RU175773U1

RU175773U1 - ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU175773U1
Application number: RU2016150910U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Кузнецов
Original assignee: Александр Борисович Кузнецов
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2017-12-19

Abstract

Устройство «Электрическая машина» относится к электротехнике, к электрическим машинам переменного тока, и может быть использовано в качестве электропривода вращательного или поступательного движения.Электрическая машина содержит статор. Обмотки статора в количестве, кратном трем, равномерно распределены по его окружности, уложены пофазно с угловым расстоянием 120 градусов, соединены по схеме «звезда» или «треугольник». Короткозамкнутый ротор. Параллельно каждой обмотке статора подключен конденсатор. Для достижения наибольшего эффекта применяются конденсаторы, одинаковые по емкости. Увеличение выходной мощности относительно входной достигается тем, что на каждом участке трехфазной электрической цепи, образованном обмоткой статора и параллельно подключенным конденсатором, и при наличии напряжения на этих участках возникает резонанс токов. В результате возникшего резонанса токов увеличивается амплитуда колебаний, что приводит к увеличению мощности на выходе.The device "Electric machine" refers to electrical engineering, to electrical machines of alternating current, and can be used as an electric drive for rotational or translational motion. The electric machine contains a stator. Stator windings in a multiple of three are evenly distributed around its circumference, laid in phase with an angular distance of 120 degrees, connected in a “star” or “triangle” pattern. Squirrel cage rotor. A capacitor is connected in parallel with each stator winding. To achieve the greatest effect, capacitors of the same capacity are used. An increase in the output power relative to the input is achieved by the fact that current resonance occurs in each section of a three-phase electric circuit formed by a stator winding and a parallel connected capacitor, and in the presence of voltage. As a result of the current resonance, the amplitude of the oscillations increases, which leads to an increase in the output power.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, к электрическим машинам переменного тока, и может быть использована в качестве электропривода вращательного или поступательного движения.The utility model relates to electrical engineering, to electric machines of alternating current, and can be used as an electric drive of rotational or translational motion.

Известен (RU 2158464, 27.1.2000 г.) электродинамический двигатель, основанный на использовании неуравновешенных электродинамических подсистем, содержащий обмотку, выполненную в виде секций, уложенных на выступы пластин, из которых собран якорь, параллельно обмотке включена емкость, образуя колебательный контур, находящийся в резонансе токов; двигатель разделен на равные половины, объединенные в одном корпусе, установленные на валах поворотного устройства с осью вращения, способных поворачивать их в обе стороны на 180° или на 90° относительно нулевого положения, когда векторы сил обоих половин направлены по одной прямой в противоположные стороны так, что когда векторы сил обоих половин направлены в одну сторону происходит поступательное перемещение, а когда в разные стороны - вращательное движение.Known (RU 2158464, 27.1.2000), an electrodynamic motor based on the use of unbalanced electrodynamic subsystems, containing a winding made in the form of sections laid on the tabs of the plates from which the armature is assembled, a capacitance is connected in parallel with the winding, forming an oscillating circuit located in resonance currents; the engine is divided into equal halves, combined in one housing, mounted on the shafts of the rotary device with the axis of rotation, capable of turning them in both directions by 180 ° or 90 ° relative to the zero position, when the force vectors of both halves are directed in a straight line in opposite directions so that when the force vectors of both halves are directed in one direction, translational movement occurs, and when in different directions - rotational movement.

К одному источнику питания может быть подключено n-е количество электродинамических двигателей.The nth number of electrodynamic motors can be connected to one power source.

Обмотка двигателя может охлаждаться низкотемпературными жидкостями, например жидким азотом.The motor winding may be cooled by low temperature fluids, such as liquid nitrogen.

Обмотка двигателя, провода, соединяющие обмотку с емкостью, и обкладки конденсаторов могут быть выполнены из сверхпроводящих материалов, которые охлаждены до критических температур и находятся в сверхпроводящем состоянии.The motor winding, the wires connecting the winding to the capacitance, and the capacitor plates can be made of superconducting materials that are cooled to critical temperatures and are in a superconducting state.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, наличие быстроизнашивающихся деталей, нет увеличения мощности на выходе.The disadvantages of the device are the design complexity, the presence of wearing parts, there is no increase in output power.

Известна и выбрана в качестве прототипа (RU 2044397, 20.09.1995 г.) параметрическая электрическая машина, содержащая емкостный и индуктивный элементы, образующие резонансную электрическую цепь, емкостный элемент выполнен в виде трех конденсаторов постоянной емкости, а индуктивный элемент - в виде закрепленных в корпусе трех групп неподвижных статорных обмоток с ферромагнитными сердечниками, каждая из которых содержит 1/3 часть общего количества статорных обмоток, электрически соединенных одна с другой и расположенных так, что между двумя соседними обмотками одной группы расположены две обмотки, принадлежащие другим группам, и подвижного ротора, содержащего ферромагнитные и неферромагнитные участки, причем соотношение количества статорных обмоток и количества ферромагнитных участков ротора составляет 3:2, три конденсатора постоянной емкости емкостного элемента электрически соединены с тремя группами статорных обмоток индуктивного элемента по схеме звезды или треугольника, при этом она содержит контактные кольца, расположенные на валу ротора, и дополнительный конденсатор постоянной емкости, роторные ферромагнитные участки содержат обмотки, электрически соединенные одна с другой и через контактные кольца электрически соединенные с дополнительным конденсатором постоянной емкости.Known and selected as a prototype (RU 2044397, 09/20/1995), a parametric electric machine containing capacitive and inductive elements forming a resonant electric circuit, the capacitive element is made in the form of three capacitors of constant capacitance, and the inductive element is in the form of fixed in the housing three groups of stationary stator windings with ferromagnetic cores, each of which contains 1/3 of the total number of stator windings, electrically connected to each other and located so that between two adjacent and the windings of one group are two windings belonging to other groups, and a movable rotor containing ferromagnetic and non-ferromagnetic sections, the ratio of the number of stator windings and the number of ferromagnetic sections of the rotor is 3: 2, three capacitors of constant capacitance of the capacitive element are electrically connected to three groups of stator windings an inductive element according to the pattern of a star or a triangle, while it contains contact rings located on the rotor shaft, and an additional capacitor in toyannoy container portions contain ferromagnetic rotor windings electrically connected to one another through the contact rings and electrically connected with additional fixed capacitors.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, наличие быстроизнашивающихся деталей, таких как контактные кольца со щетками, нет увеличения мощности на выходе.The disadvantages of the device are the complexity of the design, the presence of wearing parts, such as slip rings with brushes, there is no increase in output power.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устройство долговечное, простое в изготовлении и обслуживании, а также выдающее относительно заданной входной, более высокую выходную мощность, соответственно обладающее высокой производительностью при небольших затратах.The problem to which the claimed utility model is directed is a device that is durable, easy to manufacture and maintain, and also produces relatively specified input, higher output power, respectively, having high performance at low cost.

Эта задача достигается за счет уменьшения трения в результате отсутствия в конструкции электрического контакта с динамической частью машины и использования эффекта резонанса токов.This task is achieved by reducing friction due to the lack of electrical contact with the dynamic part of the machine and the use of the current resonance effect.

Задача достигается тем, что, согласно полезной модели, электрическая машина содержит статор, обмотки которого в количестве, кратном трем, равномерно распределены по окружности статора, уложены пофазно с угловым расстоянием 120 градусов, соединены по схеме «звезда» или «треугольник», короткозамкнутый ротор, при этом параллельно каждой обмотке статора подключен конденсатор. Для достижения наибольшего эффекта применяются конденсаторы, одинаковые по емкости.The task is achieved in that, according to a utility model, the electric machine contains a stator, the windings of which in multiples of three are evenly distributed around the circumference of the stator, laid in phase with an angular distance of 120 degrees, connected in a “star” or “triangle” pattern, squirrel-cage rotor while parallel to each stator winding a capacitor is connected. To achieve the greatest effect, capacitors of the same capacity are used.

Увеличение выходной мощности относительно входной достигается тем, что на каждом участке трехфазной электрической цепи, образованном обмоткой статора и параллельно подключенным конденсатором, и при наличии напряжения на этих участках, возникает резонанс токов. В результате возникшего резонанса токов увеличивается амплитуда колебаний, что приводит к увеличению мощности на выходе.An increase in the output power relative to the input is achieved by the fact that current resonance occurs in each section of a three-phase electric circuit formed by a stator winding and a parallel connected capacitor, and in the presence of voltage in these sections. As a result of the current resonance, the amplitude of the oscillations increases, which leads to an increase in the output power.

На фиг. 1 - электрическая схема, нейтраль глухо заземлена. На фиг. 2 - электрическая схема, нейтраль изолирована от земли.In FIG. 1 - electrical diagram, neutral is deafly grounded. In FIG. 2 - electrical circuit, neutral isolated from earth.

Электрическая машина содержит статор. Статор собран из листов электротехнической стали и имеет цилиндрическую форму. В пазах сердечника статора уложены обмотки, выполненные из обмоточного провода. Количество обмоток статора кратно трем. Оси обмоток сдвинуты относительно друг друга на угол 120 градусов. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток статора могут быть соединены треугольником или звездой. В случае соединения по схеме «звезда», нейтраль может изолирована от земли либо заземлена.The electric machine contains a stator. The stator is assembled from sheets of electrical steel and has a cylindrical shape. In the grooves of the stator core laid windings made of a winding wire. The number of stator windings is a multiple of three. The axis of the windings are shifted relative to each other by an angle of 120 degrees. Depending on the applied voltage, the ends of the stator windings can be connected by a triangle or a star. In the case of a star connection, the neutral can be isolated from earth or grounded.

Короткозамкнутый ротор с валом установлен в подшипниковых щитах. Пазы ротора могут быть заполнены алюминием или медью. Для уменьшения инерционности, ротор может быть выполнен в виде полого цилиндра из алюминия или другого легкого сплава. Параллельно каждой обмотке статора подключен конденсатор. Для достижения наибольшего эффекта конденсаторы должны быть одинаковой емкости. Для охлаждения устройство может быть снабжено крыльчаткой вентилятора, устанавливается на свободном конце вала, и кожухом вентилятора.A squirrel-cage rotor with a shaft is mounted in bearing shields. The rotor slots can be filled with aluminum or copper. To reduce inertia, the rotor can be made in the form of a hollow cylinder of aluminum or other light alloy. A capacitor is connected in parallel with each stator winding. To achieve the greatest effect, capacitors should be the same capacity. For cooling, the device can be equipped with a fan impeller, mounted on the free end of the shaft, and a fan casing.

Как и в любой асинхронной машине, при подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создается магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120° как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.As in any asynchronous machine, when a voltage is applied to the stator winding, a magnetic flux is created in each phase, which changes with the frequency of the applied voltage. These magnetic fluxes are shifted relative to each other by 120 ° both in time and in space. The resulting magnetic flux turns out to be rotating.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создает в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который, в свою очередь, взаимодействуя с магнитным потоком статора, создает пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение. При этом, в отличие от известных подобных устройств, на каждом участке трехфазной электрической цепи, образованном обмоткой статора и параллельно подключенным конденсатором, возникает резонанс токов. В результате возникшего резонанса токов увеличивается амплитуда колебаний, что приводит к увеличению мощности на выходе.The resulting magnetic flux of the stator rotates and thereby creates an EMF in the conductors of the rotor. Since the rotor winding has a closed electric circuit, a current arises in it, which, in turn, interacting with the magnetic flux of the stator, creates a starting torque for the motor, which tends to rotate the rotor in the direction of rotation of the stator magnetic field. When it reaches the braking torque of the rotor, and then exceeds it, the rotor begins to rotate. This creates the so-called slip. In this case, in contrast to known similar devices, current resonance occurs in each section of a three-phase electric circuit formed by a stator winding and a parallel connected capacitor. As a result of the current resonance, the amplitude of the oscillations increases, which leads to an increase in the output power.

В таблицах 1, 2, 3 приведены результаты испытаний, подтверждающие увеличение выходной мощности.Tables 1, 2, 3 show the test results confirming the increase in output power.

Протокол испытания от 20.07.2016 г. ОАО БЗМТО г. Брянск.Test report dated July 20, 2016. BZMTO OJSC, Bryansk.

Электрический двигатель трехфазный 400 Вт, подключалась одна обмотка. Испытания проводились на холостом ходу.Three-phase electric motor 400 W, one winding connected. The tests were carried out at idle.

Конденсаторы марки МБГО. Подключение конденсаторов на три фазы.MBGO brand capacitors. Connecting capacitors to three phases.

Протокол испытания от 21.07.2016 г. ОАО БЗМТО г. Брянск.Test report of July 21, 2016, BZMTO OJSC, Bryansk.

Электродвигатель трехфазный Р=2.2 кВт, 1500 об/мин, нагрузка - вентилятор.Three-phase electric motor Р = 2.2 kW, 1500 rpm, load - fan.

Р вых. = 6 кВт.R o = 6 kW.

Claims

1. An electric machine containing a stator, the windings of which in multiples of three are evenly distributed around the circumference of the stator, stacked in phase with an angular distance of 120 degrees, connected in a “star” or “triangle” pattern, a squirrel-cage rotor, characterized in that it contains capacitors , each of which is connected parallel to each stator winding.

2. An electric machine according to claim 1, characterized in that the capacitors are of the same capacity.

3. The electric machine according to claim 1, characterized in that the squirrel-cage rotor is made in the form of a hollow cylinder.

4. The electric machine according to claim 1, characterized in that the squirrel-cage rotor is made of the glory of light metal.