RU2772108C1 - Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором - Google Patents
Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772108C1 RU2772108C1 RU2021124453A RU2021124453A RU2772108C1 RU 2772108 C1 RU2772108 C1 RU 2772108C1 RU 2021124453 A RU2021124453 A RU 2021124453A RU 2021124453 A RU2021124453 A RU 2021124453A RU 2772108 C1 RU2772108 C1 RU 2772108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- machine
- winding
- phase
- rotating
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, машиностроения, электротранспорта и касается особенностей конструктивного исполнения энергоэффективных асинхронных машин, вращающихся с фазным ротором. Машина асинхронная, вращающаяся с фазным ротором, включает в себя статор с совмещенной обмоткой с параллельным соединением «звезды» и «треугольника», фазный ротор с интегрированным в него широтно-импульсным регулятором (ШИР), питающимся от обмотки ротора. Управление ШИР осуществляется через вращающийся трансформатор/трансформаторы или оптическую развязку. Существует вариант машины, в котором ротор содержит дополнительную обмотку, обеспечивающую питание ШИР. Также существует вариант машины, в котором питание ШИР происходит посредством вращающегося трансформатора, интегрированного в машину. Техническим результатом является повышение энергоэффективности машины с фазным ротором за счет применения СО статора, достижение высоких значений КПД в широких диапазонах нагрузки, повышение надежности машины с фазным ротором, упрощение управления машиной с фазным ротором, улучшение управления в диапазоне малых частот вращения ротора, уменьшение потерь на рассеяние энергии, уменьшение габаритов системы управления. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, машиностроения, электротранспорта и касается особенностей конструктивного исполнения энергоэффективных асинхронных машин вращающихся с фазным ротором.
Известны асинхронные машины вращающиеся с короткозамкнутым ротором и совмещенными обмотками (СО), отличающиеся повышенными надежностью, энергоэффективностью и другими улучшенными электромеханическими и эксплуатационными характеристиками [1-5] - аналоги. Недостатками аналогов являются: сложность регулирования скорости и момента на валу, особенно при малых частотах вращения; высокая кратность пускового тока; низкая кратность пускового момента.
Известна трехфазная асинхронная машина вращающаяся с фазным ротором, отличающаяся хорошими регулировочными свойствами, низкой кратностью пускового тока и высокой кратностью пускового момента. Обмотки трехфазной асинхронной машины вращающейся с фазным ротором выполнены из изолированного провода по стандартным технологиям [6] - прототип. Выводы фаз обмотки статора прототипа соединены в «звезду» или в «треугольник», концы фаз обмотки ротора соединены в «звезду», а начала подключены к контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. Через токосъемные щетки и контактные кольца к обмотке ротора присоединяется трехфазный пусковой или регулировочный реостат.
Недостатками прототипа являются низкая надежность и необходимость обслуживания щеточного узла, вызванные искрением, пылеобразованием, износом щеток и др. Также недостатками прототипа являются относительно низкая эффективность машины, обусловленная диссипацией электрической энергии на реостате, а также применением т.н. классической обмотки статора, соединенной в «звезду» или «треугольник». К недостаткам прототипа следует отнести также сложность «реостатного» управления, высокие стоимостные и массогабаритные показатели такой системы управления.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:
- повышение энергоэффективности машины с фазным ротором за счет применения СО статора;
- достижение высоких значений КПД в широких диапазонах нагрузки [7];
- повышение надежности машины с фазным ротором;
- упрощение управления машиной с фазным ротором;
- улучшение управления в диапазоне малых частот вращения ротора;
- уменьшение потерь на рассеяние энергии;
- уменьшение габаритов системы управления.
Указанный технический результат достигается тем, что машина асинхронная вращающаяся включает в себя статор с совмещенной обмоткой с параллельным соединением «звезды» и «треугольника», фазный ротор с интегрированным в него трехфазным широтно-импульсным регулятором (ШИР), питающимся от обмотки ротора, и не содержит в своей конструкции щеточного механизма, а управление ШИР осуществляется через вращающийся трансформатор/трансформаторы или оптическую развязку.
Существует вариант машины, в котором фазный ротор содержит дополнительную обмотку для обеспечения питания ШИР.
Также существует вариант машины, в котором питание ШИР происходит посредством вращающегося трансформатора, интегрированного в машину.
Техническая применимость и использование изобретения
Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором и совмещенной обмоткой статора может применяться в регулируемых приводах транспортных средств; приводах грузоподъемных механизмов - кранов, лифтов и др.; приводах, запускаемых под нагрузкой; приводах, требующих достижения высоких пусковых моментов и ограничения пусковых токов. Результаты компьютерного моделирования указывают на существенный потенциал возможностей достижения высоких пусковых моментов при использовании СО статора и фазного ротора, а также снижения кратности пусковых токов при использовании ШИР.
Фиг. 1 и фиг. 2 иллюстрируют результаты компьютерного моделирования характеристик асинхронной машины с СО статора и фазным ротором (далее -машины) мотор-колеса габарита 318 с батарейным питанием 48 В, предназначенного для привода транспортного средства.
На фиг. 1 представлены результаты компьютерного моделирования механических характеристик машины - вариант для «реостатного» управления при разных сопротивлениях реостата. Ось абсцисс - частота вращения ротора, об/мин, ось ординат - вращающий момент, Н⋅м. Результаты моделирования указывают на существенный потенциал возможностей повышения пускового момента (пересечения графиков с осью ординат), а также возможности достижения высоких значений максимального вращающего момента для таких машин.
На фиг. 2 представлены результаты компьютерного моделирования механических характеристик асинхронной машины с СО статора и фазным ротором и интегрированным в него ШИР при разных значениях длительности импульса широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Ось абсцисс - частота вращения ротора, об/мин, ось ординат - вращающий момент, Н⋅м. Упрощение процесса управления машиной достигается за счет использования ШИР при сохранении преимуществ как асинхронной машины с фазным ротором, так и СО статора.
Источники информации
1. Малошумный асинхронный двигатель [Текст]: пат.2507664 Рос.Федерация: МПК7 Η02K 3/28, Η02K 17/12 / Агриков Ю.М., Дуюнов Д.А., Блинов В.Л., Яковлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ООО «АС и ПП». 2011151274/07. Заявл. 14.12.2011. Опубл. 20.02.2014. Бюл. №5.
2. Малошумный энергоэффективный электропривод [Текст]: пат.2568672 Рос.Федерация: МПК Н02K 17/14, Н02K 3/28 / Агриков Ю.М., Дуюнов Д.А., Дуюнов Е.Д., Блинов В.Л. Яковлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ООО «АС и ПП». Заявл. 11.08.2014. Опубл. 20.11.2015. Бюл. №32.
3. Машина асинхронная вращающаяся [Текст]: пат.109934 Рос.Федерация: МПК Н02K 17/12, Н02K 3/12 / Агриков Ю.М., Дуюнов Д.А., Блинов В.Л., Иванов С.А., Яковлев И.Н.; заявитель и патентообладатель ООО «АС и ПП». Заявл. 23.05.2011. Опубл. 27.10.2011. Бюл. №30.
4. Высокомоментная асинхронная электромашина [Текст]: пат.132272 Рос.Федерация: МПК Н02K 17/16 / Агриков Ю.М., Дуюнов Д.А., Дуюнов Е.Д., Блинов В.Л., Яковлев И.Н., Иванов С.А.; заявитель и патентообладатель ООО «АС и ПП». Заявл. 16.04.2012. Опубл. 10.09.2013. Бюл. №25.
5. Малошумный асинхронный двигатель [Текст]: пат.150824 Рос.Федерация: МПК В06K 17/00 / Агриков Ю.М., Дуюнов Д.А., Блинов В.Л., Яковлев И.Н., Дуюнов Е.Д.; заявитель и патентообладатель ООО «АС и ПП». Заявл. 27.03.2014. Опубл. 27.02.2015. Бюл. №6.
6. Забудский, Е.И. Электрические машины. В 4-х частях: Учебное пособие для вузов [Текст]: Часть 2. Асинхронные машины / Е.И. Забудский - Москва: ООО «Мегаполис», 2017. - 304 с.
7. Дуюнов Е.Д., Дуюнов Д.А. Совмещенные обмотки электрических машин. Справочник. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2018. - 246 С.
Claims (3)
1. Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором и совмещенной обмоткой статора, отличающаяся тем, что не содержит в своей конструкции щеточного механизма, а ротор включает в себя трехфазный широтно-импульсный регулятор (ШИР), питающийся от обмотки ротора, при этом управление ШИР осуществляется через вращающиеся трансформатор/трансформаторы или оптическую развязку.
2. Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором и совмещенной обмоткой по п. 1, отличающаяся тем, что ротор включает в себя дополнительную обмотку, которая служит для питания ШИР.
3. Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором и совмещенной обмоткой по п. 1, отличающаяся тем, что содержит в себе вращающийся трансформатор, обеспечивающий питание ШИР.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2772108C1 true RU2772108C1 (ru) | 2022-05-17 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2106055C1 (ru) * | 1995-10-26 | 1998-02-27 | Новосибирский государственный технический университет | Система управления машиной двойного питания |
| RU2116517C1 (ru) * | 1996-09-20 | 1998-07-27 | Владимир Иванович Стрелков | Способ регулирования скорости асинхронного двигателя центробежного гидравлического насоса и трехфазный преобразователь напряжения для его реализации |
| UA4829U (ru) * | 2004-04-27 | 2005-02-15 | Андрій Леонідович Паламарчук | Устройство для лечения заболеваний пояснично-крестцового отдела позвоночника |
| RU2317632C1 (ru) * | 2006-09-21 | 2008-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя |
| RU2660963C1 (ru) * | 2016-08-24 | 2018-07-11 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Схема и способ управления ею |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2106055C1 (ru) * | 1995-10-26 | 1998-02-27 | Новосибирский государственный технический университет | Система управления машиной двойного питания |
| RU2116517C1 (ru) * | 1996-09-20 | 1998-07-27 | Владимир Иванович Стрелков | Способ регулирования скорости асинхронного двигателя центробежного гидравлического насоса и трехфазный преобразователь напряжения для его реализации |
| UA4829U (ru) * | 2004-04-27 | 2005-02-15 | Андрій Леонідович Паламарчук | Устройство для лечения заболеваний пояснично-крестцового отдела позвоночника |
| RU2317632C1 (ru) * | 2006-09-21 | 2008-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя |
| RU2660963C1 (ru) * | 2016-08-24 | 2018-07-11 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Схема и способ управления ею |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pollock et al. | Low cost, high power density, flux switching machines and drives for power tools | |
| JP3993564B2 (ja) | シリーズハイブリッド電気自動車 | |
| US8587229B2 (en) | Method and electrical machine for braking a thermal engine of vehicle during the stop phase thereof | |
| KR101775445B1 (ko) | 영구자석 교류발전기의 제어기 및 시스템 및 모터 | |
| CN110383639B (zh) | 旋转电机系统 | |
| CN104242580B (zh) | 一种汽车用可变绕组起动发电机 | |
| US20230308040A1 (en) | Delay reduction for pulsed wound field synchronous machines | |
| US20230219426A1 (en) | Pulse modulated control with field weakening for improved machine efficiency | |
| EP2006983A9 (en) | Magnet brushless generator and magnet brushless starter | |
| Ghosh et al. | Performance comparison of different vector control approaches for a synchronous reluctance motor drive | |
| JP2005323425A (ja) | 車両用発電システム | |
| TWM589390U (zh) | 動力發電機組 | |
| US7545122B2 (en) | Control method of generator | |
| RU2772108C1 (ru) | Машина асинхронная вращающаяся с фазным ротором | |
| CN210246317U (zh) | 一种电动船舶推进系统和电动船舶 | |
| EP3832878B1 (en) | Sequential electrical braking with pulsed dc injection rotor lock mechanism | |
| CN111361721B (zh) | 一种电驱推进系统 | |
| Sandilya et al. | A study on Regenerative braking system with matlab simulation | |
| JP2010213429A (ja) | 回転電機 | |
| JP6787300B2 (ja) | スイッチトリラクタンスモータの制御装置 | |
| JP2004048988A (ja) | スイッチトリラクタンス機械 | |
| US20240063744A1 (en) | Rotor flux time delay reduction through initial rotor current for electrically excited synchronous machines | |
| EP3565732B1 (en) | A method for generating high starting torque in an asynchronous motor at a low power consumption | |
| Qiang et al. | A novel drive strategy for hybrid electric vehicles | |
| CN211791115U (zh) | 动力发电机组 |