ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫЙ ПЯТИФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОМБИНИРОВАННОЙ ОБМОТКОЙ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве отказоустойчивого асинхронных двигателей с улучшенными выходными характеристиками.
Известна асинхронная электрическая машина [патент RU №2556075 C1, Н02К 3/12, опубл. 10.07.2014], которая содержит устройство для создания магнитного поля и устройство для преобразования одного вида энергии в другой вид. При этом в имеющиеся пазы магнитопровода устройства для создания магнитного поля укладывается обмотка в виде многожильного кабеля, состоящего из двух и более изолированных, не связанных между собой электрически, проводников.
Недостатком аналога является энергоэффективность асинхронной машины и меньший момент, который заключается в использовании в пазах магнитопровода многожильный провод, со стандартными схемами соединения.
Известна обмотка электрической машины [патент RU №2275729 С1, Н02К 3/04, опубл. 27.04.2006], включающая стержни, расположенные в верхней части пазов сердечника ближе к зубцовой поверхности сердечника, образующие верхний слой обмотки, и стержни, расположенные в нижних частях пазов сердечника ближе к ярму сердечника, образующие нижний слой обмотки, проводники лобовых частей, расположенные по торцам сердечника, включающие электрически изолированные проводники между стержнями катушек обмотки и электрически изолированные проводники для соединения катушечных групп, а также электрически изолированные проводники выводов фаз обмотки, в которых по крайней мере большинство проводников лобовых частей выполнены в виде перемычек, площади сечения которых в местах их соединения со стержнями меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых стержней обмотки, причем места соединений катушечных перемычек со стержнями верхнего слоя обмотки расположены со стороны зубцовой поверхности сердечника, а места соединений этих перемычек со стержнями нижнего слоя обмотки расположены со стороны ярма сердечника, при этом проводники выводов фаз обмотки также имеют площади сечения в местах их соединения со стержнями меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения стержней, с которыми они соединены.
Недостатком аналога является низкая энергоэффективность асинхронной машины из-за расположенных в лобовых частях перемычек, которые создают поля рассеивания вблизи торцевых и пазовых плоскостей статора.
Известна асинхронная машина [патент RU 2240641 С2, Н02К 17/14 опубл. 20.11.2004], которая содержит короткозамкнутый кольцевой ротор и кольцевой статор, состоящий из секторов с разным числом прямых и встречных витков обмотки. Нужное количество и соотношение числа прямых и встречных витков обмотки достигается количеством и соответствующим включением секторов. Как вариант, витки обмотки статора - литые и применен механизм регулировки зазора между короткозамкнутым кольцевым ротором и секторами статора.
Недостатком аналога является низкая энергоэффективность, вызванный тем, что в роли обмотки используются литые витки обмотки секторов статора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной полезной модели является асинхронная энергоэффективная машина [патент RU №2558672 С2 Н02К 3/42 опубл. 10.08.2015], включающая ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненным в виде плоских колец лобовых перемычек, снабжена двумя дополнительными плоскими кольцами с электропроводящими участками кольцеобразной формы по ширине кольца лобовых перемычек, закрепленными соосно на роторе в торцевых частях с небольшим воздушным зазором вблизи колец лобовых перемычек.
Недостатком данной машины является низкая энергоэффективность, вызванная использованием двухслойной волновой обмоткий в пазах сердечника статора, что ведет к снижению пусковых характеристик и создает меньший момент.
Задачей полезной модели является улучшение пусковых характеристик асинхронного двигателя и расширение функциональных возможностей отказоустойчивого пятифазного асинхронного двигателя с комбинированной обмоткой статора.
Технический результат является повышение энергоэффективности отказоустойчивого пятифазного асинхронного двигателя.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что асинхронный двигатель, включающий ротор и статор с сердечником, в пазах которого расположены активные проводники двухслойной волновой обмотки с лобовыми проводниками, площадь поперечного сечения по крайней мере большинства которых в местах их соединения с активными проводниками упомянутой обмотки меньше усредненной по длине паза площади поперечного сечения соединяемых активных проводников, выполненным в виде плоских колец лобовых перемычек, снабжена двумя дополнительными плоскими кольцами с электропроводящими участками кольцеобразной формы по ширине кольца лобовых перемычек, закрепленными соосно на роторе в торцевых частях с небольшим воздушным зазором вблизи колец лобовых перемычек, согласно полезной модели, что в пазах статора, число которых кратно пяти, расположена шаблонная обмотка с возможностью формирования десяти фаз, представляющих из себя комбинацию двух схем обмоток, одна из них соединена в пятиугольник последовательно с шагом т, а вторая соединена в звезду с возможностью формирования при этом результирующих векторов магнитных потоков, имеющих между собой 72 электрических градуса.
Под шаблонной обмоткой понимается обмотка электрических машин, выполняемая из катушек (секций) одинаковых размеров и формы, изготовляемых на шаблоне и затем закладываемых в пазы.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фигуре 1 изображена эскизная компоновка в поперечном сечении отказоустойчивого пятифазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. На фигуре 2 показана схема обмотки отказоустойчивого асинхронного двигателя.
Отказоустойчивый пятифазный асинхронный двигатель с комбинированной обмоткой содержит: корпус асинхронного двигателя 1, магнитопровод статора 2, выполненный из шихтованном электротехнической стали, в пазах которого расположена пятифазная однослойная обмотка 3 с активными проводниками в пазах сердечника статора, состоящая из двух видов обмоток соединенных последовательно с равным шагом, представляющая из себя правильный пятиугольник 4, а другая подключена в звезду 5. Все катушки соединены согласно по схеме на фигуре 1 и имеют выводы А-В-С-Е-Д, кроме того изображен ротор 6 с сердечником и короткозамкнутой литой обмоткой 7, который закреплен на валу 8.
Работает предложенный отказоустойчивый пятифазный асинхронный двигатель с комбинированной обмоткой следующим образом.
Входные концы обмотки статора подключают к пятифазному источнику напряжения переменного тока. При подаче напряжения к обмотке, состоящей из двух видов обмоток, одна из которых соединена в пятиугольник 4, а другая - в звезду 5. В каждой фазе создается магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Их магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 72°, как во времени, так и в пространстве.
Результирующий магнитный поток статора 2 вращается, и тем самым создает в короткозамкнутым ротор 6 ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь, взаимодействуя с магнитным потоком статора, создает пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения тормозного момента ротора, а затем превышая его, ротор с валом 8 начинают вращаться.
Таким образом, предложенная конструкция позволяет увеличить пусковые характеристики асинхронного двигателя и расширить функциональные возможности отказоустойчивого пятифазного асинхронного двигателя с комбинированной обмоткой статора, повысить энергоэффективность, кроме того упростить конструкцию асинхронного двигателя и технологию его изготовления.