, mint a szabványos indukciós vagy más motoroknál. A találmány azt a tényt hasznosítja, hogy a motor tekercselésének induktivitásai csak addig tudnak ' energiát elnyelni, ameddig a motor állórészének mágneses anyaga telítésbe megy, és a kondenzá4 torokat kisüti. Amikor a motor mágneses anyaga telítésbe megy, a kondenzátorok a motor tekercselésén és az energiaforráson keresztül kisülnek, és a kondenzátorok ellenkező polaritásra töltődnek fel. A tekercsen keresztül folyó áram ekkor megfordul, és ekkor a kondenzátorok lesznek az energiaforrások, amelyek a tekercseken _ keresztül folyó áramot fenntartják. Ez addig folytatódik, amíg a bemeneti vonalon lévő feszültség polaritása meg nem változik. A hálózatból jövő bemenő feszültség voltszekunduma ekkor hozzáadódik azokhoz a voltszekundumokhoz, amelyeket a kondenzátorok tápláltak a főtekercsekbe. Ez addig folytatódik, amíg a főtekercsekbe betáplált eredő voltszekundum meghaladja a tekercseknek és a motor állórésze mágneses anyagának voltszekundum kapacitását, amikoris a motor mágneses anyaga ismét telítésbe megy. Ekkor a kondenzátorok a motoron keresztül kisülnek, és ismét telítés jön létre. A kondenzátorok ekkor a motor tekercsein keresztül kisülnek, amint azok telítődtek, és a hálózati energiaforrás a kondenzátorokat ellentétes polaritásra tölti fel. Ekkor az áram ismét megfordul a főtekercsekben, és az áramot rajtuk keresztül ismét a kondenzátorok tartják fenn. Ez egészen addig folytatódik, ameddig a vonalfeszültség meg nem változtatja irányát. Amint a vonalfeszültség amplitúdója növekszik, a vonalfeszültségnek és a kondenzátor feszültségnek a voltszekunduma fázisban van, és összeadódik mindaddig, ameddig a főtekercseknek és ezekkel együtt a mágneses anyagnak a voltszekundum kapacitását meg nem haladja. A tekercselt mágneses anyag ismét telítésbe megy, és a főtekercs induktivitása jelentősen lecsökken, amelynek hatására a kondenzátorok kisülnek a tekercselésen keresztül. Ez a folyamat ismétlődik minden félperiódusban, és hatására a motor maximális fluxussal, és ily módon maximális erővel, nyomatékkai és teljesítménnyel forog.

A találmány optimális fluxust tesz lehetővé, és mivel minden kondenzátoron a feszültség gyakorlatilag magasabb (bár nem szükséges), mint a vonalfeszültség, a fluxus az állórész magjában viszonylag független a vonalfeszültségnek meglehetősen nagy amplitúdó tartományában. Ezen túlmenően valamennyi kondenzátor megakadályozza, hogy a motor tekercselésén keresztül túl nagy áram folyjon, ha a mágneses anyag telítésbe ment, mivel a kondenzátornak csak az 1/2-szer C.U² energiája vezethető keresztül a hozzájuk tartozó tekercselésen. Ez a korlátozott energia-átvitel, amelyet a kondenzátor kapacitása (Farad) és a kondenzátoron lévő feszültség határoz meg, megakadályozza, hogy a vonalból a főtekercsen keresztül túl nagy áram folyjon.

Ennek eredménye egy olyan váltakozóáramú motor, amelynek változtatható fordulatszámú karakterisztikája van, és a bemenő feszültségnek széles tartományában mükö3

-3193143 dik, hatásfoka magas, és működési karakterisztikái kiválóak. Mivel a kondenzátorok korlátozzák a főtekercsen keresztülvezetett energia mennyiségét valamennyi félperiódusban, a motor leégése nagymértékben lecsökkenthető, és meghatározott esetekben ez egyáltalán nem is lehetséges. A motor túlterhelése esetén legfeljebb az történhet, hogy a motor leáll, és a motorba bevezetett energia nagymértékben lecsökken. Ez annak a ténynek a következménye, hogy a soros kondenzátorokon alacsonyabb feszültség jelenik meg, mint a motor normális üzemében, mivel a motor nem működik a szabályozott fázisban, és az 1/2 C.U² energiaszint jelentősen lecsökken.

Egy háromfázisú motorban a szabályozó tekercsek az állórész magjára vannak felvive, és párhuzamosan vannak kapcsolva az egyes főtekercsekkel és kondenzátorokkal, amelynek eredményeképpen a motornak jelentősen nagyobb indítónyomatéka lesz. A szabályozó tekercseknek általában nagyobb az impedanciájuk, mint a főtekercseknek, és ezért a szabályozó tekercseken átfolyó áram viszonylag alacsony, például egy indukciós motor fötekercseiben folyó áramhoz képest.

Ezen túlmenően a szabályozó tekercsek a bemenő áram korlátozására is szolgálnak, mivel, ha a bemenő feszültség növekszik, vagy a motor fordulatszáma növekszik, ezek a tekercsek az ellenelektromotoros erő következtében, mint generátortekercsek kezdenek működni, amely ellenelektromotoros erő meghaladja a bemenő feszültséget, és olyan áramot hoz létre, amely a fötekercsekben folyó áramnak részben ellene hat. Ez természetesen azáltal lehetséges, hogy a főtekercsek alkotják a motor elsődleges energiaforrását.

A sugárirányban szomszédos tekercsek azok a tekercsek, amelyek mágnesesen csatolásban vannak. Egy háromfázisú motornál a szomszédos szabályozó tekercs terhelésmentes állapotban akkora áramot vezet, mint a hozzátartozó főtekercs, és azok gyakorlatilag fázisban vannak, majd növekvő terhelésnél fáziskülönbség jelenik meg, és a terhelésnövekedéssel a vektorok maximálisan 180°-ra tolódnak el egymástól.

Mivel a főtekercsek tekercselési iránya és a velük szomszédos szabályozó tekercsek tekercselési iránya egymással ellentétes, kis terhelésnél a teljes eredő fluxus kicsi, és növekvő terhelésnél a fluxus úgy növekszik, amint a megfelelő szabályozó tekercsben folyó áram vektoriális iránya változik.

A főtekercsek és szabályozó tekercsek mindegyike legalább két mágneses pólust határoz meg, a főtekercsek pólusainak közepe és a szabályozó tekercsek pólusainak közepe mágnesesen egymást átfedik.

A találmány egy további előnyös kiviteli alakjánál a szabályozó tekercsek pólusainak közepe gyakorlatilag a főtekercsek pólusai ' között helyezkednek el, ezáltal a motor indítónyomatéka és billenőnyomatéka növelhető.

Ebben ar esetben az összetartozó szomszédos fő- és szabályozó tekercsek áramainak vektoriális ábrázolása gyakorlatilag változatlan. A fizikai és mágneses változás nagyobb szimmetriát biztosít. Bizonyos esetekben a mechanikus horonykiképzés lehetővé teszi, hogy ezt a mechanikus és ennek folytán a mágneses elrendeződés csak részben valósuljon meg.

A találmány egy még további kiviteli alakjánál a szabályozó tekercs a főtekercshez képest sugárirányban kívül van feltekercselve, ily módon a főtekercs és a forgórész közötti tér csökkenthető, és a főtekercs szórt reaktanciája csökkenthető.

A mellékelt rajzokon az

1. ábra a találmány szerinti háromfázisú motor előnyös kiviteli alakjának vázlatát tünteti fel, a

2. ábra egy háromfázisú motor három fázisához vezetett, egy gyújtóáramkör által előállított időzítő és kapcsoló jeleket mutatja, a

3. ábrán egy találmány szerinti háromfázisú, négypólusú motor tekercselésének térbeli elrendezése látható, a

4. ábrán a találmány szerinti, a 3. ábrán bemutatott háromfázisú motor tekercseinek lineáris elrendezése látható, és az

5. ábra az összetartozó főtekercs és segédtekercs áramának és feszültségének vektordiagrammját ábrázolja.

Az 1. ábrán a jelen találmány szerinti háromfázisú, csillagkapcsolású motor vázlata látható. Ez egy váltakozóáramú, indukciós, kalickás motor, amelynek mágneses anyagból lévő állórésze és kalickás forgórésze van, amelynek állórészén három 10,12 és 14 főtekercs van. Sem az állórészt, sem a forgórészt nem ábrázoltuk, azonban a motor hagyományosan négy pólussal rendelkezik; de több, vagy kevesebb pólus is alkalmazható szükség esetén. Az állórész 10, 12 és 14 főtekercsei alkotják a négy pólust, amint azt a 3. és 4. ábra kapcsán ismertetjük, és valamennyi A, B és C fázishoz egy soros 16 kondenzátor tartozik. A 16 kondenzátor nem kell, hogy különleges értékű legyen; azonban kapacitása elég nagy kell legyen ahhoz, hogy a 16 kondenzátort és a 10,12, és 14 főtekercseket tartalmazó soros áramkörökben a motor üzemi körülményei között a kapacitív teljesítmény-tényezőt fenn lehessen tartani. A 10, 12 és 14 főtekercsekkel, illetve 16 kondenzátorokkal párhuzamosan vannak kapcsolva a 18, 20 és 22 szabályozó tekercsek. A 18, 20 és 22 szabályozó tekercsek induktanciájaés impedanciája előnyösen nagyobb, mint a 10, 12 és 14 főtekercseké. Azokat például vékonyabb huzalból és több menetűre készíthetjük.

Az egyes 10, 12 és 14 főtekercseket, valamint 16 kondenzátorokat tartalmazó soros áramkörökhöz az A fázisban 24 és 26 tirisztor; a B fázisban 28 és 30 tirisztor, valamint a C fázisban 50 és 52 tirisztor csatlakozik. Valamennyi 24, 26, 28, 30, 50 és 52 tirisztorhoz az A fázisban 54 és 56 dióda; a B fázisban 58 és 60 dióda, valamint a C fázisban

-4193143 és 64 dióda kapcsolódik ellenpárhuzamosan. A 26 tirisztor a 10 főtekercs és 16 kondenzátor soros áramkörével kapcsolódik párhuzamosan, míg a 24 tirisztor ezzel a soros áramkörrel sorba van kapcsolva. A B fázisban hasonlóképpen a 30 tirisztor párhuzamosan kapcsolódik a 14 főtekercs és 16 kondenzátor soros áramkörével, míg a 28 tirisztor sorbakapcsolódik ezzel a soros áramkörrel. A C fázisban ugyanilyen módon az 52 tirisztor párhuzamosan kapcsolódik a 14 főtekercs és 16 kondenzátor által alkotott soros áramkörrel, míg az 50 tirisztor ezzel a soros áramkörrel sorba van kapcsolva.

A 24 tirisztorral 202 tekercs van sorbakapcsolva, a 26 tirisztorral 204 tekercs, és a 30 tirisztorral 206 tekercs; a 28 tirisztorral 208 tekercs, az 50 tirisztorral 210 tekercs és az 52 tirisztorral 212 tekercs van sorbakapcsolva, amelyek az egyes 24, 26, 28, 30, 50 és 52 tirisztorok kioltását segítik elő, amely kioltást az alábbiakban részletesebben ismertetünk.

Egy, az A fázishoz tartozó külső jelforrás egy 66 gyújtóáramkörből és egy ehhez kapcsolódó 68 logikából áll. A 66 gyújtóáramkör a 10 főtekercsből és 16 kondenzátorból álló soros áramkörhöz a 74 és 76 csatlakozásoknál kapcsolódik. A 68 logika vezérli a 66 gyújtóáramkör működését, és hasonló logikák és gyújtóáramkörök tartoznak a B és C fázisokhoz is. Bizonyos esetekben mind a három 66 gyújtóáramkörhöz egyetlen közös logika tartozhat. A 68 logikát egy egyenfeszültségforrás táplálja, amelyet a 75 Zener dióda és 77 ellenállás soros kapcsolása alkot, és a 68 logika erre van kapcsolva oly módon, hogy a 75 Zener dióda a 68 logika számára az egyenfeszültséget állandó szintre korlátozza.

és 81 vezetékeken a feszültség egyenfeszültség, amely az állórész 10, 12, 14 főtekercsei és 16 kondenzátorai által alkotott soros kapcsolásokra, a 18, 20, 22 szabályozó tekercsekre és a kapcsolóelemekre van vezetve. Az egyenfeszültséget egy hagyományos váltakozófeszültségű forrásról nyerjük, és a rajzon az A, B és C fázisok feszültségét vezető 78, 80 és 82 vezetékek egy teljeshullámú egyenirányító hídra csatlakoznak, amelyet az A fázisban 84 és 86 diódák; a B fázisban 88 és 90 diódák, és a C fázisban 92 és 94 diódák alkotnak. A teljeshullámú egyenirányító kimenő feszültsége a 84, 86, 88, 90, 92, 94 diódák által előállított lüktető egyenfeszültség. A 96 kondenzátor ezt a feszültséget szűri, és ez alkotja az egyenáramú kimenetet. 98 ellenállás egy kisütő ellenállás, amely azt biztosítja, hogy amikor a motort kikapcsolják, akkor a 96 kondenzátor kisüljön.

A 2. ábrán az A fázis 68 logikájának időbeli működését mutatja, és hasonló áramkörök tartoznak a B és C fázisokhoz, amelyek a hozzájuk tartozó fázisok gyújtóáramkörei számára a vezérlést biztosítják oly módon, hogy szabályos háromfázisú impulzusokat kapjunk, amelyek egymástól 120°-os fáziseltolásban vannak. Az egyes fázisokhoz tartozó gyújtóáramkörök váltakozó impulzusait vál5 takozva vezetjük az egyes fázisok 24, 26, illetve 28, 30, illetve 50, 52 tirisztoraihoz. Ily módon az A fázisban például az impulzusokat váltakozva vezetjük a 24 és 26 tirisztorokhoz. Például az A fázis esetén az ábrázolt időbeli lefolyásban az első impulzust a 24 tirisztor 70 vezérlőelektródájához és a második impulzust a 26 tirisztor 72 vezérlőelektródájához vezetjük, amely impulzusok között 180° fáziseltolás van. A B fázisban 120°-os fáziseltolással az impulzust a 28 tirisztorhoz vezetjük, és 300°-os fáziseltolással egy impulzust vezetünk a 30 tirisztorhoz. A C fázisban egy impulzust 60°-os eltolással vezetünk az 52 tirisztorhoz, míg az 50 tirisztorhoz

240°-os fáziseltolású impulzust vezetünk.

A 66 gyújtóáramkör két relaxációs oszcillátort (az ábrán nincs feltüntetve) tartalmaz, amely úgy működik, hogy amikor az egyil oszcillátor bebillen, akkor az begyújtja a 24 tirisztort. Ezzel egyidejűleg a második 26 tirisztor kiolt, amint azt később még részletezzük. Az 54 és 56 diódák úgy működnek, hogy amikor a hozzájuk tartozó 24 és 26 tirisztorok kioltanak, akkor azok biztosítják az áram számára a visszavezetést. A 24 és 26 tirisztorokon levő feszültség alakja egy pozitív és egy negatív impulzus oly módon, hogy a váltakozófeszültség a 10 főtekercset és a 16 kondenzátort tartalmazó soros áram35 körön egy négyszögjel.

A 24, 26, 28, 30, 50, 52 tirisztorok kioltását a 66 gyújtóáramkör, vagy a 10 főtekercs és 16 kondenzátor soros kapcsolása hozhatja létre. Ez utóbbi esetben az áramkör a következő40 képpen működik:

A 24 tirisztort a 66 gyújtóáramkör begyújtja, és az vezetni fog, amelynek hatására az egyik irányban áram fog folyni. Ebben az állapotban a 10 főtekercs telítésbe jut. Amint a 16 kondenzátor feltöltődik oly módon, hogy a baloldali fegyverzetén pozitív polaritás lesz, akkor az áram a 10 főtekercsen csökken, egészen addig, amíg a 10 főtekercs által gerjesztett mágneses anyag ki nem kerül a telítésből. Ekkor a 16 kondenzátoron levő töltés elegendően nagy ahhoz, hogy a 10 főtekercsen folyó áram irányát megváltoztassa, mivel a 16 kondenzátor feszültsége ₅₅ nagyobb, mint az egyenfeszültségű forrás feszültsége. Az áram ekkor megváltoztatja az irányát, és ez az 54 diódán keresztül folyó ellentétes irányú áram kioltja a 24 tirisztort. Ez addig folytatódik, ameddig a 66 gyújtó__ áramkör be nem gyújtja a 26 tirisztort. Ennek eredményeképpen az egyenfeszültség forrás leválasztódik, amelynek feszültsége ellentétes volt a 16 kondenzátor feszültségével, aminek eredményeképpen a 10 főtekercsre hirtelen egy olyan feszültség kapcso⁶⁵ lódik, amely egyenlő a korábban a 10 5

-5193143 főtekercsen levő egyenfeszültséggel. A teljes feszültség egyenlő az egyenfeszültség forrás feszültségével, amely a 10 főtekercsen előzőleg jelen volt. A 10 főtekercsen átvezetett teljes voltszekundum rövidesen meghaladja a 10 fötekercsnek és az ahhoz tartozó mágneses anyagnak a voltszekundum kapacitását és telítésbe megy, ami által a 10 főtekercs induktivitása lecsökken. Ekkor a 16 kondenzátor kisül a 10 főtekercsen keresztül. A 16 kondenzátor ekkor ellenkező polaritásra kezd feltöltődni, vagyis a jobboldali fegyverzete lesz pozitív. Amikor a 16 kondenzátor feltöltődött erre az új, ellentétes polaritásra, akkor a 10 főtekercsen keresztül folyó áram lecsökken, aminek eredményeképpen kijön a telítésből, és nagyobb impedanciája lesz. A 10 főtekercsen átfolyó áram iránya ekkor megfordul, mivel a 16 kondenzátor jobboldali fegyverzete pozitív a baloldali fegyverzetéhez képest. Ez az áram átfolyik az 56 diódán és kioltja a 26 tirisztort.

Ez az állapot addig marad fenn, ameddig a 66 gyújtóáramkőr ismét be nem gyújtja a 24 tirisztort. Ekkor az egyenfeszültségforrás feszültsége a 16 kondenzátor feszültségéhez hozzáadódik, és ennek eredményeképpen túllépjük a 10 főtekercsnek és a hozzá tartozó mágneses anyagnak a voltszekundum kapacitását, és a mágneses anyag ismét telítésbe megy, majd az áram — a már fentebb ismertetett módon — folyik. Ekkor a ciklus önmagától ismétlődik. Az eredmény egy önkommutáló, váltakozófeszültségű indukciós motor-inverter, amely egy egyenfeszültségű energiaforrásról működik. Váltakozófeszültség alatt mind egy normális vonalfeszültséget, mind egy olyan feszültséget értünk, amelynek a polaritása egy inverter által periódikusan megfordul.

A motor fordulatszáma a 66 gyújtóáramkörrel és a B, valamint C fázisokhoz tartozó további gyújtóáramkörökkel változtatható. Az egyes gyújtóáramkörökön belül két tranzisztor és egy potenciométer van. A potenciométer ellenállásának változtatásával a tranzisztoros áramkörök nyitási előfeszültségét változtatjuk, amelynek hatására a tranzisztorok oszcillációs frekvenciája változik. Ennek következtében a 70 és 72 vezérlőelektródákra jutó impulzusok sűrűsége, illetve a másik két B és C fázis 28’, 30, ill. 50’, 52 tirisztoraira jutó impulzusok sűrűsége változik. Valamennyi potenciométer számára egyetlen beállító szervre van szükség annak érdekében, hogy valamennyi gyújtóáramkör frekvenciája egyidejűleg változtatható legyen. Az állórészre jutó, váltakozófeszültség frekvenciájának változtatása a motor fordulatszámának változását hozza létre. Ily módon a változtatható frekvenciájú gyújtójel lehetővé teszi változtatható fordulatszámú motor működtetését, amint azt célul tűztük ki.

A bemutatott motor működését a fentiekben ismertettük. Részletesebben, amikor az 6

A fázisban a 10 főtekercsre a 24 és 26 tirisztorokon keresztül négyszög-alakú váltakozófeszültség jut, a 16 kondenzátor elkezd feltöltődni, és a 10 főtekercsen keresztül, valamint a 18 szabályozó tekercsen keresztül áram folyik. Amint a forgórész fordulatszáma és az ellenelektromotoros erő nő, a 10 főtekercs induktivitása úgy változik, hogy a 10 főtekercs a 16 kondenzátorral együtt az üzemi állapotba kerül. Más szóval, a 10 főtekercsnek és a hozzá tartozó mágneses anyagnak a hatásos voltszekundum kapacitása elegendően naggyá válik ahhoz, hogy lehetővé váljék a szerkezetnek a fentiekben ismertetett működési módja, vagyis a 16 kondenzátor periódikusan töltődik az ellenkező irányba, miáltal a mágneses anyag a 10 főtekerccsel együtt a telítetlen állapotból a telített állapotba vált át, és eközben az átlagos fluxus nagy értékű. Ugyanez a jelenség játszódik le a B és C fázison belül is.

A 3. ábrán tizenkét tekercscsoport egymáshoz viszonyított elrendezése látható, amely egy motornak a három fázisát alkotja, valamennyi fázisnak négy, térközzel elhelyezett tekercscsoportja van, amely egy négypólusú motort alkot. A főtekercselésnek a tekercscsoportjai és pólusai az óramutató járásával egyező irányban 1, 8A és 3 (ame³⁰ lyek az első mágneses pólus A, B és C fázisait jelölik); 4, 2 és 6 (a második pólus A, B és C fázisait jelölik); 7, 5 és 9 (a harmadik mágneses pólus A, B és C fázisait jelölik); és g₅ 7A, 8 és 9A (a negyedik mágneses pólus A, B és C fázisait jelölik) kivezetésekkel rendelkeznek. A ffítekercseléstől sugárirányban kifelé vannak a szabályozó tekercsek elhelyezve, amelyek mágneses pólusa a főte₄₀ kercselés pólusai előtt 90°-kal vannak. A pólus-elrendezés olyan, hogy a főtekercsek és a szabályozó tekercsek forgó mezeje azonos irányban forog. A 90°-os mágneses sietés egyenlő egy hozzávetőlegesen 45°-os fizikai eltolással, és a mágneses sietés az óramutató járásával ellentétes irányú 50 nyíl irányában van jelölve. A szabályozó tekercselés tekercscsoportjai és pólusai az óramutató járásával egyező irányban a 8A’, 3’ és 4’ (az első gg mágneses pólus A, B és C fázisait jelölik); 2’, 6’ és 7’· (a második mágneses pólust jelölik); 5’, 9’ és 7A’ (a harmadik mágneses pólust jelölik); és 8’, 9A’ és 1’ (a negyedik mágneses pólust jelölik) kivezetésekkel rengg delkeznek.

A fő- és szabályozó tekercsek száma az egyes tekercsek részét alkotó kivezetéseknél vannak jelölve; így valamennyi fázis valamennyi tekercséből négy tekercscsoport van. gp A négy tekercscsoport közötti összeköttetést csak az A fázist alkotó főtekercselésnél és az A’ fázist alkotó szabályozó tekercselésnél jelöltük. A főtekercselés B és C fázisainak és a szabályozó tekercselés B’ és C’ fázisainak összekötését nem jelöltük a jobb áttekinthetőség érdekében; de szakember

-6193143 számára világos, hogyan kell ezeket a tekercseket egymással összekötni az A és A’ fázisok összekötése alapján, amelyet az alábbiakban ismertetünk.

Az A fázis tekercscsoportjai, amelyek az 1 és 7A kivezetések közötti főtekercselést alkotják, a 100 tekercscsoporttal kezdődik, amely a 101 vezetéken keresztül a 102 tekercscsoporttal van összekötve, amely viszont a 103 vezetéken keresztül van a 104 tekercscsoporttal összekötve; ez utóbbi a 105 vezetéken keresztül van a 106 tekercscsoporttal összekötve, amelynek szabadon maradó 7A’ kivezetése van. A tekercscsoportok mindegyike a bemutatott kiviteli alaknál három tekercsből áll, és látható, hogy a szomszédos 100, 102, 104 és 106 tekercscsoportok ellenkező irányban vannak tekercselve annak érdekében, hogy a szomszédos pólusok egymáshoz képest ellentétes polaritásúak legyenek. Az egyes tekercscsoportok mindhárom tekercse ugyanazon irányban van tekercselve. A 107, 108, 109 és 110 nyilak jelzik az egyes tekercscsoportokban folyó áram irányát. A 101 vezeték a 100 és 102 tekercscsoportokat, azok 111 és 112 végződéseinél köti össze, míg a 103 vezeték a 102 és 104 tekercscsoportokat azok 113 és 114 kezdeténél köti össze; a 105 vezeték a 104 és 106 tekercscsoportokat a 115 és 116 végződéseinél köti össze. Az 1 és 7A kivezetések a 100 és 106 tekercscsoportokat a 117 és 118 kezdeteknél hagyják el.

Az A’ fázis szabályozó tekercselése, hasonlóan a 8A’ és 2’ kivezetések közé kapcsolódik. Kiindulva a 119 tekercscsoportból, azt a 120 vezeték összeköti a 121 tekercscsoporttal; 122 vezeték összeköti a 121 és 123 tekercscsoportokat; a 124 vezeték összeköti a 123 és 125 tekercscsoportokat. A sugárirányban szomszédos tekercselésekben ellentétes irányú áramok folynak, amint azt a 126, 127, 128 és 129 nyilak jelzik, és a tekercscsoportok kezdeteinek és végeinek összekötése hasonló a fentebb már az A fázis főtekercselésével kapcsolatban ismertetett összekapcsolással. A 120 vezeték a 119 tekercscsoport 130 végződését összeköti a 125 tekercscsoport 131 végződésével; a 122 vezeték összeköti a 121 tekercscsoport 132 kezdetét; a 123 tekercscsoport a 133 kezdetével; a 124 vezeték összeköti a 123 tekercscsoport 134 végződését a 125 tekercscsoport 135 végződésével. A 8A’ és 2’ kivezetéseket a 119 és 125 tekercscsoportokat a 136 és 137 kezdeteknél hagyják el.

A B fázis tekercscsoportjai a 2 és 8A kivezetések közé vannak iktatva, és a B fázis másik két tekercscsoportjával való összekötfőtekercselés: ABC szabályozó tekercselés: B’C’A’

A feszültségnek és az egy sugárirányba eső tekercselésekben keresztülfolyó áramnak tetésük hasonló az előzőekhez. A szabályozó tekercselés B’ fázisa a 9A’ és 3’ kivezetések közé van kapcsolva, és a megfelelő tekercscsoportok a másik két tekercscsoporttal hasonlóan vannak összekapcsolva. A 3 és 9A kivezetések közé kapcsolt C fázis megfelelő tekercscsoportjai a C fázis másik két tekercscsoportjával az előzőekhez hasonlóan van összekötve. A 4’ és 7’ kivezetések közötti C’ fázis megfelelő tekercsei az előzőekkel azonos módon vannak összekapcsolva. Az A és A’ fázisok tekercscsoportjainak fent ismertetett összekapcsolásából szakember számára világos, hogy hogyan kell a Β, B’, C és C’ fázisok tekercscsoportjait egymással összekötni.

A 3. és 4. ábrákon a főtekercsek mágneses 32a, 32b, 32c és 32d pólusait és a szabályozó tekercselés mágneses 34a, 34b, 34c és 34d pólusait szaggatott vonalak jelölik. A 4. ábra a különböző mágneses pólusok egymáshoz való viszonyát lineárisan ábrázolja, amely pólusokat a tekercsek alkotnak. Az 53 nyíl jelzi azt az irányt, ahonnan a pólusokat tekintjük. A főtekercselés valamennyi pólusának közepe keresztülhalad a B fázison, és a szabályozó tekercselés pólusainak közepe keresztülhalad a B’ fázis tekercselésén. A C és A fázisok között, illetve a C’ és A’ fázisok között vannak az egyes megfelelő pólusok végei.

A motornak 200 forgórésze van, és látható, hogy az állórész főtekercselése közelebb van a 200 forgórészhez, és ennek az a hatása, hogy a főtekercselésnek a szórási reaktanciája lecsökken, és ezáltal a veszteségek csökkennek. Abban az esetben, ha a szabályozó tekercselés van közelebb a forgórészhez, az nagyobb szórási reaktanciát jelentene, és alacsonyabb hatásfokot hozna létre; azonban az indítónyomaték és a billenőnyomaték magasabb lenne.

A szabályozó tekercselés tekercsei a főtekercselés tekercseivel ellentétes irányban vannak tekercselve oly módon, hogy terhelésmentes vagy kis terhelési üzemben a főte'kercsek és szabályozó tekercsek által gerjesztett fluxus gyakorlatilag egymás alatt van, és egymással ellentétes, aminek következtében az eredő fluxus minimális. Amint a terhelés növekszik, a szabályozó tekercselésben az áram fázisa egyre jobban sietni fog a főtekercselés áramának fázisához képest az ellentétes értelmű tekercselés hatására, és ez azt okozza, hogy a főtekercsek és szabályozó tekercsek által létrehozott fluxus növekedni kezd, mivel azoknak a vektorai összegző helyzetbe közelednek.

A 3. ábrán ábrázolt motorban a főtekercselés fázisai és a megfelelő szabályozó tekercselés fázisai az alábbiak szerinti:

BC ABC ABC ’C’A’ B’C’A’ B’C’A’ a vektoriális ábrázolása az 5. ábrán látható. Ily módon a főtekercselésnek a feszültsége 7

-7193143 és az A fázisnak az árama van ábrázolva, és a szabályozó tekercselésnek a feszültsége, valamint a B’ fázis árama van ábrázolva, tekintettel arra, hogy ezek a tekercsek vannak fizikailag egymással szemben. A 36 vektor jelzi az A fázis főtekercselése feszültségét, míg a 38 vektor az A fázis tekercselésének áramát tünteti fel terhelésmentes esetben. Amint a terhelés növekszik, az áram 38 vektora a 40 helyzetbe változik, amely egy túlterhelt állapotot ábrázol. A szabályos terhelés a 38 vektor és 40 helyzet közötti helyzetben van; de ezt a rajzon nem tüntettük fel. A B fázis szabályozó tekercselés 42 vektora a tekercselésen lévő feszültséget tünteti fel, amely az A fázis feszültségéhez képest 120° fázistolásban van. Terhelésmentes esetben az áram gyakorlatilag fázisban van a 38 vektorral, amint azt a 44 vektor mutatja.

Ideális esetben a »fázisban« meghatározás azt jelentené, hogy egyáltalán nincs fáziskülönbség, és ily módon egy motor közel terhelésmentes üzemben működne hatásosan. A jelen vonatkozásban a »fázisban« meghatározást szélesebben kell értelmezni magára a motorra vonatkozóan. A találmány előnyős kiviteli alakjainál ez a szög 0° és 60° között van. Előnyösen azonban kisebb, mint 45°, amely közel terhelésmentes és üzemi terhelés közötti tartományban állna be. Ilyen motor kombinálná a jó, közel terhelésmentes karakterisztikákat és a jó, teljes terhelésű karakterisztikákat. Ha a fázisban lévő szögtartomány nagyobb lenne 60°-nál, akkor a terhelésmentes karakterisztikák leromlanának; de a túlterheléses feltételek mellett a hatásfokok megjavulnának. Az 5. ábrán példaként a fázisban lévő szögkülönbséget 67,8°-ra választottuk terhelésmentes üzemnél. Amint a későbbi táblázatból látható, amely az ábrázolt motorra vonatkozik, az 5. ábra áramviszonyai mellett az optimális hatásfok 25 %-os túlterhelésnél jelenik meg. Ha optimális hatásfok a követelmény, például 50 % túlterhelésnél, akkor azt a kis terheléshez tartozó fázisszöget, amelyet fentebb 67,8°-ban állapítottunk meg, ennél nagyobbra kellene választani.

Amint a terhelés növekszik, a fázis sietés szöge az Ia Ib áram között a 46 vektor helyzetébe változik, és az áramok egymáshoz képest nem lesznek fázisban. Ez a szög megközelíti, de nem éri el a 180°-ot, és ily módon az Ia és Ib áramok vektoriális összege lecsökken. Ebben az esetben a motor teljesítménytényezője növekszik, amint a motor az üzemi terhelést felveszi. Hasonló vektoriális ábrázolás és vektorváltozások mutathatók be más, szomszédos fázisokban is, nevezetesen a B és C’, valamint a C és A’ fázisokban.

Ez az optimalizált fluxus úgy érhető el, hogy az A és B’, illetve B és C’, valamint C és A’ fázisok tekercseléseit egymással oly módon helyezzük el szomszédosán, amint az a 3. és 4. ábrán látható, továbbá ezekbe a tekercsekbe az 5. ábra kapcsán ismertetett 8 és ábrázolt áramokat vezetjük, annak érdekében, hogy az A és Β’, B’ és C’, valamint C és A’ fázisok szomszédos tekercseiben a fluxusokat előállítsuk.

A fluxust optimalizáltuk különleges terhelési viszonyokra, amint az látható az Ia és Ib áramok vektoriális helyzetéből. Ez viszont minimalizálja a különleges terhelésekhez tartozó vonaláramot. Ily módon a fluxus szabályozása minimalizálja a szükséges vonaláramokat különleges terhelési viszonyoknál.

összehasonlításképpen, egy hagyományos motornál a fluxus viszonylag független a terheléstől, és ezért a vonaláram gyakorlatilag független a terheléstől, és ily módon kis különbség van a terhelésmentes és a teljes terhelésű állapotok között. A találmány szerint azonban a fluxus sokkal inkább terhelésfüggő, és ezért kisebb terheléseknél a vonaláram is kisebb, ami nagyobb hatásfokot eredményez a motor teljes működési tartományában, és nem csupán a névleges terhelésnél.

Következésképpen, a találmány szerinti motor egyrészről jobb hatásfokú és magasabb a teljesítménytényezője, egy jóval szélesebb tartományon keresztül, mint az korábban lehetséges volt, és ezen túlmenően változtatható fordulatszám karakterisztikával rendelkezik.

Azt is felismertük, hogy a motor névleges terhelése felett is jobb hatásfokkal tud működni, mint az korábban lehetséges volt. Egy ilyen túlterheléses állapotban az Ib áram vektoriális változása olyan, hogy a 46 helyzetből a 48 helyzetbe változik. Ebben a pont; bar, a vektoriális eltolódás helyzete azlAésIe áramok között kevéssel 180° alatt van; nagyobb a teljesítménytényező és kedvezőbbek a működési feltételek.

Megvizsgáltunk egy Wanlass motort, amelynek a típusa A18D2 modell F=4427, amely egy háromfázisú, egy lóerős, 230 V-os, és névleges terhelésnél 1755 fordulat/perces motor, amelynek a billenőnyomatéka 2,04 méterkilogramm, és amelyről az alábbi adatokat kaptuk. Az egyes főtekercsekkel sorba 10 y^F-os kondenzátort kapcsoltunk. Kis terhelésnél a motor kimenő teljesítménye kereken mintegy 42 W, a főtekercsek mintegy 510 W teljesítményt vettek fel, míg a szabályozó tekercsek mintegy 390 W-ot tápláltak vissza a rendszerbe. A teljes hatásfok mintegy

35,4 % volt. 250 W leadott teljesítménynél a főtekercsek 504 W-ot vettek fel, míg a szabályozó tekercsek 174 W-ot tápláltak vissza a rendszerbe, amelyből a teljes hatásfok

76,8 %-ra adódik. Névleges terhelésnél a fötekercsek 479 W-ot vettek fel, és a szabályozó tekercsek megváltoztatták szerepüket oly módon, hogy teljesítménygenerátorból teljesítményfogyasztókká váltak, és valójában 368 W-ot vettek fel, amellyel a teljes hatásfok mintegy 87,3 %-ra adódott. Amint a

-8193143 motor a névleges teljesítmény fölé, azaz mintegy 1,4 kW-ra volt terhelve, a szabályozó tekercsek több teljesítményt vettek fel, és a hatásfok 84,6 %-ra módosult. A mintegy 736 W-os motor jól működött mintegy 370—1 500 W terheléstartományban 82,1 %-nál jobb hatásfokkal, amely lényeges javulás a jelenleg ismert motorokhoz képest. Ámint a motor terhelése növekedett, a szabályozó tekercsekben folyó áram vektoriális helyzete a korábban bemutatott módon változott meg. A motor teljes teljesítménytényezője 0,9 és 0,97 közötti tartományban változott.

A találmány néhány kiviteli alakjánál azt találtuk, hogy kívánatos a motor indítónyomatékának és billenőnyomatékának a növelése a mágneses terek szimmetriájának javításával. A fő- és szabályozó tekercsek egymáshoz képesti térbeli elhelyezése — amint azt a 3. és 4. ábrán bemutattuk — nem biztosít egy háromfázisú, négypólusű motornál főtekercs: ABC szabályozó tekercs: C’ A’ B’

A fenti elrendezésnél a C és A fázistekercsek és a C’ és A’ fázistekercsek közötti tér túlságosan nagy; de ez hasznos abból a szempontból, hogy a B és B’ fázispólusok középpontja nem esik a pólusok végei közé.

Ennek a változtatásnak a hatására megjavult az indítónyomaték és a billenőnyomaték anélkül, hogy a megmaradó terhelési tartományban rontó hatás jelentkezett volna. Egy megvizsgált motornál az alábbi paramétereket értük el:

vonalfeszültség 230 V kondenzátor a főtekercselésben 10 juF billenőnyomaték 2 mkg 1203 ford./percnél indítónyomaték 1,64mkg teljes áramfelvétel rögzített forgórésznél 19,3 A névleges terhelés 0,5 mkg

1755 ford./ /percnél = 760 W bemenő teljesítmény = 857 W hatásfok 87,3% teljesítménytényező 0,94.

A motor paraméterei 25%-as túlterhelésnél :

vonalfeszültség 230 V kondenzátor a főtekercselésben 10juF billenőnyomaték 2,01 mkg indítónyomaték 1,64 mkg teljes áramfelvétel rögzített forgórésznél 19,3 A

25%-os túlterhelés = 0,62 mkg

1740 ford./ /percnél = = 915 W tökéletes fizikai és mágneses kvadratúra-viszonyokat. Egy ilyen fizikai kvadratűra-viszonyhoz az szükséges, hogy a szabályozó tekercsek közepe a főtekercsek pólusai között legyen, és e célból szükséges a tekercseknek egymáshoz képesti elektromos elfordítása mintegy 30°-os szögben, ami fizikai elfordításban mintegy 15°-ot jelent. Egy hagyományos állórészben az egyes hornyok elektromos elfordulása mintegy 20° (10° fizikai), és így a vizsgált motor tekercselése elektromosan 20°-kal volt elforgatva, és nem 30°-kal, ami fizikailag lehetetlenség. Ily módon a szabályozó tekercsek pólusainak középpontja közelebb került ahhoz a helyhez, amely a főtekercsek pólusai között van, a pontatlanság elektromosan csak mintegy 10°. A mágneses mező szimmetriája ennek megfelelően jobb lett. Ennek a beállításnak a hatása a főtekercseknek és a szabályozó tekercseknek az alábbi, egyvonalba-esését jelenti:

C ABC ABC

A’B’C’ A’B’C’ A’B’ bemenő teljesítmény = 1056 W hatásfok 87,8% teljesítmény-tényező 0,95.

A szabályozó tekercseknek a generátor üzemmódból a motoros üzemmódba történő átváltása hozzávetőlegesen 0,33 mkg-nál következik be. Az indítónyomatéknak a teljes növekedése mintegy 23 %, és a billenőnyomaték mintegy 19 %-kal nagyobb a nem-szimmetrikus, fizikailag elfordítás nélküli motorhoz képest, mint amit korábban ismertettünk.

Más kiviteli példák szerinti motoroknál vagy gépeknél különböző számú pólusok lehetnek: például 2 vagy 6 pólus, és a szögbeli elrendezés, valamint a vektoriális ábrázolás ekkor különböző lehet. Ezen túlmenően a hornyoknak a száma, amelyekkel a motor tekercsei elmozgathatók, amelyeknél optimális vektoriális eltolódást lehet elérni, különböző lehet. Hasonlóképpen, a gép fázisainak száma eltérő paramétereket eredményezhet.

Nem kíséreltük meg ábrázolni azt a módot, hogy a többfázisú állórész főtekercselésének három tekercse fizikailag hogyan legyen az állórész magjára tekerve, például átlapolásos tekercseléssel vagy koncentrikus tekercseléssel* amely mindkét tekercselési mód megfelelő és szakember számára nyilvánvaló. Hasonlóképpen, a forgórész szerkezeti kialakítását nem ábrázoltuk, mivel bármilyen alkalmas forgórész, nevezetesen egy kalíckás forgórész vagy tekercselt forgórész is alkalmazható.

A találmány szerinti motor, egy további kiviteli példája szerint, tekercselhető duplatekercseléses kettős feszültség-technikával.

A találmány célszerűen alkalmazható olyan esetekben is, amikor meglévő motorokat át kell tekercselni, és átalakíthatok az itt ismer9

-9193143 tetett módon. Ilyen esetben a hagyományos motor mágneses anyagának a működéshez szükséges mennyisége adva van. Ha azonban a találmány szerinti átalakítást végezzük el, és a motort a névleges terhelésre kell méretezni, nem lesz szükség a rendelkezésre álló teljes vasanyag felhasználására. Ilyen esetekben a motort úgy kell tekercselni, hogy a kondenzátoron lévő feszültség, amely hozzáadódik a bemenő feszültséghez, ne haladja meg a mag voltszekundum kapacitását, és nem kell, hogy a mag periódikusan telített és nem-telített állapotok között működjön. Ha ilyen esetekben kihasználnánk az alkalmazott mágneses anyag maximális kapacitását a találmány értelmében, és a mag voltszekundum kapacitását periodikusán túllépnénk, akkor a motor teljes terhelése nagyobb lenne, mint eredetileg, és ez nem biztos, hogy kívánatos olyan esetekben, arriikor a motor névleges kimenő teljesítménye csak jobb teljesítménytényező mellett és jobb hatásfokú karakterisztikával érendő el, mint a hagyományos motor, és nincs szükség a kimenő teljesítmény növelésére. A találmány előnye az is, hogy meglévő motorokat át lehet alakítani a találmány szerint úgy is, hogy periodikusan telítéses és telítetlen állapotok jöjjenek létre, és ekkor a találmány szerint a hagyományos méretű motorok nagyobb kimenő teljesítményt tudnak biztosítani, teljesítménytényezőjük jobb és hatásfokuk nagyobb, mint azt korábban elérhették volna.

Belátható, hogy az előző ismertetés, a motor működésének leírása feltehetően a működési mód fizikai jelenségeinek legjobb ismertetése; azonban a találmány nemcsak erre a körre szorítkozik. Elképzelhető, hogy a működés módja a későbbiekben más módon is megmagyarázható lesz.

A »fázisban« fogalom — amint azt fentebb már kifejtettük — a jelen találmány szempontjából azt jelenti, hogy a főtekercselés és a vele szomszédos szabályozó tekercselés áramainak vektoriális helyzete adott szögtartományon belül van. A «fázison kívül* fogalom a »fázisban« állapot megváltozását jelenti, amikor az áramok vektoriális helyzeteiben változás áll be. Nem lehet egyértelmű korlátot vagy szögértéket meghatározni a «fázison kívüle fogalom meghatározására.

A bemutatott kiviteli alaknál a szabályozó tekercs és a főtekercsnek a kondenzátorral alkotott soros kapcsolása párhuzamosan kapcsolódik egymással. A találmány szerinti megoldás a soros áramkörnek deltakapcsolásában is működőképes, amellyel a szabályozó tekercs párhuzamosan van kapcsolva. A soros áramkör csillagkapcsolásának és a szabályozókor deltakapcsolásának és viszont különböző variációi képzelhetők el.

A találmány egy másik kiviteli alakja szerint egy többfázisú motornak nincs szabályozó tekercselése. Egy ilyen motornál a hatásfok viszonylag alacsonyabb lesz, azonban a motor és annak kapcsoló eszköze változ10 tatható fordulatszámú működést tesz lehetővé, majdnem nullától egészen a névleges feletti fordulatszám-tartományig. Egy ilyen motornak nincs önkommutáló működése, mint amint az a szabályozó tekercseléssel ellátott motoroknál fennáll.

A kapcsolóeszközöknek egy, a motor tekercseivel történő összekapcsolását ismertetjük, azonban belátható, hogy más kapcsoló elrendezés is lehetséges a gép tekercselésének működtetésére, aminek eredményeképpen az egyenfeszültségű tápegység elhagyható, és helyette egy megfelelő változtatható frekvenciájú váltakozó feszültségű energiaforrás is alkalmazható.

Belátható az is, hogy a találmány nem korlátozódik a mellékelt rajzokon bemutatott és leírt motornak és gépnek különleges kiviteli alakjaira. A fentebbi leírás az csak a szemléltetés és a működés magyarázatának célját szolgálja, amelyre azonban az oltalmi kör nem korlátozódik.

Claims (18)

1. Többfázisú villamos gép, előnyösen motor, amelynek mágneses anyagú magot tartalmazó állórésze, forgórésze és többfázisú állórész főtekercselése van, amelyhez az egyes fázisokhoz a mágneses anyagú magot körülvevő főtekercsek tartoznak, továbbá egyenfeszültségforrása van, valamint kondenzátorai vannak, az egyes fázisok főtekercseit egy kondenzátoron keresztül egy soros áramkörbe beiktató eszköze van, és a soros áramkör az egyenfeszültségforrásra kapcsolódik, a zzaljellemezve, hogy többfázisú szabályozó tekercselése van, amelynek mindegyik fázisában (A, B, C) a mágneses anyagú magot körülvevő szabályozó tekercse (18, 20, 22) van, e szabályozó tekercsek az egyes főtekercsek (10, 12, 14) és a hozzájuk tartozó kondenzátorok (16) soros kapcsolásával együtt kapcsolóáramkörön keresztül az egyenfeszültségforrásra vannak kötve, a főtekercsek (10, 12, 14) és a szabályozó tekercsek (18, 20, 22) egymással sugárirányban szomszédosak, és a kapcsolóáramkörökhöz a fordulatszám változtatására változtatható frekvenciájú gyújtóáramkör (66) csatlakozik,

2. Az 1. igénypont szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercselés tekercscsoportjai (100, 102, 104, 106) és a velük sugárirányban szomszédos szabályozó tekercselés tékercscsoportjai (119, 121, 123, 125) egymáshoz képest ellentétes áramirányra vannak bekötve.

3. Az 1. igénypont szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy az egymással sugárirányban szomszédos tekercscsoportok (100, 102, 1Ó4, 106, illetve 119. 121, 123, 125) egymáshoz képest ellentétes értelmű tekercselésűek.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy valamennyi fázishoz (A, B, C)

-10193143 egy-ejgy gyújtóáramkör (66) tartozik, továbbá az egyes fázisok (Á, B, C) közötti előírt fázisviszonyoknak megfelelően az egyes gyújitóáramkörök (66) szekvenciális gyújtását meghatározó eszköze van. 5

5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a gép működési frekvenciáját változtató kapcsolóáramkörhöz változtatható frekvenciájú gyújtójelet előállító 10 gyújtóáramkörök (66) csatlakoznak.

6. Az 5. igénypont szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a gyújtóáramkörök (66) szekvenciális impulzusokat előállító relaxációs oszcillátort ₁₅ tartalmaznak.

7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a kapcsolóáramkör, a kondenzátor (16) és a többfázisú főtekercselés valamennyi 20 fázisának (A, B, C) főtekercse (10, 12, 14) a villamos gép négyszög feszültségű váltakozó feszültségforrása.

8. A 7. igénypont szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy 25 valamennyi kapcsolóáramkör két sorbakapcsolt tirisztort (24, 26, 28, 30, 50, 52), valamint ezekkel ellenpárhuzamosan kapcsolt diódákat (54, 56, 58, 60, 62, 64) tartalmaz, az egyik tirisztor (24, 28, 50) sorba van ₃₀ kapcsolva a főtekerccsel (10, 12, 14) és a kondenzátorral (16), és a másik tirisztor (26, 30, 52) a fötekerccsel (10, 12, 14) párhuzamosan van kapcsolva.

9. Az 1—8. igénypontok bármelyike sze- 35 rinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy az egyenfeszültségforrást egy többfázisú váltakozó feszültségforrásra kapcsolódó diódák (84, 86, 88, 90, 92, 94) alkotják. 40

10. Az 1—9. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercselés tekercscsoportjai (100, 102, 104, 106) több pólust (32a, 32b, 32c, 32d) határoznak meg, míg a szabályozó tekercselés tekercscsoportjai (119, 121, 123, 125) további pólusokat (34a,

34b, 34c, 34d) határoznak meg, és a főtekercselés pólusainak (32a, 32b, 32c, 32d) közepe a szabályozó tekercselés pólusait _5Q (34a, 34b, 34c, 34d) átfedi, és a szabályozó tekercselés pólusainak (34a, 34b, 34c, 34d) közepe a főtekercselés pólusait (32a, 32b, 32c,

32d) középen átfedi.

11. Az 1—9. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a szabályozó tekercselés által meghatározott pólusok (34a, 34b, 34c, 34d) közepe mágnesesen a főtekercselés által meghatározott pólusok (32a, 32b, 32c, 32d) között helyezkedik el.

12. Az 1—IL igénypontok bármejyike szerinti többfázisú villamos gép, a z z al jellemezve, hogy a szabályozó tekercselés a főtekercseléshez képest radiálisán kívül helyezkedik el.

13. Az 1—11. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercselés a szabályozó tekercseléshez képest sugárirányban kívül helyezkedik el.

14. Az 1—11. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy három fázisa van, a főtekercselésnek a fázisai (A, B, C) és a szabályozó tekercselésnek a fázisai (A’, B’, C’) egymáshoz képest úgy helyezkednek el, hogy a főtekercselés első fázisa (A) és a szabályozó tekercselés második fázisa (B')> a főtekercselés második fázisa (B) és a szabályozó tekercselés harmadik fázisa (C’) és a főtekercselés harmadik fázisa (C) és a szabályozó tekercselés első fázisa (A’) fizikailag egyvonalba esnek.

15. Áz 1—14. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercsek (10, 12, 14) és a kondenzátorok (16) csillag kapcsolásúak, és a szabályozó tekercsek (18, 20, 22) csillag kapcsolásban vannak.

16. Az 1—14. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercsek (10, 12, 14) és a kondenzátorok (16) delta kapcsolásúak, és a szabályozó tekercsek (18, 20, 22) delta kapcsolásban vannak.

17. Az 1—14. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercsek (10, 12, 14) és a kondenzátorok (16) delta kapcsolásban vannak, míg a szabályozó tekercsek (18, 20, 22) csillag kapcsolásúak.

18. Az 1—14. igénypontok bármelyike szerinti többfázisú villamos gép, azzal jellemezve, hogy a főtekercsek (10, 12, 14) és a kondenzátorok (16) csillag kapcsolásúak, míg a szabályozó tekercsek (18, 20, 22) delta kapcsolásban vannak.