SU959223A1 - Method of converting electromagnetic energy into mechanical one and electric motor for performing same - Google Patents
Method of converting electromagnetic energy into mechanical one and electric motor for performing same Download PDFInfo
- Publication number
- SU959223A1 SU959223A1 SU802886359A SU2886359A SU959223A1 SU 959223 A1 SU959223 A1 SU 959223A1 SU 802886359 A SU802886359 A SU 802886359A SU 2886359 A SU2886359 A SU 2886359A SU 959223 A1 SU959223 A1 SU 959223A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- phase
- rotor
- motor
- Prior art date
Links
Description
Союз Советских Социалистических РеспубликUnion of Soviet Socialist Republics
Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийUSSR State Committee for Inventions and Discoveries
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 25,02,80 (21) 288635$/24-07 с присоединением заявки № - (23) Приоритет -TO AUTHOR'S CERTIFICATE (61) Additional to author. certificate-wu - (22) Declared 25.02.80 (21) 288,635 $ / 24-07 with the addition of application No. - (23) Priority -
Опубликовано 1509.82, Бюллетень № 34Published 1509.82, Bulletin No. 34
Дата опубликования описания 1509.82 <11,959223 (51)М.Кл.3 Date of publication of the description 1509.82 <11.959223 (51) M.C. 3
Н 02 К 19/10 (53)УДК 621.313.32 (088.8) (72) Автор изобретенияН 02 К 19/10 (53) UDC 621.313.32 (088.8) (72) Author of the invention
А.И.Антоненко г,.A.I. Antonenko,
(71)Заявитель | Ь? л <(71) Applicant | B? l <
институт электродинамики АН УкраинскойМЗ€£иInstitute of Electrodynamics, Ukrainian Academy of Sciences
(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(54) METHOD FOR CONVERTING ELECTROMAGNETIC ENERGY TO MECHANICAL AND ELECTRIC ENGINE FOR ITS IMPLEMENTATION
22
Изобретение.относится к электротехнике и преимущественно к электрическим машинам и электроприводам переменного тока.The invention relates to electrical engineering and mainly to electric machines and AC electric drives.
Известен способ преобразования электромагнитной энергии в механическую, при котором управляют напряжением, приложенным к зажимам фаз обмотки статора электродвигателя.There is a method of converting electromagnetic energy into mechanical energy, in which the voltage applied to the terminals of the phases of the stator winding of the electric motor is controlled.
Известен способ в котором изменяют частоту и амплитуду напряжения на зажимах фаз обмотки статора путём модулирования напряжения несущей частоты с последующим выделением огибающей полученного напряжения (1J.There is a method in which the frequency and amplitude of the voltage at the terminals of the phases of the stator winding are changed by modulating the voltage of the carrier frequency with the subsequent allocation of the envelope of the resulting voltage (1J.
Известен способ в котором изменяют частоту и амплитуду напряжения на зажимах фаз обмотки статора путем модулирования напряжения несущей частоты с последующим выпрямлением модулированного напряжения так, что на зажимы фаз обмотки статора электродвигателя подается пульсирующее напряжение с частотой, пропорциональной синхронной частоте вращения двигателя, содержащее постоянную составляющую. Известны машины с внутренним каскадом, которые могут быть применены в электроприводе взамен каскадно го соединения двух электродвигателей £2].There is a method in which the frequency and amplitude of the voltage are changed at the terminals of the phases of the stator winding by modulating the voltage of the carrier frequency, followed by rectification of the modulated voltage so that a pulsating voltage with a frequency proportional to the synchronous frequency of rotation of the motor containing a constant component is applied to the terminals of the phases of the stator winding of the electric motor. There are known machines with an internal cascade that can be used in an electric drive instead of a cascade connection of two electric motors £ 2].
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности протекающих процессов электромеханического преобразования энергии является способ £зД.Closest to the proposed invention in terms of the technical nature of the ongoing processes of electromechanical energy conversion is the method £ zD.
Однако известный способ предполагает связь сети с электродвигателем по двум каналам. При частоте вращения ротора меньшей эквивалентной синхронной частоты вращения, электромагнитная энергия подводится к двигателю по каналу с нерегулируемом напряжением, а часть энергии, пропорциональная величине скольжения, возвращается в сеть по каналу с регулируемым напряжением. Это приводит к увеличению передаваемой через двигатель электроэнергии по- сравнению с вырабатываемой им механической энергией, а следовательно, и к увеличению потерь энергии.However, the known method involves the connection of a network with an electric motor through two channels. When the rotor speed is less than the equivalent synchronous speed, the electromagnetic energy is supplied to the engine through a channel with unregulated voltage, and part of the energy proportional to the slip value is returned to the network through a channel with a controlled voltage. This leads to an increase in the electric energy transmitted through the engine in comparison with the mechanical energy generated by it, and, consequently, to an increase in energy losses.
. Кроме того, наличие двух каналов связи сети с электродвигателем требует выполнения двигателя с двумя независимыми выходами. Это возможно лишь при совмещении функции двух машин с разными числами полюсов. Совмещенная Обмотка при этом не может быть выпол· йена с одинаково большими обмоточными коэффициентами относительно обоих чисел полюсов, что в конечном счете также приводит к увеличению потерь э нергии.. In addition, the presence of two communication channels of the network with the electric motor requires the execution of the motor with two independent outputs. This is possible only by combining the functions of two machines with different numbers of poles. In this case, the Combined Winding cannot be performed with equally large winding coefficients with respect to both numbers of poles, which ultimately also leads to an increase in energy losses.
Целью изобретения являемся уменьше-5 ние потерь энергии при преобразовании· электромагнитной энергии в механическую с регулируемой частотой вращения.The aim of the invention is the reduction of energy losses during the conversion of electromagnetic energy into mechanical energy with an adjustable speed.
Указанная цель достигается тем, что· приложенное к фазам обмотки ста- 10 тора переменное напряжение изменяют по амплитуде от максимума до минимума·' с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора, поочередно на каждой фазе обмотки статора в соот- 15 (ветствии с их пространственным положением при изменении напряжения нет сущей частоты от максимума до минимума с часторой пропорциональной частоте вращения ротора, поочередно на каждой фазе обмотки статора в соответствии с их пространственным положением по закону, содержащему основную составляющую вида либо где U^ - мгновенное значение напряжения i-ой фазы,’ 1 - номер фазы;This goal is achieved by the fact that · the alternating voltage applied to the phases of the stator winding varies in amplitude from maximum to minimum · 'with a frequency proportional to the rotor speed, alternately on each phase of the stator winding in accordance with 15 (according to their spatial position when the voltage changes there is no real frequency from maximum to minimum with a frequency proportional to the rotor speed, alternately on each phase of the stator winding in accordance with their spatial position according to the law containing the main leaving either or where U ^ is the instantaneous voltage value of the i-th phase, ' 1 is the phase number;
Uw - амплитудное значение напряжения·,U w - the amplitude value of the voltage
Ш - угловая частота напряжения,1 Ь - время,' Ч* - угловая фаза напряжения; Λ - частота модуляции) *2? . - число фаз двигателя угловая фаза модуляции.W - the angular frequency of the voltage, 1 b - time, 'H * - the angular phase of the voltage; Λ - modulation frequency) * 2? . - the number of phases of the engine angular phase modulation.
Известна машина с внутренним каскадом на различное число полюсов и с совмещенной обмоткой статора, имеющая большие массогабаритные показатели . 45A known machine with an internal cascade for a different number of poles and with a combined stator winding, having large overall dimensions. 45
Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей.The purpose of the invention is the improvement of overall dimensions.
доставленная цель достигается тем, что на роторе двигателя размещены короткозамкнутые контуры по продоль- 50 ной и поперечной осям, причем- короткозамкнутый контур по продольной оси включен на емкостное сопротивление.the goal is achieved by the fact that on the rotor of the motor there are short-circuited circuits along the longitudinal and transverse axes, moreover, the short-circuited circuit along the longitudinal axis is connected to the capacitance.
1 На фиг.1 представлен вариант закономерности изменения напряжения на 55 зажимах фаз обмотки статора двигателя при реализации предлагаемого способа, содержащей составляющую 1 Figure 1 shows a variant of the pattern of voltage change at 55 phase clamps of the stator winding of the motor when implementing the proposed method, containing a component
Uj-Uv^in (Wt+№)sin (Sit- ) кри.ч-0· 60 Uj-uv ^ in (Wt + #) sin (Sit-) critical.- 0 · 60
На фиг.2 - вариант изменения напряжения на зажимах фаз обмотки статора двигателя при реализации предлагаемо-65 го способа, содержащий составляющую ис М й 2cos } Л на фиг.З - расположение пульсирующей волны магнитной индукции в зазоре электродвигателя при реализации предлагаемого способа; на фиг.4 конструкция ротора электродвигателя для реализации предлагаемого способа.Figure 2 is a variation of the voltage across the phase clamps of the stator winding of the motor during the implementation of the proposed 65th method, comprising component I M 2cos } L in Fig. H - the location of the pulsating wave of magnetic induction in the gap of the electric motor when implementing the proposed method; figure 4 the design of the rotor of the electric motor to implement the proposed method.
Прикладываемое к фазам односкоростной трехфаэной обмотки двигателя напряжение уравновешивается, в основном, электродвижущей силой, наведенной магнитным полем, возбуждаемым в зазоре двигателя. Поэтому положение пульсирующего магнитного поля в зазоре двигателя определяется положением 2Q фазы обмотки, к которой приложено наибольшее напряжение. На фиг.1 видно, что в начальное время to напряжение , прикладываемое к второй фазе двигателя, возрастает до максиме мума, причем оно находится в противофазе с напряжением первой и третьей фазы. Напряжение ϋφ^ первой фазы в это время возрастает от нуля, а напряжение Цф5 третьей уменьшается от 0,866 U и, s-itttvt . Поэтому ось пульси30 рующего с частотой ш магнитного поля в зазоре двигателя в начальный момент времени (фиг.З) располагается посредине между осями Ilf и II третьей и второй фаз >и с течением 35 времени перемещается в направлении к оси I I, затем I и т.д., совершая полный оборот (при 2&=2) за период Т» ΖΕ/Ω. .The voltage applied to the phases of the single-speed three-phase winding of the motor is balanced, mainly, by the electromotive force induced by the magnetic field excited in the gap of the motor. Therefore, the position of the pulsating magnetic field in the gap of the motor is determined by the position 2Q of the phase of the winding to which the highest voltage is applied. Figure 1 shows that at the initial time t o the voltage applied to the second phase of the engine increases to the maximum of the maximum, and it is in antiphase with the voltage of the first and third phases. The voltage ϋφ ^ of the first phase at this time increases from zero, and the voltage of Φ5 of the third decreases from 0.866 U and, s-itttvt. Therefore, the axis of a magnetic field pulsating with a frequency w in the engine gap at the initial moment of time (Fig. 3) is located in the middle between the axes Ilf and II of the third and second phases> and with the passage of time 35 moves towards axis II, then I, etc. d., making a complete revolution (at 2 & = 2) for the period T »ΖΕ / Ω. .
Аналогичные процессы протекают 4Q при реализации закона изменения приложенных к фазам обмотки напряжений, содержащих составляющуюSimilar processes occur 4Q in the implementation of the law of change applied to the phases of the winding voltage containing component
В этом случае составляющие напряжений > υφα_’υΦ3 несущей частоты отличают-, ся по фазе на 12(/5 . В момент. времени ; (фиг.2) напряжение ϋφ^ и Цф£0|Ь7 ,In this case, the voltage components> υ φα_ ' υ Φ3 of the carrier frequency differ in phase by 12 (/ 5. At the instant of time ; (Fig. 2) the voltage )φ ^ and ϋφ £ 0 | b7,
Ось (фиг.З) пульсирующего с частог той (m-OpSl) магнитного поля в зазоре двигателя в этот момент располагается посредине между осями I I I и I I третьей и второй фазы. С течением времени напряжение первой и третьей фаз уменьшает ся~г1О амплитуде, а напряжение второй фазы увеличивается, и ось пульсирующего магнитного поля поворачивается в направлении к оси I I, затем к оси I и т.д., совершая полный оборот за два периода 2.Т - 2 (2)1/51).The axis (Fig. H) of the magnetic field pulsating with a frequency (m-OpSl) in the engine gap at this moment is located in the middle between the axes I I I and I I of the third and second phases. Over time, the voltage of the first and third phases decreases ~ r1O amplitude, and the voltage of the second phase increases, and the axis of the pulsating magnetic field rotates in the direction of axis II, then to axis I, etc., making a complete revolution in two periods 2. T - 2 (2) 1/51).
Таким образом, при изменении переменного напряжения от максимума до минимума поочередно н$ фазах обмотки статора электродвигателя, в воздушном зазоре, также как и в машине с внутренним каскадом, возбуждается пульсирующее магнитное поле, вращающееся с частотой, пропорциональной частоте изменения напряжения на зажимах обмотки. Если в этом магнитном поле размещен ротор, обладающий противоположными характеристиками по отношению к переменному магнитному полю по продольной и поперечной оси, вращающийся синхронно с указанным пе-т ременным магнитным полем, то любое отклонение оси ротора от оси пульсирующего магнитного поля приводит к возникновению момента, а следовательно, к электромеханическому преобразованию энергии.Thus, when the alternating voltage changes from maximum to minimum alternately at the $ phases of the stator winding of the electric motor, a pulsating magnetic field is excited in the air gap, as well as in a machine with an internal cascade, rotating with a frequency proportional to the frequency of the voltage change at the terminals of the winding. If a rotor is placed in this magnetic field that has opposite characteristics with respect to the alternating magnetic field along the longitudinal and transverse axes, rotating synchronously with the indicated alternating magnetic field, then any deviation of the rotor axis from the axis of the pulsating magnetic field leads to a moment, and therefore, to electromechanical energy conversion.
Для обеспечения требуемых свойств ротора по отношению к переменному магнитному полю, он выполнен шихтованным, например, с явно выраженными полюсами. По поперечной оси (фиг.4) ротор снабжен электрическими контурами 1, демпфирующими переменный магнитный поток. Функцию таких контуров могут выполнять пластины шихтованного магнитопровода при шихтовке вдоль оси ротора. По продольной оси ротор снабжен электрическими контурами 2, включенными на емкостное сопротивление 3, которые усиливают переменный (магнитный поток.To ensure the required properties of the rotor with respect to an alternating magnetic field, it is made laden, for example, with distinct poles. On the transverse axis (figure 4), the rotor is equipped with electrical circuits 1 damping an alternating magnetic flux. The function of such circuits can be performed by the plates of a charged magnetic circuit during charge along the axis of the rotor. The rotor is equipped with electric circuits 2 along the longitudinal axis, connected to the capacitance 3, which amplify the variable (magnetic flux.
Предлагаемый способ преобразования электромагнитной энергии в механическую может найти применение при разработке регулируемых электроприводов переменного тока, с параметрическим управлением с помощью тиристорных устройств или магнитных усилителей, а также автономных систем с электромеханическим преобразованием энергии. При регулировании скорости с постоянным моментом сопротивления на валу двигателя потери в сети и обмотке статора электродвигателя уменьшаются по сравнению с питанием машины с внутренним”каскадом в зависимости от частоты вращения. Уменьшение потерь в сети и обмотках двигателя обусловлено отсутствием циркуляции электромагнитной энергии, наблюдающейся в машине с внутренним каскадом и высоким значением обмоточного коэффициента односкоростной обмотки. В пределе, при неподвижном роторе, потери в участке сети между регулятором и двигателем могут быть уменьшены вдвое.The proposed method for converting electromagnetic energy into mechanical energy can find application in the development of controlled AC electric drives with parametric control using thyristor devices or magnetic amplifiers, as well as autonomous systems with electromechanical energy conversion. When adjusting the speed with a constant moment of resistance on the motor shaft, the losses in the network and the stator winding of the electric motor are reduced compared to powering a machine with an internal ”cascade depending on the speed. The reduction of losses in the network and the motor windings is due to the lack of electromagnetic energy circulation observed in a machine with an internal cascade and a high value of the winding coefficient of a single-speed winding. In the limit, with the rotor stationary, losses in the network section between the regulator and the motor can be halved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802886359A SU959223A1 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Method of converting electromagnetic energy into mechanical one and electric motor for performing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802886359A SU959223A1 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Method of converting electromagnetic energy into mechanical one and electric motor for performing same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU959223A1 true SU959223A1 (en) | 1982-09-15 |
Family
ID=20879378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802886359A SU959223A1 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Method of converting electromagnetic energy into mechanical one and electric motor for performing same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU959223A1 (en) |
-
1980
- 1980-02-25 SU SU802886359A patent/SU959223A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3832625A (en) | Electrical power generating arrangement and method utilizing an induction generator | |
US6011377A (en) | Switched reluctance starter/generator system and method of controlling same | |
US4039909A (en) | Variable speed electronic motor and the like | |
US6693407B2 (en) | Controller and associated system and method for pulse-width-modulation switching noise reduction by voltage control | |
EP0183687B1 (en) | Electric rotating apparatus | |
US3611082A (en) | Variable speed electric motor system having stator and rotor windings energized in opposite phase sequence with alternating current corresponding in angular velocity to one-half the angular velocity of the rotor | |
US3900779A (en) | Starting and regulator device for asynchronous motors with a wound rotor | |
US3210644A (en) | Dynamo electric machine | |
SU959223A1 (en) | Method of converting electromagnetic energy into mechanical one and electric motor for performing same | |
US3551766A (en) | Regulatable and controllable inverter or frequency changer arrangement for feeding ac motors | |
AU2020382764B2 (en) | AC machine controlled via amplitude modulation | |
US3448363A (en) | Speed control system for a dynamoelectric machine | |
EP0301036B1 (en) | Control system for a variable-reluctance motor, and method | |
SU1415400A1 (en) | Method of controlling two-phase induction motor in oscillatory mode | |
US3199010A (en) | Variable speed digital converter motor | |
US2927263A (en) | Compounded internal pole synchronous generator | |
EP0121584B1 (en) | A rotating electric machine for use as generator | |
RU1780139C (en) | Electric drive | |
US1578971A (en) | Speed-control system | |
SU1305821A1 (en) | Method of controlling brushless synchronous machine | |
SU1356134A1 (en) | Independent electric plant with thyristor motor | |
SU488299A1 (en) | Electromechanical cascade | |
RU1809509C (en) | System which provides voltage of stable frequency | |
SU1508318A2 (en) | Thyratron electric motor | |
SU311362A1 (en) | NON-CONTACT ELECTRIC MACHINE UNIT |