ITTV20130140A1 - Motore elettrico asincrono sincronizzato con regolazione della corrente di eccitazione e regolazione della resistenza degli avvolgimenti rotorici di avviamento senza contatti striscianti sull'albero motore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

Avente per titolo: Motore elettrico asincrono sincronizzato con regolazione della corrente di eccitazione e regolazione della resistenza degli avvolgimenti rotorici dì avviamento senza contatti striscianti sull'albero motore.

L’invenzione propone un nuovo tipo di motore asincrono sincronizzato che risolve il problema dell’avviamento e della fase di sincronizzazione del rotore.

Attualmente i motori asincroni sincronizzati possono essere del tipo con rotore a riluttanza variabile oppure del tipo con rotore avvolto ad anelli

I motori asincroni a riluttanza variabile hanno il rotore che possiede lungo il tra ferro dei valori di riluttanza non costanti e tali da permettere al rotore stesso di agganciarsi al campo magnetico rotante di statore subito dopo l' avviamento, questo può verificarsi solo se inizialmente il motore funziona a vuoto o a carico molto limitato altrimenti il rotore non riesce a raggiungere il sincronismo. Questo sistema non permette alcuna regolazione del campo magnetico di rotore non essendo gli avvolgimenti rotorici alimentati da una sorgente di corrente continua i motori asincroni sincronizzati con rotore avvolto ad anelli si avviano come normali motori asincroni con rotore avvolto ad anelli ed il sincronismo sì raggiunge dopo una fase transitoria che consìste nell’interrompere i circuiti rotorici ed alimentarli, per mezzo dei contatti striscianti sull’albero motore, con una sorgente esterna di corrente continua, questa operazione non è priva di inconvenienti perché causa inevitabili impulsi di tensione e corrente. E’ evidente che il motore non è più compatto e robusto a causa della presenza della sorgente esterna di corrente continua, dei deviatori e dei contatti striscianti sull’albero motore

L’invenzione propone un nuovo tipo di motore asincrono sincronizzato con regolazione della corrente di eccitazione del rotore e regolazione della resistenza degli avvolgimenti rotorici di avviamento, senza contatti striscianti sull’albero motore 11 motore si può avviare anche a pieno carico potendo fornire la massima coppia allo spunto e senza sovracorrenti di avviamento . Il motore si avvia come asincrono con un elevato valore della resistenza degli avvolgimenti rotorici (part 2) e mentre il rotore prende giri, la resistenza degli avvolgimenti di avviamento part 2) diminuisce permettendo al rotore di raggiungere un valore di scorrimento molto basso Successivamente , l’avvolgimento di eccitazione (part 2A)viene alimentato con corrente continua dal circuito, part .3 di TAV 1 e2, interno al motore, e grazie al basso valore di scorrimento, il rotore riesce ad agganciarsi al campo rotante di statore

Il nuovo motore asincrono sincronizzato è costituito dai seguenti principali componenti -un normale avvolgimento statorico polifase di motore asincrono ( part 1 TAV.2 ) -un rotore avvolto di tipo cilindrico, senza contatti striscianti sull’albero motore,avente un avvolgimento di avviamento ( part.2) ed un avvolgimento di eccitazione (part.2A).

-un circuito part 3)costituito da dei dispositivi di elettronica di potenza, interni al motore -uno speciale alternatore trifase (part 5) di piccole dimensioni all' del motore -uno speciale alimentatore (part 19) di piccola potenza esterno al motore, contenuto nella scatola elettrica del motore.

L’avvolgimento rotorico di avviamento ( part 2) è bifase con lo stesso numero di poli dell’avvolgimento statorico L’avvolgimento rotorico di eccitazione (part 2A ) è simile a quello di una delle due fasi dell' di avviamento L’avvolgimento di eccitazione quando è alimentato in corrente continua ,ad avviamento ultimato , forma la ruota polare nel funzionamento sincrono Il circuito part 3 gestisce la fase di avviamento e la fase di sincronizzazione ed è composto da un convertitore AC/DC (part 9) .dal circuito di eccitazione (part 11) e da due VCR (voltage-controlled resistor) (part 10) simmetrici e bidirezionali rispetto la corrente. L’alternatore speciale (part 5) alimenta il convertitore AC/DC ed è rappresentato anche nel disegno TAV 2 VIEW “A” L’alternatore speciale ha 8 o più poli ed il circuito magnetico si sviluppa prevalentemente in aria , gli avvolgimenti di eccitazione ( part.6) sono montati su un supporto fisso a forma di anello (part.8 TAV 2 ) e sono alimentati in corrente continua dal dispositivo esterno part 19 L’avvolgimento indotto trifase (part 7 TAV 1e2 ) è montato su un supporto(part 4) fissato sull’albero motore Per risparmiare spazio il supporto part 4 è ricavato dalla ventola di rafreddamento e sempre su tale supporto è installato il circuito elettronico part.3 ( TAV.1 e 2 ) L’alimentatore speciale (part. 19) alimenta l’avvolgimento di eccitazione {part 6) dell’alternatore speciale (part 5), esso è in grado di fornire una tensione linearmente crescente con valore zero nell’istante di avviamento del rotore e ad avviamento ultimato la tensione fornita rimane costante ad un valore preimpostato Si esamina ora più in dettaglio le fasi di avviamento di questo motore

Nell’istante in cui si alimenta l’avvolgimento statorico (part 1) del motore, la tensione generata dall’alternatore speciale{5) è nulla perché è nulla la tensione fornita

dal generatore esterno (part. 19) che alimenta gli avvolgimenti di eccitazione dell’alternatore ed è pure nulla la velocità di rotazione del motore. I VCR (voltagecontrolled resistor) (part 10) all’avviamento hanno il gate ad un potenziale che coincide praticamente con quello di terra di rotore (part 13 TAV 1 ) e comunque poco diverso da quello del drain o source, la resistenza elettrica fra drain e source risulta massima e comunque assai superiore al valore della resistenza R in parallelo al VCR (TAV. 1 ) La resistenza R ha un valore appropriato in modo che la coppia motrice del motore all' sia massima o comunque elevata A mano a mano che aumenta il numero di giri del motore , il generatore esterno (part 19) alimenta gli avvolgimenti di eccitazione (part 6) dell’ alternatore (part 5),gli avvolgimenti indotti (part.7) generano una

tensione alternata trifase crescente nel tempo che viene raddrizzata dal convertitore AC/DC (part 9).Il gate del VCR assume un potenziale positivo crescente rispetto la massa di rotore (part. 13)e la resistenza elettrica fra drain e source diminuisce progressivamente fino a portarsi ad un valore minimo a fine avviamento e la resistenza R risulterà praticamente cortocircuitata. L’avvolgimento di eccitazione (2 A) nella fase di avviamento del motore non è attraversato da corrente perché il transistor BJT (part. 18)è interdetto. Solo quando la tensione fornita dal convertitore AC/DC(part 9) è tale da far assumere al nodo intermedio del divisore di tensione resistivo( part 16) una tensione sufficiente da portare in conduzione il diodo(part 17)e la giunzione base-emettitore del transistor BJT (part .18) può fluire corrente attraverso lavvolgimento di eccitazione (part 2 A) perché il transistor BJT entra in saturazione e si comporta come un’inter chiuso. Il diodo part 14 garantisce che la corrente fluisca solo in un senso , i diodi zener contrapposti (part 15 tagliano eventuali sovratensioni. La rampa di tensione dell’alimentatore esterno (part 19)è tale che il BJT entra in conduzione e quindi circola corrente nell'

di eccitazione(part.2A),solo alla fine dell’avviamento quando lo scorrimento diventa minimo in modo da facilitare l’entrata in sincronismo del rotore Più elevata é la tensione fornita dal generatore esternopart 19) e più elevata è la tensione generata dall’alternatore part 5) e di conseguenza più elevata sarà la corrente che circola nell’avvolgimento di eccitazione(part 2A) e più elevata sarà in conclusione la coppia motrice del motore nel funzionamento sincrono.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI I ) Motore elettrico asincrono sincronizzato con regolazione della corrente di eccitazione e regolazione della resistenza degli avvolgimenti rotorici di avviamento senza contatti striscianti sull’albero motore, dotato di un normale statore di motore asincrono polifase e caratterizzato da un rotore avvolto bifase (part 2) con resistenza elettrica regolabile ed un avvolgimento di eccitazione (part.2A) per la sincronizzazione, uno speciale alternatore polifase (part. 5) montato sull’albero motore dentro il motore,un circuito in elettrico (part.3) per lavviamento, la sincronizzazione e la regolazione dell’eccitazione installato dentro il motore, montato sull’albero motore e costituito da dei diodi, un transistor BJT,due VCR e delle resistenze, uno speciale alimentatore regolabile (part 19) esterno al motore, installato nella scatola elettrica del motore, che alimenta l’avvolgimento di eccitazione (part 6)dell’alternatore speciale (part.5), 2) Un motore asincrono sincronizzato secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il rotore.del tipo cilindrico, ha un avvolgimento bifase di avviamento (part 2) ed un avvolgimento di eccitazione (part 2A TAV 1e2) per la sincronizzazione I terminali dell’ delle due fasi rotoriche (part 2) sono collegati con il source ed il drain di un FET o MOSFET (part.10) che funziona da VCR (voltage controlled resistor) simmetrico e bidirezionale rispetto la corrente, il gate è collegato al conduttore positivo(part. 12) del convertitore AC/DC (part 9 TAV 1).ln parallelo al VCR c’è una resistenza R che viene attraversata dalla corrente rotorica nella prima fase di avviamento l due avvolgimenti di avviamento (part 2) hanno un punto a massa (part 13) 3) Un motore asincrono sincronizzato secondo la rivendicazione 1e2 caratterizzato dal fatto che l’avvolgimento di eccitazione per la sincronizzazione (part.2A ) è alimentato dal circuito di eccitazione (part 1 1 TAV 1 ) che a sua volta è alimentato da un convertitore AC/DC (part 9). Sia il circuito di eccitazione che il convertitore AC/DC sono dentro il motore e montati su un supporto (part.4 TAV 2) fissato sull’albero motore Il circuito di eccitazione (part- 11) è costituito da un diodo(part 14) per garantire che la corrente fluisca solo in un senso predefinito,da due diodi zener ( part .15) contrapposti per tagliare eventuali sovratensioni,da un transistor BJT (part 18) che funziona da interruttore, da un partitore di tensione resistivo (part 16) che alimenta la base del transistor, da un diodo (part 17) collegato fra la base del transistor e la presa intermedia del partitore di tensione 4) Un motore asincrono sincronizzato secondo la rivendicazione 1 ,2e3 caratterizzato dal fatto che il convertitore AC/DC (part 9) è costituito da un ponte trifase di diodi con un filtro in uscita Il polo negativo del convertitore AC/DC è collegato a massa dì rotore(part 13).11 ponte di diodi è alimentato dall’avvolgimento di indotto trifase (part 7) dell’alternatore speciale (part 5) 5) Un motore asincrono sincronizzato secondo la rivendicazione 1,2,3 e 4 caratterizzato dal fatto che lalternatore speciale (part. 5) all’interno del motore stesso è trifase a 8 o più poli (VIEW “A” TAV.
2. 2) Gli avvolgimenti di eccitazione (part 6) sono fissi su un supporto di materiale plastico (part. 8 TAV 2) a forma di anello fissato sulla carcassa del motore.Le dimensioni assiali dell’alternatore sono molto ridotte e la lunghezza dello statore (part.8) è dell’ordine dei 15-35mm (TAV 2) in funzione della grandezza del motore Gli avvolgimenti indotti (part 7) sono montali su un supporto (part 4),fissato sull’albero motore,dal quale è ricavata anche la ventola di raffreddamento 6) Un motore asincrono sincronizzato secondo la rivendicazione 1,2,3, 4 e 5 caratterizzato dal fatto che il circuito di eccitazione ( part 1 1),il convertitore AC/DC (part 9), i VCR (part10) e gli avvolgimenti di indotto dell'alternatore speciale(part.7) sono montati su una struttura a forma di disco,fissata sull’albero motore, che forma anche la ventola di raffreddamento (part.4 TAV 2).Tale struttura di supporto (part,4) è fatta di un opportuno materiale isolante e non magnetico tipo materiale plastico 7) Un motore asincrono sincronizzato secondo la rivendicazione 1,2, 3, 4, 5 e 6 caratterizzato dal fatto che gli avvolgimenti di eccitazione dell’alternatore speciale( part.5) sono alimentati da un dispositivo(part.19) che fornisce, nella prima fase di avviamento, una tensione linearmente crescente a forma di rampa con valore zero nell’istante di avviamento Dopo un certo intervallo di tempo ,necessario per portare il rotore in sincronismo, la tensione fornita dal dispositivo part.19 rimane costante ad un valore preimpostato il dispositivo part.19 è esterno al motore ed è installato nella scatola elettrica del motore