RU8534U1

RU8534U1 - INDUCTION ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: RU8534U1
Application number: RU97117766/20U
Authority: RU
Inventors: М.П. Горин; В.П. Осипенко; Л.В. Фолимонов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная внедренческая фирма "ОСА"
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1998-11-16

Abstract

1. Индукционная электрическая машина, содержащая статор с кольцевой обмоткой и клеммами для подключения к источнику питания и нагрузке, и размещенный на валу ротор с короткозамкнутыми основной и дополнительными индукционными обмотками возбуждения, разъединенными кольцевой проставкой из изоляционного материала, отличающаяся тем, что она снабжена выпрямителем, регулятором и стабилизатором переменного напряжения, обмотка статора состоит из основной и дополнительной секций, причем регулятор напряжения подключен к выпрямителю, дополнительной секции обмотки статора, дополнительной индукционной обмотке ротора и источнику питания, а стабилизатор переменного напряжения подключен к дополнительной секции обмотки статора и основной индукционной обмотке ротора.2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что стабилизатор переменного напряжения дополнительно подключен к нулевому выводу основной секции обмотки статора.3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что статор снабжен клеммами для подключения дополнительной нагрузки.1. An induction electric machine containing a stator with an annular winding and terminals for connecting to a power source and a load, and a rotor located on the shaft with short-circuited main and additional induction excitation windings, separated by an annular spacer made of insulating material, characterized in that it is equipped with a rectifier, regulator and stabilizer of alternating voltage, the stator winding consists of the main and additional sections, and the voltage regulator is connected to the rectifier, Flax section stator winding, additional induction rotor winding and a power source and an AC voltage regulator connected to the auxiliary section main stator winding and the induction coil rotora.2. The machine according to claim 1, characterized in that the AC voltage stabilizer is additionally connected to the zero terminal of the main section of the stator winding. The machine according to claim 1, characterized in that the stator is equipped with terminals for connecting an additional load.

Description

Индукционная электрическая машина.Induction electric machine.

Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в двигателестроении для питания переменным и постоянным током потребителей различной мощности.The utility model relates to electrical engineering and can be used in the engine industry to supply alternating and direct current consumers of various capacities.

Известен индукционный электродвигатель, содержащий статор с обмотками различным числом пар полюсов и два независимых друг от друга соосных ротора, один из которых основной, а другой дополнительный и снабжен вентилятором, причем обмотки статора выполнены с изменяемым числом пар полюсов (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1617545, кл. Н 02 К 17/ 02, 1988).A known induction motor containing a stator with windings of a different number of pole pairs and two coaxial rotors, independent of one another, one of which is the main and the other one is equipped with a fan, the stator windings being made with a variable number of pole pairs (see, for example, description of the invention to the USSR author's certificate No. 1617545, class N 02 K 17/02, 1988).

Такая конструкция обеспечивает повышенные энергетические показатели, однако имеет достаточно низкую ремонтопригодность и сравнительно пониженную надежность вследствие значительных трудозатрат на монтажно-демонтажные работы.This design provides increased energy performance, however, it has a fairly low maintainability and relatively low reliability due to significant labor costs for installation and dismantling.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа индукционная электрическая машина, содержащая статор с кольцевой обмоткой и клеммами для подключения к источнику питания и нагрузке и размещенный на валу ротор с короткозамкнутыми основной и дополнительными индукционными обмотками возбуждения, разъединенными кольцевой проставкой из изоляционного материала (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1700699, кл. Н 02 К 17/ 02, 1989).The closest known by its technical essence and achieved result is an induction electric machine selected as a prototype, comprising a stator with an annular winding and terminals for connecting to a power source and a load, and a rotor located on the shaft with short-circuited main and additional induction excitation windings separated by an annular a spacer made of insulating material (see, for example, the description of the invention to the USSR copyright certificate No. 1700699, class N 02 K 17/02, 1989).

К недостаткам данной машины следует отнести ограниченную область применения, поскольку она предназначена лишь для питания потребителей строго фиксированной мощности и не обеспечивает электропитание нестандартного электрооборудования.The disadvantages of this machine include a limited scope, since it is intended only to power consumers of strictly fixed power and does not provide power to non-standard electrical equipment.

Н 02 к 17/00 лью технического результата, который выражается в повышении эффективности за счет расширения области применения и повышения удобства эксплуатации. Заявленная совокупность существе нных признаков находится в прямой причинноследственной связи к достигаемому результату. Новизна предложенной индукционной электрической машины усматривается в том, что она снабжена выпрямителем, регулятором и стабилизатором переменного напряжения, обмотка статора состоит из основной и дополнительной секций, причем регулятор напряжения подключен к выпрямителю, дополнительной секции обмотки статора, дополнительной индукционной обмотке ротора и источнику питания, а стабилизатор переменного напряжения подключен к дополнительной секции обмотки статора и основной индукционной обмотке ротора. Кроме того, стабилизатор переменного напряжения дополнительно подключен к нулевому выводу основной секции обмотки статора, а статор снабжен клеммами для подключения дополнительной нагрузки. Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна, так как оно не известно из уровня техники. Предложенное устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели. Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено. На фиг.1 представлена индукционная электрическая машина, механическая часть, на фиг.2 - электрическая схема. Индукционная электрическая машина с двумя возбудительными системами включает следующие составные части: вал 1 генератора, на котором смонтирован приводной шкив 2 клиноременной передачи, вентилятор 3, переднюю крышку 4 со стороны привода, в которой расположен опорный подшипник 5, индуктор 6 с основной обмоткой возбуждения (со стороны привода), статор 7 с основной секцией обмотки возбуждения ( со стороны привода), диамагнитную проставку 8 из изоляционного материала, промежуточное кольцо 9 с выводами от обмотки возбуждения статора 7, статор 11 с обмоткой возбуждения (со стороны контактных колец), заднюю крышку 12 корпуса с подшипником 13, внутри которой размещены токосъемный щеточный узел 14, токосъемные контактные кольца 15 и выпрямитель в виде выпрямительного моста 16, а также выводы от обмотки возбуждения статора 11, токосъемного щеточного узла 14 и выпрямительного моста 16, причем выводы от обмоток статоров 7 и 11 и индукторов 6 и 10, а также токосъемного щеточного узла 14 и выпрямительного моста 16 условно не показаны.H 02 to 17/00 pour technical result, which is expressed in increasing efficiency by expanding the scope and improving ease of use. The claimed totality of existing signs is in direct causal relation to the achieved result. The novelty of the proposed induction electric machine is that it is equipped with a rectifier, regulator and AC voltage stabilizer, the stator winding consists of the main and additional sections, and the voltage regulator is connected to the rectifier, an additional section of the stator winding, an additional induction rotor winding and a power source, and AC voltage stabilizer is connected to an additional section of the stator winding and the main induction rotor winding. In addition, the AC voltage stabilizer is additionally connected to the zero terminal of the main section of the stator winding, and the stator is equipped with terminals for connecting an additional load. Comparison of the claimed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with its criterion of novelty, since it is not known from the prior art. The proposed device is industrially applicable, since it can be implemented by existing technical means. Thus, the proposed technical solution meets the established conditions of patentability of a utility model. The other known technical solutions for a similar purpose with similar significant features by the applicant was not found. Figure 1 presents the induction electric machine, the mechanical part, figure 2 is an electrical diagram. An induction electric machine with two excitation systems includes the following components: a shaft 1 of the generator on which the drive pulley 2 of the V-belt drive is mounted, a fan 3, a front cover 4 on the drive side, in which the thrust bearing 5 is located, an inductor 6 with the main excitation winding (with drive side), stator 7 with the main section of the field coil (drive side), diamagnetic spacer 8 made of insulating material, an intermediate ring 9 with leads from the field coil of stator 7, stator 11 with by a coil of excitation (from the side of the contact rings), a back cover 12 of the housing with a bearing 13, inside of which a current collector brush assembly 14, current collector contact rings 15 and a rectifier in the form of a rectifier bridge 16, as well as conclusions from the excitation winding of the stator 11, current collector brush assembly 14 and a rectifier bridge 16, and the conclusions from the windings of the stators 7 and 11 and inductors 6 and 10, as well as the collector brush assembly 14 and the rectifier bridge 16 are not conventionally shown.

Статоры 7 и 11 представляют собой пакеты из пластин электротехнической стали. Электрически оба статора развязаны относительно друг друга с помощью промежуточного кольца 9, выполненного из диамагнитного материала, например, алюминия.Stators 7 and 11 are packages of electrical steel plates. Both stators are electrically isolated relative to each other using an intermediate ring 9 made of diamagnetic material, for example, aluminum.

Ротор состоит из вала 1, обоих индукторов 6 и 10 с обмотками возбуждения, токосъемных контактных колец 15 и диамагнитной прокладки 8 и установлен в опорных подшипниках 5 и 13.The rotor consists of a shaft 1, both inductors 6 and 10 with field windings, slip rings 15 and a diamagnetic gasket 8 and is installed in the thrust bearings 5 and 13.

В свою очередь оба индуктора 6 и 10 состоят из катушек возбуждения, намотанных на стальную втулку, и размещенных между четырьмя клювообразными частями магнитопровода ( по одной катушке и двух клювообразных магнитопроводов для каждого индуктора). Для исключения взаимного магнитного влияния обоих индукторов друг на друга между ними на валу 1 генератора установлена диамагнитная прокладка 8, например, из алюминивого сплава.In turn, both inductors 6 and 10 consist of excitation coils wound on a steel sleeve and placed between four beak-shaped parts of the magnetic circuit (one coil and two beak-shaped magnetic circuits for each inductor). To exclude the mutual magnetic influence of both inductors on each other, a diamagnetic spacer 8, for example, of aluminum alloy, is installed on the shaft 1 of the generator.

С помощью стяжных элементов передняя 4 и задняя 12 крышки, статоры 7 и 11 и промежуточное кольцо 9 образуют корпус. Крышки имеют вентиляционные отверстия для охлаждения выпрямительного моста 16, а также обоих статоров 7 и 11 и индукторов 6 и 10.Using the clamping elements, the front 4 and rear 12 covers, the stators 7 and 11 and the intermediate ring 9 form a housing. The covers have ventilation holes for cooling the rectifier bridge 16, as well as both stators 7 and 11 and inductors 6 and 10.

Электрическая схема подключения включает основную возбудительную систему G1 (со стороны привода) и вспомогательную возбудительную систему G2 ( со стороны контактных колец 15), а также источник питания в виде аккумуляторной батареи G3, к которой подключены диод VD1 стартового возбуждения вспомогательной возбудительной системы, выпрямительный мост VD2-VD7, регулятор напряжения РН, стабилизатор переменного напряжения СПН, трехфазные обмотки статора ОС, соединенные по схеме звезда с нулевым выводом, обмотки возбуждения индукторов ОИ и нагрузки Н1иН2.The wiring diagram includes the main excitation system G1 (on the drive side) and the auxiliary excitation system G2 (on the side of the slip rings 15), as well as the power source in the form of a battery G3, to which the excitation diode VD1 of the auxiliary excitation system, the rectifier bridge VD2 are connected -VD7, LV voltage regulator, SPN AC voltage stabilizer, three-phase OS stator windings connected by a star with a zero output circuit, excitation windings of the inductors of the OI and the load H1i 2.

Работа инжукционной электрической машины осуществляется следующим образом.The operation of the electric injection machine is as follows.

Ротор через клиноременную передачу приводится во вращения от привода, например, двигателя внутреннего сгорания (не показан). В обмотке возбуждения индуктора ОИ вспомогательной возбудительной системы G2 генератора, подключенной к аккумуляторной батарее G3 и параллельно в цепи: плюс аккумуляторной батареи-диод провода трехфазной обмотки статора вспомогательной возбудительной системы С2-одна из обмоток трехфазной обмотки статора ОС вспомогательной системы G2- один из трех диодов выпрямительного моста VD2-VD7- минус выпрямительного моста минус аккумуляторной батареи начинает протекать постоянный ток. Цепь, параллельная аккумуляторной батере G3, служит для стартового питания обмотки возбуждения индуктора ОИ вспомогательной системы возбуждения G2 при разряженно11 аккумуляторной батарее G3.The rotor through a V-belt drive is driven into rotation from a drive, for example, an internal combustion engine (not shown). In the excitation winding of the inductor OI of the auxiliary excitation system G2 of the generator, connected to the battery G3 and in parallel in the circuit: plus the battery-diode of the wire of the three-phase stator winding of the auxiliary excitation system C2, one of the windings of the three-phase stator winding of the OS of the auxiliary system G2 is one of three diodes rectifier bridge VD2-VD7- minus the rectifier bridge minus the battery starts to flow direct current. The circuit parallel to the battery pack G3 serves to start the supply of the excitation winding of the inductor OI of the auxiliary excitation system G2 with a discharged 11 battery G3.

При прохождении постоянного тока через обмотку возбуждения индуктора ОИ вспомогательной возбудительной системы G2 вокруг обмотки создается магнитный поток, пронизывающий втулку, клювообразные части магнитопровода индуктора, воздушный зазор и зубцы статора вспомогательной возбудительной системы G2. При вращении под каждым статором попеременно проходит северный, а значит и южный полюсы индуктора. При этом величина магнитного потока, пронизывающего зубцы статора, изменяется по величине и направлению, вследствие чего в обмотке статора индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Переменный ток, протекающий по обмотке статора, преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямительного моста VD2-VD7. Полученный постоянный ток протекает по цепи: плюс выпрямительного моста VD2УО7-регулятор напряжения РН-плюс аккумуляторной батареи-обмотка возбуждения индуктора ОИ вспомогательной возбудительной системы О2-минус аккумуляторной батареи-минус выпрямительного моста VD2-VD7, при этом производится подзарядка аккумуляторной батареи G3 и питание обмотай возбуждения индуктора ОИ вспомогательной возбудительной системы G2.When direct current passes through the excitation winding of the inductor OI of the auxiliary excitation system G2, a magnetic flux is created around the winding, piercing the sleeve, the beak-shaped parts of the inductor magnetic circuit, the air gap and stator teeth of the auxiliary excitation system G2. When rotating under each stator, the north, and hence the south, poles of the inductor alternately pass. The magnitude of the magnetic flux penetrating the stator teeth changes in magnitude and direction, as a result of which a variable electromotive force (EMF) is induced in the stator winding. The alternating current flowing through the stator winding is converted to direct current using the rectifier bridge VD2-VD7. The resulting direct current flows through the circuit: plus a rectifier bridge VD2UO7-voltage regulator PH-plus battery-excitation coil of the inductor OI auxiliary excitation system O2-minus the battery minus the rectifier bridge VD2-VD7, while charging the battery G3 and power winding excitation of the inductor OI auxiliary excitation system G2.

Переменный ток, протекающий по обмотке статора вспомогательной возбудительной системы G2 через клеммы подается в стабилизатор переменного напряжения СПН, который предназначен для стабилизации переменного напряжения в зависимости от числа оборотов вала привода, в данном случае ДВС, а также для подачи на обмотку возбуждения индуктора ОИ основной возбудительной системы G1 как постоянного, так и модулированного постоянного тока и через клемму, соединенную с нулевым выводом трехфазной обмотки статора ОС основной возбудительной системы G1 для выравнивания перекоса фаз трехфазного переменного напряжения.The alternating current flowing through the stator winding of the auxiliary excitation system G2 through the terminals is supplied to the AC voltage regulator SPN, which is designed to stabilize the AC voltage depending on the number of revolutions of the drive shaft, in this case ICE, and also to supply the main excitation to the excitation winding of the OI inductor system G1 of both direct and modulated direct current and through a terminal connected to the zero output of the three-phase stator winding of the OS of the main excitation system G1 for I equalize the phase imbalance of a three-phase AC voltage.

Трехфазное переменное напряжение вырабатывается основной возбудительной сие темой G1 по тому же принципу, что и вспомогательной системой возбуждения G2. Стабилизированное трехфазное переменное напряжение через клеммы подается на нагрузку HI большой мощности для питания нестандартного электрооборудования с мощностью потребления 3 кВт и выше при использовании более мощных генераторов. Через клеммы может быть также подключена и дополнительная нагрузка Н2 малой мощности, например, бортовая электросистема питания автомобиля с мощностью потребления до 1 кВт.Three-phase alternating voltage is generated by the main excitatory topic G1 according to the same principle as the auxiliary excitation system G2. A stabilized three-phase alternating voltage is supplied through the terminals to a high-power HI load to power non-standard electrical equipment with a power consumption of 3 kW and above when using more powerful generators. Through the terminals, an additional low-power load H2 can also be connected, for example, an on-board power supply system of a car with a power consumption of up to 1 kW.

При подаче на обмотку возбуждения индуктора ОИ основной возбудительной системы GI постоянного тока на клеммах основной нагрузки HI получают трехфазное переменное напряжение синусоидальной формы, при модулированном постоянном токе регулируемое по амплитуде импульсное трехфазное переменное напряжение и возможность регулирования внешней вольт-амперной характеристики основной возбудительной системы GI генератора, что предпочтительно применять, например, для сварочных технологических процессов.When the main excitation system GI of the direct current is supplied to the excitation winding of the inductor OI at the terminals of the main load HI, a three-phase ac voltage of a sinusoidal shape is obtained, with a modulated direct current, the pulse three-phase alternating voltage is regulated in amplitude and the ability to control the external volt-ampere characteristic of the main excitation system of the GI generator, which is preferably used, for example, for welding processes.

мин., а также обеспечивает надежное..электропитание нестандарного, главным образом, сварочного электрооборудования.min., and also provides reliable .. power supply of non-standard, mainly, welding electrical equipment.

Claims

1. An induction electric machine containing a stator with an annular winding and terminals for connecting to a power source and a load, and a rotor located on the shaft with short-circuited main and additional induction excitation windings, separated by an annular spacer made of insulating material, characterized in that it is equipped with a rectifier, regulator and stabilizer of alternating voltage, the stator winding consists of the main and additional sections, and the voltage regulator is connected to the rectifier, Flax section stator winding, additional induction rotor winding and a power source and an AC voltage regulator connected to the auxiliary section main stator winding and the rotor of the induction coil.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the AC voltage stabilizer is additionally connected to the zero terminal of the main section of the stator winding.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the stator is equipped with terminals for connecting an additional load.