SU1480046A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, конкретно к регулируемым электрическим машинам переменного тока различного назначени  при работе их от преобразователей частоты. Целью изобретени   вл етс  уменьшение пульсаций момента, улучшение энергетических показателей и расширение области применени . Вентильный электродвигатель содержит вспомогательную электрическую машину 5 с однофазной обмоткой 6  кор , расположенной на роторе, жестко св занном с индуктором 3 электромеханического преобразовател  1 вентильного электродвигател , и расположенной на статоре M-фазной обмоткой 7 возбуждени , соединенной с M-фазным трансформатором 8 тока. Обмотка 6  кор  вспомогательной электрической машины соединена с дополнительной обмоткой 7 возбуждени  электромеханического преобразовател , ось которой совпадает с осью полюсов индуктора 3 электромеханического преобразовател . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

(«VЈ, +

5 1

(I) 15

v

П,

среднее значение проекции вектора основного потоко- сцеплени  на направление Ј, ортогональное вектору 20 тока  кор .

Из -диаграммы изображающих векторов (фиг. 3) необходима  величина пото- косцеплени  дополнительной обмотки 4 возбуждени  ЭМП 1 по продольной оси dc определ етс 

N-6

), (2)

где - угол опережени  включени  при

холостом ходе-; - текущий угол поворота.

Выделение необходимой величины .

i HI сигнала ЈцС1 дл  дополнительной об1о ,

мотки 4 возбуждени  ЭМП 1 в ВД осуществл етс  с помощью трансформаторов тока и ВЭМ 5, имеющей т-фазную обмотку 7 возбуждени  на статоре и однофазную обмотку 6  кор , расположенную на роторе ВЭМ 5.

Основной поток ВЭМ 5 создаетс  га-фазным возбуждением, ток в каждой фазе обмотки возбуждени  пропорционален фазному току обмотки  кор  3MF 1, при этом в ВЗМ 5 создаетс  вращающеес  поле возбуждени . Продольна  и поперечна  составл клцие намагничивающей силы ВЗМ 5 при идеально сглаженном эквивалентном выпр мленном токе обмотки  кор  ЭМП 1 определ ютс  из следующих выражений:

F,

sin

F

ocJ

6 + dfel,

Обмотки ротора и статора ВЗМ 5 по расположению их магнитных осей выполнены аналогично соответствующих обмоток ЗМП 1. Благодар  тому, что ротор ВЭМ 5 жестко соединен с ротором ЭМП 1 в однофазной обмотке  кор  ВЗМ 5 навод тс  асинхронные составл ющие от переменных составл ющих Н.С. &f о, - обуславливающие протекание тока по дополнительной обмотке 4 возбуждени  ЭМП 1 .

Уравнени  (5), (6) через составл ющие на оси Ј , j можно переписать следующим образом:

4f4

df«

cos 0 + и Ј„ sin 6

df j Af n cos 0- uf.

sin

в

(7) (8)

где в - угол между продольной осью d и основным потокосцеплением  кор  ЗМП 1.

Дл  малых значений угла б, характерных дл  ВД дисковой конструкции или компенсированных ВД, можно прин ть:

(9) (10)

Переход  от &f„ к действительному значению потокосцеплени  дополнительной обмотки 4 возбуждени  ЭМП 1, имеем

5

Л

tai

и v

{V сГЈ При прин том условии

V

(31 fcl

(11)

, 1 лу

(3)

и углах опережени  10 - 15 эл.град.

отклонение действительного значени  потокосцеплении от необходимого значени  составл ет не более + 10%.

Однофазна  обмотка 6  кор  ВЭМ 5, работающей в режиме маломощного генератора , вырабатывает управл ющий сигнал с частотой, отличной от синхронной частоты напр жени  ЭВМ 1, и имеет электрическую св зь с дополнительной обмоткой 4 возбуждени  ЭМП 1, Обмотка 4 возбуждени  создает продольное поле в зависимости от величины асинхронной составл ющей токового сигнала , поступающего от трансформаторов 8 тока через ВЭМ 5. Необходимые витки продольной дополнительной обмотки возбуждени  (фиг. 2) располагаютс  между посто нными магнитами 16 индуктора ЭМП 1 . Они но только измен ют величину основного потока ЭМ 1 за счет намагничивани  или ра магничива- ни  основного потока, но и измен ют сопротивление магнитной цепи, вли   на магнитную проницаемость магнито- провода 17. Кроме того, обмотка 4 возбуждени  ГЖП 1, нагруженна  на однофазную обмотку.b ВЭМ 5, создает дополнительный демпфирующий момент М., который дополнительно способствует сглаживанию пульсаций момента на валу ВД. При по влении асинхронной (относительно скорости пол  основной машины) составл ющей тока в tn-фазной обмотке 7 BDM 5 навод тс  )ДС в одно- фазной обмотке 6 ротора ВЭК 5 и протекает ток по виткам дополнительной обмотки 4 ЭМИ 1. Этот ток вызывает поток + ф в ЭМП 1, который, наклады- ва сь на основной поток , приводит к изменению противо-ЭДС ЭМП 1 так, чтобы компенсировались пульсации тока  кор  ЭМП 1. Механизм действи  дополнительного потока ± Ф напоминает действие потоков от демпферных обмоток в полюсах машин посто нного и переменного тока. Отличие заключаетс  в том, что действие демпферных обмоток, основанное на  влени х вихревых токов , малоэффективно. Кроме того, та- кие потоки вызывают значительный нагрев и потери. Несмотр  на большие токи результирующие потоки, определ емые суммарными ампер-витками, будут невелики. А поверхностный эффект, вызывающий вытеснение токов ближе к поверхности проводников, увеличивает их внутреннее сопротивление и вызывает дополнительный нагрев, снижающий общий эффект демпфировани . В данном .устройстве несмотр  на малую челичи- ну тока, а следовательно, и омических потерь в обмотках, благодар  наличию большого числа витков и малого их сечени , резко снижаютс  омические потери и потери на вихревые токи а величина демпфирующего потока + ф возрастает. Это приводит к увеличению эффекта демпфировани  и уменьшению пульсаций момента + М. Однако существует верхний частотный диапазон , на который реагирует данный способ демпфировани , определ емый электромагнитной посто нной контура, включающего электромагнитную посто нную обмотки  кор  ВЭМ 5 и обмоток возбуждени  ВЭМ 5 и ЭМП 1. Но так как этот метод демпфировани  рассчитываетс  на сравнительно низкочастотные составл ющие момента, то он тем не менее эффективен. Данное устройство позвол ет без значительных энергетических затрат улучшить форму эквивалентного выпр мленного тока, резко уменьшить его переменную составл ющую и снизить дополнительные потери в ВД, возникающие от пульсаци-- онных составл ющих, которые, кроме пульсаций момента и скорости, могут снижать КПД ВД на 10 - 20%. Потери же в ВЭК 5 не превосход т 1 - 5% от мощности ЭМП 1, а по габаритам и массе выгодно отличаютс  от дроссел , выполн ющего аналогичную функцию Масса ВЭМ 5 меньше массы дроссел  при аналогичных выходных параметрах и составл ет не более 15% от массы ЭМП 1. Масса дроссел  может составить 40 - 50% от массы ЭМП 1 в зависимости от мощности ВД и диапазона регулировани . Таким образом, масса дроссел  больше массы ВЭМ 5 более чем в 2 раза при выполнении аналогичных задач.

Claims (2)

1. Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь , включающий в себ  2 р- полюсную m-фазную обмотку  кор , установленную на тороидальном магнито- проводе и св занную с выходом преобразовател  частоты, управл ющий вход которого св зан с выходом системы управлени , вход которой св зан с выходами датчика частоты и фазы

напр жени   кор  электромеханического преобразовател  и датчика частоты и фазы напр жени  источника питани , индуктор, tn-фазный трансформатор тока , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  пульсаций момента , улучшени  энергетических показателей и расширени  области применени , обмотка  кор  выполнена кольце- вой, введена вспомогательна  электрическа  машина с однофазной обмоткой  кор , расположенной на роторе, жестко св занном с индуктором электроме-, ханического преобразовател , и расположенной на статоре п-фазной обмоткой возбуждени , кажда  фаза которой подключена к одной из фаз трансформатора тока, кажда  фаза обмотки  кор  электромеханического преобразова- тел  выполнена из двух ветвей, расположенных одна относительно другой со сдвигом на угол fT/p и соединенных между собой разноименными выводами, индуктор электромеханического преоб- разовател  снабжен дополнительной обмоткой возбуждени , ось которой совпадает с осью полюсов индуктора, и соединенной зажимами с выводами однофазной обмотки  кор  вспомогатель ной электрической машины.

2. Электродвигатель по п. 1, о т- личающийс  тем, что электродвигатель снабжен немагнитной

втулкой, тороидальный магнитопровод закреплен неподвижно относительно корпуса электромеханического преобраQ 5 0 5

5

зовател  немагнитной втулкой, а индуктор расположен с двух торцовых сторон  кор  и выполнен в виде двух магнитолровод щих дисков с жестко закрепленными на них полюсами с чередующейс  пол рностью, образованными встречно намагниченными посто нными магнитами трапецеидальной формы, в их межполюсном пространстве неподвижно закреплена однофазна  кольцева  обмотка возбуждени , соде,ржит 2р катушек , соединенных разноименными выводами , при этом к внутренней поверхности обмотки  кор  через внутреннюю немагнитную втулку прикреплен статор вспомогательной электрической машины, в виде тороидального сердечника с кольцевой п-фазной обмоткой возбуждени , электродвигатель снабжен трем  кольцевыми магнитопроводами, а одно- фазна  обмотка  кор  вспомогательной электрической машины, ось которой совпадает с дополнительной обмоткой электромеханического преобразовател , расположена на кольцевых магнито- проводах, ротор содержит немагнитные диски, на которых неподвижно закреплены два кольцевых ма гнитопро- вода, немагнитные диски ротора жестко св заны с магнитопроводом индуктора и охватывают с двух торцовых сторон обмотку статора, а однофазна  обмотка  кор  расположена на магнитопрово- де, закрепленном на немагнитном валу, напротив внутренней поверхности статора вспомогательной электрической машины.

22 т

-ч.1--ТГ - J г . .

сриг.2

22