Opublikowano dnia 20 lipca 1961 r. jy g A ^ BIBLIOTBKAI Urjgdw Patentów***! POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 44637 KI. 21 d2, 18/01 August Biolik Katowice, Polska Arkadiusz Puchala Katowice, Polska H<*kM 7 Silnik indukcyjny jednofazowy z oporowa faza rozruchowa Patent trwa od dnia 18 pazdziernika 1960 r.Silniki indukcyjne jednofazowe wyposazone sa celem umozliwienia -samoczynnego rozruchu w dodatkowe fazy rozruchowe. Najszersze za¬ stosowanie znalazla tzw. oporowa faza rozru¬ chowa, w której konieczne przesuniecie czaso¬ we pradu wzgledem pradu w uzwojeniu robo¬ czym osiaga sie za pomoca odpowiednio duzej opornosci czynnej tego uzwojenia. Ten rodzaj faz rozruchowych odznacza sie zaletami tech¬ nologicznymi i ekonomicznymi, nie pozwala jednak na osiagniecie znaczniejszych momen¬ tów rozruchowych, nadajac sie jedynie dla sil¬ ników jednofazowych malych wielkosci ze sto¬ nowanego zakresu mocy tego typu. Ogranicze¬ nie zakresu1 stosowalnosci oporowych faz. roz¬ ruchowych wynika ze zbyt szybkiego wzrostu pradu fazy rozruchowej w porównaniu z war¬ toscia osiaganego momentu rozruchowego. Wa¬ runki dla sieci zasilajacych niesztywnyeh, zbyt duze spadki napiec i uboczne zjawiska (n-p. mi¬ gotanie swiatla itp.) klada kres mozliwosciom zastosowania oporowej fazy rozruchowej dla silników sredniej i wiekszej mocy (z zakresu 0,1 — 1,5 KW.) lub o wiekszych wartosciach momentów rozruchowych przy malych mocach.Istotna przyczyna takiej zaleznosci miedzy pa¬ rametrami optymalnie zwymiarowanej fazy rozruchowej jest paraboliczny wzrost reaktan- cji rozproszenia uzwojenia rozruchowego w fun¬ kcji liczby zwojów umieszczonych we wspól¬ nym zlobku i sprzezonych wspólnym strumie¬ niem rozproszenia. Wraz ze wzrostem zadanej wartosci momentu rozruchowego optymalne pa¬ rametry uzwojenia rozruchowego prowadza do koniecznosci obnizenia liczby zwojów tego uzwojenia., W wyniku otrzymuje sie znaczny wzrost pradu tej fazy. Zaleznosci te ilustruje *1' ' ¦'¦¦"¦: - Mr " ''.''¦¦ funckja y = -—/ Mr — moment rozruchowy, Ir 'fr -^ pr%4.&zy ^ruchowaj), która zbliza sie do hiperboli typu u = c-. Jezeli x odpowiada Mr wtedy y = ¥*= k-L- IL —.., Mr Uzwoji^ta^e«Ug wy^afezku odznacza sie znaczni! wyzszymi wartosciami momentu roz- ruchowego przy tej samej wartosci natezenia pradu SSfazwala na osiagmecie takich samych nKmentlm^pfzy""ZTla^cznie mniejszych pradach Ir. Istota wynalazku jest stworzenie takiej kon¬ figuracji elektromagnetycznej (obwodu magne¬ tycznego i rozkladu uzwojenia) która pozwala na uzyskanie minimalnej wartosci sprzezonego strumienia rozproszenia — (liniozwdj&w roz¬ proszenia). Oznaczajac przez Aj przewodnosc dla strumienia rozproszenia zlobka, wartosc ftfrraeAonego strumienia rozproszenia tego zlob¬ ka bedzie propocjonalna do: V, = A, iZ, - Z,_,)l » Xi Xj — reaktancja rozprosze¬ nia zlobka i z i — liczba zwojów fazy rozruchowej wypelnia¬ jacej i zlobków n — Mczba zlobków.Calkowity strumien sprzezony dla fazy rozru¬ chowej: Tr = 2 AmZi-Zi-i)2 «Xr Wartosc ta jest funkcjonalem; warunkiem uzy¬ skania minimum tego funkcjonalu jest «Fr(V22 ^)=* z ezego wynika =^ O dla kazdego i.W wyniku tego rózuniówania liczba zwojów fa¬ zy rozruchowej wypelniajacych i zlobków win¬ na wynosic: „ _ Zi+i A i+i + ZiAi Li~ Ai+i + Ai lub stosunek zwojów w poszczególnych zlob¬ kach tej fazy Zt+i -Zv = Ai Zl — Zt-i Al+i Dia przypadku zlobków jednakowego ksztaltu warunek przechodni brzmi: Zi+i — Zi = Zj — Zj_i =ss Cónst.Stad wynika warunek rozkladu uzwojenia roz¬ ruchowego wedltttf wynalazku.Dyskusja matematyczna wplywu liczby pun¬ któw podzialu „n" prowadzi do wyniku, ze wartosc sprzezonego strumienia rozproszenia maleje hiperbolicznie w zaleznosci od „n". Wy¬ nika stad koniecznosc powiekszenia liczby zlobków, w których umieszczone jest uzwoje¬ nie fazy rozruchowej w stosunku do zna¬ nych rozwiazan. Uzwojenie fazy rozrucho¬ wej ulozone zostaje w zlobkach przezna¬ czonych dla fazy rozruchowej oraz w zlob¬ kach sasiednich, w których umieszczone sa ze- zwoje uzwojenia roboczego. Zarówno zasada jak równiez i konstrukcyjne ttór&metry tak zwymiarowanej fazy róznia sie od znanych do- tjtehczas rozwiazan. Modelowe doswiadczenia potwierdzaja zupelna zgodnosc z teoria i znacz¬ ne korzysci uzyskane przy stosowaniu uzwoje¬ nia wedlug wynalazku. Zlobki fazy rozrucho¬ wej oraz zlobki wspólne posiadaja wieks/a szczeline wlotowa b a niz zlobki pozostale oraz ksztalty jak na fig. 1, 2, 3 i 4, przy czym na fig. 1 przedstawiono wypadek b a.Fig. 2 przedstawia sposób zmniejszenia prze- w*odftósci magnetycznej dla strumienia rozpro¬ szenia dwoma sposobami (h'4 h4 oraz b a).Fig. 3 przedstawia Inna odmiane sposobu przedstawionego w fig. 2, w którym b a, h'4h4.Fig. 4 przedstawia przypadek w którym ob- hiz^hó'wysoki wypelnia¬ ne sa wylacznie uzwojeniem rozruchowym.Poniewaz przekrój zezwoju fazy rozruchowej jestna ogól mniejszy od przekrej-u zezwoju fa¬ zy Tofeocae?* przekrój zlobka wypelnionego prze&r fase rozruchowa moze byc obnizony.Zmniejszenie sie spadku napiecia magnetyczne¬ go w zebie {aa skutek zHHiiejszfcawa sie wyso¬ kosci zlobka) pozwala na zwezenie zeba, co w konsekwencji obniza tym bardziej przewodnosc magnetyczna zlobka (z uwagi na jego skróce¬ nie i poszerzenie) i w ten sposób zlobki i zeby przedstawione na fig. 4 charakteryzuja sie nie¬ równosciami: h a, h'4 ki, c c'. Celo¬ wym jest zatem projektowanie krótszych i szer¬ szych zlóbków dla uzwojenia rozruchowego (fig. 4). Z uwagi na koniecznosc unikniecia mo¬ mentów pasozytniczych, zwlaszcza asynchro¬ nicznego momentu ód trzeciej^ hariwmicBBej po¬ la, rozklad uzwojenia rozruchowego unisi spel¬ nic warunek zamykania sie wiek^ka tworzo¬ nego z wektorów 9MM trzeciej harakmifitoej, - 2 -przedstawiajacy^ wripfttttdy pól trzeciej har¬ monicznej kazdej cewki uzwojenia. Dla niektó¬ rych ukladów warunek ten pociaga za soba ko¬ niecznosc wypelnienia jednego zlobka. W ta¬ kich przypadkach zlobek „nieaktywny" wypel¬ niony moze byc bifilarnym ukladem pretów. W zlobku tym dopuscic mozna pewna liczbe pre¬ tów magnetycznie czynnych pod warunkiem, ze wzrost krytycznej wartosci momentu pasozyt¬ niczego trzeciej harmonicznej nie przekroczy przyrostu momentu pierwszej harmonicznej osiagnietego przez wartosc czynnych w tym zlobku aanperopretóiw. W tym stopniu dopusz¬ czalne jest niedomykanie sie wieloboku SMM trzeciej harmonicznej.Na fig. 5 przedstawiono przyklad uzwojenia silnika wedlug wynalazku, w którym: liczba zlobków 2 = 36, p = 2, liczba wypelnionych zlobków uzwojenia roboczegoVt 2 = 24, x =9 zlobków, liczba zlobków na biegun i faze dla fazy roboczej = 6 zlobków. Kólka zakresko- wane oznaczaja uzwojenie robocze, niezakre- skowane — uzwojenie pomocnicze. Fig. 5 przed¬ stawia uklad zezwojów jednego bieguna. Celo¬ wym jest aby w zlobkach wspólnych uzwoje¬ nie rozruchowe umieszczone bylo bezposrednio pod klinem zamykajacym zlobek. Wplywy stru¬ mienia rozproszenia fazy roboczej na prety uzwojenia rozruchowego, lezace w tym samym zlobku, musza byc wyeliminowane odpowied¬ nim skrótem lub polaczeniem.Na fig. 6 oraz 7 przedstawiono dwa dalsze przyklady uzwojenia dla ukladu zezwojów jed¬ nego bieguna, wedlug wynalazku, wykonane zgodnie z wyzej podana zasada, dla 36 zlobków i 2p = 4 (fig. 6) oraz dla 24 zlóbków i 2p = 4 (fig. 7). Przyklad ten wskazuje rozwiazanie z niecalkowitym ale dopuszczalnym domknie¬ ciem sie wieloboku dla SMM trzeciej harm - nicznej. PL