Синхронная электрическая машина — SU 1812598 (original) (raw)
(19) (11) К 21/14, 21/О 51 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕН 33 ОЮВВИСВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ИЧЕСКАЯ МАнический институт парян, А,С,Степаурян2, кл, Н 02 К 21/22,ронные электричеустройств с ными размерами. синхронная электжит сердечник стаоткой; внутренний ыми полюсами или и, внешний ротар с бмоточными полюА.В, Электриче 1980, с.506. вОЕ пд) зп 12 (О+,В.)ная мощностьляющая мощносавляющая мощ ар2 Хч 2 Хд - электромагн где Рэ шины Р Рактивная состав реактивная сос Ю Я (Я сти; ное сопротивч=Р+Р" 1. Изобретение относится к специальнымэлектрическим машинам и может быть использовано в учебных заведениях в качестве демонстрационной машины,Цель изобретения - повышение перегрузочной способности.Сущность изобретения заключается вследующем, При выполнении одного ротораявнополюсным без обмотки возбуждения, авторого, расположенного коаксиально ему,неявнополюсным с обмоткой возбуждения(или с постоянными магнитами без полюсных наконечников), продольные оси полюсов которых смещены на угол 45 зл,град.(при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статора). максимумы кривыхсоставляющих электромагнитной мощностисовпадают и обеспечивают повышение пе регрузочной способности машины, Сказанное иллюстрируется следующимматематическим выражением(54) СИНХРОННАЯ ЭЛЕ ШИНА(57) Использование, синх ские машины для ограниченными аксиаль Сущность изобретения; рическая машина содер тора с тороидальной обм роторс неявно выраженн с постоянными магнитам явно выраженными безо свми. 4 ил,и) - число фаз статора;О - фазное напряжение на зажимах об. мотки статора;Е - ЭДС, наводимая магнитнь 1 м потоком ротора в обмотке фазы статора;х - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси;хч - синхронное индуктив ление по поперечной оси;7 - сдвиг по фазе между векторами напряжения и ЭДС (угол нагрузки),Р - угол смещения продольных осей ротора(со знаком "минус" - в генераторномрежиме, со знаком "плюс" - в двигательномрежиме);хд 1 - синхронное индуктивное сопротивление системы "статор - внутренний ротор";хд 2 - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси системы "статор - внешний ротор";хц 2 - синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси системы "статор - внешний ротор",При учете активного сопротивления обмотки статора угол смещения продольныхосей коаксиально расположенных роторовнаходится в пределах от О до 45 эл,град. иопределяется условием совпадения максимумов кривых составляющих электромагнитной мощности.На фиг,1 показана угловая характеристика предложенной машины, выполненнойпри работе в, генераторном режиме, припренебрежении активным сопротивлениемобмотки статора; на фиг,2 - поперечныйразрез машины в варианте выполнения свнутренним неявнополюсным ротором с обмоткой возбуждения; на фиг.З- продольныйразрез машины с ротором в виде стакана;на фиг.4. - машина в варианте выполнения свнутренним ротором с постоянными магнитами без полюсных наконечников.Синхронная электрическая машина содержит два коаксиально расположенных ротора 1 и 2 и статор 3, Статор 3 выполнен ввиде тора и установлен между роторами 1 и2 концентрично им, закреплен на опоре 4 иснабжен тороидальной обмоткой, Ротор 1выполнен с неявновыраженными полюсамии обмоткой возбуждения и является внутренним, Ротор 2 вь 1 полнен явнополюснымбез обмотки возбуждения и является внешним. Ротор 1 закреплен на валу 5, которыйустановлен на опорах 4 и 6 на подшипниках,а ротор 2 выполнен в виде стакана, закрепленного на валу 5, При этом их продольныеоси полюсов смещены относительно другдруга на угол, находящийся в пределах от 0до 45 эл,градусов. Величина угла смещения/3 и направление смещения зависят от активного сопротивления обмотки статора 3 исинхронных индуктивных сопротивлений"ха, хо 2 и определяются из условия совпадения максимумов составляющих электромагнитной мощности Р и Р" на угловойхарактеристике в соответствующем режимеработы,Машина может быть также выполнена вследующих вариантах.Во втором варианте ротор 1 выполнен снеявновыраженными полюсами и обмоткойвозбуждения. а ротор 2 - виде стакана, на внутренней торцовой поверхности которогоразмещены явновыраженные полюса,В третьем варианте ротор 1 выполнен спостоянными магнитами без полюсных на 5 конечников, а ротор 2 - явнополюсным беэобмотки возбуждения,.Машина содержит также пусковую короткозамкнутую обмотку.Машина работает следующим образом,10 В генераторном режиме вал 5 приводится во вращение приводным устройством имагнитный поток ротора 1 индуктирует ЭДСв обмотке статора 3. При работе параллельно с сетью с напряжением О из-за взаимо 15 действия поля ротора 1 и поля внутреннейстороны тороидальной обмотки статора 3создается электромагнитная мощность Р(описанная первым слагаемым в выражении), за счет того, что у ротора 1 синхронные20 индуктивные сопротивления по продольнойи поперечной осям равны, При взаимодействии явнополюсного безобмоточного ротора 2 с полем внешней сторонытороидальной обмотки статора 3 создается25 электромагнитная мощность Р" (орисаннаявторым слагаемым в выражении), где хд 2 ихч 2 - синхронные индуктивные сопротивления соответственно по продольной и поперечной осям системы "статор 3 - ротор 2", В30 частности при пренебрежении активным сопротивлением обмотки статора 3 угловоесмещение роторов 1 и 2 составляет 45эл,град, в направлении вращения вала 5(знак минус" прифв выражении), При этом35 максимумы кривых Ри Р" на фиг,1 в областиположительных значений угла нагрузки Осовпадают, обеспечивая увеличение максимальной электромагнитной мощности машины,40В двигательном режиме при включенийобмотки статора 3 в сеть осуществляется асинхронный пуск машины посредством короткозамкнутой обмотки, а после втягива ния в синхронизм электромагнитнаямощность машины определяется аналогич но работе в генераторном режиме с тойлишь разницей, что смещение продольных осей роторов 1 и 2 друг относительно друга 50 осуществляется в направлении, обратномнаправлению вращения вала 5(знак "плюс" при 3 в выражении), В частности, при пренебрежением активным сопротивлением обмотки статора 3 угловое смещение рото ров 1 и 2 составляет 45 эл,град. При этомдостигается совпадение максимумов Р и Р". в области отрицательных значений угла нагрузки О и повышение результирующей электромагнитной мощности Рэм,При выполнении внешнего ротора 2 в виде стакана, на внутренней торцовой поверхности которого размещены явновыраженные полюса, составляющая электромагнитной мощности Р" создается также вследствие взаимодействия тока в обмотке статора 3 с полюсной системой ротора 2, обращенной к торцовой части тороидальной обмотки статора 3. Тем самым, достигается наибольшее использование тороидальной обмотки статора 3, дополнительное повышение результирующей электромагнитной мощности и перегрузочной способности,Использование предложенной синхронной электрической машины позволит повысить ее перегрузочную способность по сравнению с прототипом за счет до. стижения совпадения максимумов кривык составляющих электромагнитной мощности в генераторном и двигательном режимах,Формула изобретения1, Синхронная электрическая машина,содержащая статор с обмоткой, внутреннийротор с неявновыраженными полюсами и5 обмоткой возбуждения, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения перегрузочной способности, она снабжена внешним явнополюсным безобмоточным ротором,причем продольные оси полюсов роторов10 смещены относительнодруг друга на угол,находящийся в пределах от 0 до 45 эл,град,2. Машина по п.1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что обмотка статора выполнена тороидальной.15 3. Машина попп,1 и 2, отл ич а ющая с я тем, что наружный ротор выполнен ввиде стакана, на внутренней торцовой поверхности которого размещены явновыраженные полюса,20 4,Машинапоп,1,отличающаясятем, что внутренний ротор выполнен с постоянными магнитами без полюсных наконечников,,Редактор Т.Горячева Корректор Т.Вашкович Производственно-из каа 1578 ВНИИПИ ГасуСоставитель А.СтепанянТехред М;Морынтал Тираж ,.Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина