RU73132U1

RU73132U1 - ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU73132U1
Application number: RU2007149488/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Ефимович Дубинин; Максим Владимирович Бусыгин; Роман Евгеньевич Капитуров
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-05-10

Abstract

Полезная модель относится к области электрических машин, конкретнее к асинхронным электроприводам.The utility model relates to the field of electrical machines, and more specifically to asynchronous electric drives.

Асинхронный электропривод содержит электродвигатель, включающий в себя кольцевой статор из электротехнической стали, в пазах которого размещена трехфазная обмотка возбуждения, подключаемая к источнику переменного напряжения, ротор выполненный в виде сплошного гладкого цилиндра из ферромагнитного материала. Дополнительно введены два кольцевых магнитопровода, которые набраны из разрезных колец, охватывают ротор, расположены по обе стороны статора и соединены между собой магнитопроводящими сегментами, две измерительные обмотки коаксиально охватывают ротор и расположены между кольцевыми магнитопроводами и статором, включены последовательно между собой и соединены со входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход компаратора соединен с первым входом регулятора напряжения, второй вход которого соединен с источником переменного напряжения, а выход регулятора напряжения соединен с трехфазной обмоткой возбуждения электродвигателя.An asynchronous electric drive contains an electric motor, which includes an annular stator made of electrical steel, in the slots of which there is a three-phase field winding connected to an AC voltage source, the rotor made in the form of a continuous smooth cylinder of ferromagnetic material. In addition, two annular magnetic cores are introduced, which are drawn from split rings that enclose the rotor, are located on both sides of the stator and are interconnected by magnetically conducting segments, two measuring windings coaxially surround the rotor and are located between the annular magnetic circuits and the stator, are connected in series with each other and connected to the input of the converter AC to DC voltage, the output of which is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the reference source apryazheniya, the comparator output is connected to the first input of the voltage regulator, the second input of which is connected to an alternating voltage source and the voltage regulator output is connected to the three-phase excitation winding of the motor.

Предлагаемый асинхронный электропривод, по сравнению с базовым, позволит получить жесткую механическую характеристику, на которой при номинальной нагрузке скорость вращения двигателя относительно холостого хода будет снижаться на 1 - 2%.The proposed asynchronous electric drive, in comparison with the basic one, will allow to obtain a rigid mechanical characteristic, at which at rated load the engine speed relative to idle will be reduced by 1 - 2%.

Description

Известен в электроприводах экранированный асинхронный электродвигатель, содержащий статор из электротехнической стали, в пазах которого размещены трехфазная обмотка возбуждения, массивный ротор и экран (В.М. Куцевалов. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами, изд. «Энергия», 1966, стр.17).Known in electric drives is a shielded asynchronous electric motor containing a stator made of electrical steel, in the slots of which are placed a three-phase field winding, a massive rotor and a screen (V. M. Kutsevalov. Issues of theory and calculation of asynchronous machines with massive rotors, Energia publishing house, 1966, p. 17).

Данный электродвигатель имеет мягкую механическую характеристику вследствии зависимости скорости вращения от его нагрузки на валу.This electric motor has a soft mechanical characteristic due to the dependence of the rotation speed on its load on the shaft.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому электроприводу является асинхронный электродвигатель, содержащий статор из электротехнической стали, в пазах которого размещена трехфазная обмотка возбуждения, подключаемая к источнику тока, ротор, выполненный в виде сплошного гладкого цилиндра из ферромагнитного материала (В.М. Куцевалов. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами, изд. «Энергия», 1966, стр.11-12).The closest in technical essence to the proposed electric drive is an asynchronous electric motor containing a stator made of electrical steel, in the grooves of which there is a three-phase field winding connected to a current source, a rotor made in the form of a continuous smooth cylinder of ferromagnetic material (V. M. Kutsevalov. Questions theory and calculation of asynchronous machines with massive rotors, publishing house "Energy", 1966, pp. 11-12).

Данный электродвигатель имеет мягкую механическую характеристику, вследствие зависимости скорости вращения его от нагрузки и повышенного «скольжения» в рабочем режиме.This electric motor has a soft mechanical characteristic, due to the dependence of its rotation speed on the load and increased "slip" in the operating mode.

Техническим результатом является повышение жесткости механической характеристики электродвигателя.The technical result is to increase the rigidity of the mechanical characteristics of the electric motor.

Технический результат достигается тем, что в асинхронный электродвигатель введены два кольцевых магнитопровода, которые набраны из разрезных колец, охватывают ротор, расположены по обе The technical result is achieved by the fact that two annular magnetic cores are introduced into the induction motor, which are recruited from split rings, enclose the rotor, are located on both

стороны статора и соединены между собой магнитопроводящими сегментами, две измерительные обмотки коаксиально охватывают ротор и расположены между кольцевыми магнитопроводами и статором, включены последовательно между собой и соединены со входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход компаратора соединен с первым входом регулятора напряжения, второй вход которого соединен с источником переменного напряжения, а выход регулятора напряжения соединен с трехфазной обмоткой возбуждения электродвигателя. На фиг.1 представлен асинхронный электропривод. Асинхронный электропривод содержит электродвигатель, который состоит из кольцевого статора 1, выполненного из электротехнической стали, в пазах которого размещена трехфазная обмотка возбуждения 2. Кольцевой статор 1, охватывающий ротор 3, выполненный в виде сплошного гладкого цилиндра из ферромагнитного материала и закрепленный в подшипниках 4 корпуса 5 двигателя. По обе стороны статора 1, охватывая ротор 3, расположены два кольцевых магнитопровода 6, набранные из разрезных колец с целью устранения короткозамкнутых контуров магнитному потоку. Кольцевые магнитопроводы 6 соеденены между собой магнитопроводящими сегментами 7, отделенными от статора немегнитными прокладками 8. Ротор 3 коаксиально охватывают две измерительные обмотки 9, расположенные между кольцевыми магнитопроводами 6 и статором 1. Измерительные обмотки 9 включены последовательно между собой и через преобразователь 10 переменного напряжения в постоянного соединены с первым входом компаратора 11, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 12. Выход компаратора 11 соединен с первым входом регулятора напряжения 13, второй вход которого соединен с источником the sides of the stator and are interconnected by magnetically conducting segments, two measuring windings coaxially enclose the rotor and are located between the ring magnetic circuits and the stator, are connected in series with each other and connected to the input of the AC to DC converter, the output of which is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, the output of the comparator is connected to the first input of the voltage regulator, the second input of which is connected to the source voltage, and the output of the voltage regulator is connected to a three-phase field winding of the electric motor. Figure 1 presents an asynchronous electric drive. An asynchronous electric drive contains an electric motor, which consists of an annular stator 1 made of electrical steel, in the grooves of which a three-phase field winding 2 is placed. An annular stator 1, comprising a rotor 3, made in the form of a continuous smooth cylinder of ferromagnetic material and fixed in bearings 4 of the housing 5 engine. On both sides of the stator 1, covering the rotor 3, there are two annular magnetic circuits 6, drawn from split rings in order to eliminate short-circuited contours of the magnetic flux. The annular magnetic circuits 6 are interconnected by magnetic conductive segments 7, non-magnetic gaskets 8 separated from the stator 8. The rotor 3 coaxially surrounds two measuring windings 9 located between the annular magnetic circuits 6 and the stator 1. The measuring windings 9 are connected in series with each other and through an AC / DC converter 10 connected to the first input of the comparator 11, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source 12. The output of the comparator 11 is connected to the first input p gulyatora voltage 13, a second input coupled to a source

трехфазного переменного напряжения 14, а выход регулятора 13 соединен с трехфазной обмоткой возбуждения 2 электродвигателя.three-phase alternating voltage 14, and the output of the regulator 13 is connected to a three-phase field winding 2 of the electric motor.

Асинхронный электропривод работает следующим образом. При подаче напряжения на трехфазную обмотку возбуждения 2 от источника напряжения 14 через регулятор 13 создается вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает поверхность массивного ротора 3 и наводит в его теле вихревые токи. Взаимодействие этих токов с вращающимся магнитным полем создает вращающий электромагнитный момент двигателя, который передается через ротор 3 на нагрузку, которая оказывает тормозное противодействие на него. В результате этого, ротор 3 асинхронного электродвигателя скручивается и в нем возникают механические напряжения сжатия и растяжения, расположенные под углом 45° к оси ротора и перпендикулярно друг другу. Под действием напряжения сжатия, магнитная проницаемость ротора в этом направлении уменьшается, а под действием напряжения растяжения - увеличивается. Такая анизотропия магнитных свойств ротора 3 приводит к тому, что часть магнитного потока возбуждения фаз отклоняется в сторону действия напряжения растяжения, т.е. в сторону оси легкого намагничивания ротора 3. Это приводит к возникновению составляющей магнитного потока возбуждения фаз по оси ротора, что в свою очередь приводит к возникновению бегущего поля.Asynchronous electric drive operates as follows. When applying voltage to the three-phase field winding 2 from the voltage source 14 through the regulator 13 creates a rotating magnetic field. This field intersects the surface of the massive rotor 3 and induces eddy currents in its body. The interaction of these currents with a rotating magnetic field creates a rotating electromagnetic moment of the motor, which is transmitted through the rotor 3 to the load, which has a braking reaction to it. As a result of this, the rotor 3 of the asynchronous electric motor twists and mechanical stresses of compression and tension arise at it, located at an angle of 45 ° to the axis of the rotor and perpendicular to each other. Under the action of compression stress, the magnetic permeability of the rotor in this direction decreases, and under the action of tensile stress it increases. This anisotropy of the magnetic properties of the rotor 3 leads to the fact that part of the magnetic flux of the phase excitation deviates towards the tensile stress, i.e. towards the axis of easy magnetization of the rotor 3. This leads to the appearance of a component of the magnetic flux of the phase excitation along the axis of the rotor, which in turn leads to the emergence of a traveling field.

Бегущее поле замыкается в цепи - ротор 3, кольцевые магнитопроводы 6, сегменты 7. Сцепляясь с витками измерительных обмоток 9, бегущее поле наводит в них переменную ЭДС пропорциональную крутящему моменту на валу. Эта ЭДС подается на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное 10, с выхода которого постоянное напряжение подается на первый вход компаратора 11. На второй вход компаратора 11 подается постоянное напряжение от источника опорного напряжения 12. Величина этого напряжения The running field is closed in a circuit - rotor 3, ring magnetic circuits 6, segments 7. Interlocking with the turns of the measuring windings 9, the running field induces an EMF variable proportional to the torque on the shaft. This EMF is fed to the input of the AC / DC converter 10, from the output of which a constant voltage is supplied to the first input of the comparator 11. A constant voltage is supplied from the reference voltage source 12 to the second input of the comparator 11. The value of this voltage

регулируется и устанавливается пропорциональной определенному, например максимальному моменту на валу ротора 3, которому соответствует определенная скорость вращения ротора 3.adjustable and set proportional to a certain, for example, maximum torque on the shaft of the rotor 3, which corresponds to a certain speed of rotation of the rotor 3.

При максимальном моменте на валу электродвигателя на выходе компаратора 11 сигнал равен нулю.At the maximum moment on the motor shaft at the output of the comparator 11, the signal is zero.

При увеличении нагрузки на валу относительно, например, номинальной, уменьшается скорость вращения ротора 3 и увеличивается сигнал на выходе измерительных обмоток 9. Тогда на выходе компаратора 11 появляется разностный сигнал, который подается на регулятор напряжения 13. Регулятор напряжения 13 увеличивает напряжение на обмотке возбуждения 2 от источника напряжения 14. В результате этого увеличивается вращающийся электромагнитный момент двигателя и увеличивается скорость вращения ротора 3, уменьшая сигнал на выходе измерительных обмоток 9 и компаратора 11. Этот сигнал подается на регулятор 13, уменьшая напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения 2 двигателя, что приводит к уменьшению скорости вращения ротора 3.When the load on the shaft is increased relative to, for example, the nominal one, the rotor 3 rotational speed decreases and the signal at the output of the measuring windings 9 increases. Then, a difference signal appears at the output of the comparator 11, which is supplied to the voltage regulator 13. The voltage regulator 13 increases the voltage on the field winding 2 from the voltage source 14. As a result, the rotating electromagnetic moment of the motor increases and the speed of rotation of the rotor 3 increases, decreasing the signal at the output of the measuring windings 9 and comparator 11. This signal is supplied to the regulator 13, reducing the voltage supplied to the excitation winding 2 of the motor, which leads to a decrease in the speed of rotation of the rotor 3.

Регулирование в обоих случаях осуществляется автоматически до тех пор, пока режим не установится прежним, например, номинальная скорость вращения ротора 3.Regulation in both cases is carried out automatically until the mode is established as before, for example, the nominal speed of rotation of the rotor 3.

Использование в электроприводе такой конструкции асинхронного электродвигателя с массивным ротором 3 и коаксиально охватывающими измерительными обмотками 9, включенными в обратную связь цепи возбуждения машины, вместе с преобразователем переменного напряжения в постоянное, компаратором 11, источником опорного напряжения 12 и регулятором напряжения 13, позволяет поддерживать заданную скорость вращения двигателя при различных нагрузках на валу, что увеличивает жесткость механической характеристики электродвигателя.The use of an asynchronous electric motor with a massive rotor 3 and coaxially covering the measuring windings 9 included in the feedback of the excitation circuit of the machine in an electric drive of this design, together with an AC to DC converter, a comparator 11, a voltage reference 12 and a voltage regulator 13, allows you to maintain a given speed engine rotation at various loads on the shaft, which increases the rigidity of the mechanical characteristics of the electric motor.

Выпускаемый электромеханической промышленностью в электроприводах асинхронный двигатель с массивным ротором типа АК 62-4 имеет пологую механическую характеристику, на которой при номинальной нагрузке на валу скорость вращения двигателя снижается по сравнению со скоростью холостого хода на 35-40%. (В.М. Куцевалов. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами, изд. Энергия, м-м, 1966, стр.240, 273).An asynchronous motor with a massive rotor of type AK 62-4, manufactured by the electromechanical industry in electric drives, has a gentle mechanical characteristic on which, at a nominal load on the shaft, the engine speed decreases by 35-40% compared to the idle speed. (V.M. Kutsevalov. Questions of the theory and calculation of asynchronous machines with massive rotors, ed. Energia, mm, 1966, pp. 240, 273).

Предлагаемый асинхронный электропривод, по сравнению с базовым, позволит получить жесткую механическую характеристику, на которой при номинальной нагрузке скорость вращения двигателя относительно холостого хода будет снижаться на 1-2%.The proposed asynchronous electric drive, in comparison with the basic one, will allow to obtain a rigid mechanical characteristic, at which at rated load the engine speed relative to idle will be reduced by 1-2%.

Claims

An asynchronous electric drive containing an electric motor, including an annular stator made of electrical steel, in the slots of which there is a three-phase field winding connected to an AC voltage source, a rotor made in the form of a continuous smooth cylinder made of ferromagnetic material, characterized in that two ring magnetic circuits are additionally introduced , which are drawn from split rings, enclose the rotor, are located on both sides of the stator and are interconnected by magnetically conducting segments, two of The test windings coaxially enclose the rotor and are located between the ring magnetic circuits and the stator, are connected in series with each other and connected to the input of the AC / DC converter, the output of which is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, the output of the comparator is connected to the first the input of the voltage regulator, the second input of which is connected to an AC voltage source, and the output of the voltage regulator is connected to a three-phase winding th excitation motor.