Электромеханический преобразователь энергии со стабильной частотой вращения вала

МПК Кл НО2К 17/12
Электромеханический преобразователь энергии со стабильной
частотой вращения вала
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромеханического преобразователя энергии в приводах технических систем, например, в системах обеспечения условий воздушной среды, эффективность которых определяется стабильностью частоты вращения вала.
Известен электромеханический преобразователь энергии, содержащий статор с обмоткой возбуждения и обмоткой управления, ротор выполненный с короткозамкнутой обмоткой, причём сердечник ротора насажен на вал, торцевые концы которого снабжены подшипниками, установленными в соответствующих крышках, прикреплённых к корпусу статора 1. Данный электромеханический преобразователь энергии нашёл широкое распространение в автоматических системах, так как частота вращения вала в нём может регулироваться в заданных пределах за счёт изменения величины напряжения управления, однако данный преобразователь рассчитывается, как правило, на малые мощности.
Наиболее близким к заявленному электромеханическому преобразователю энергии является электромеханический преобразователь энергии содержащий осесимметричный статор с распределённой первичной многофазной обмоткой создающей вращающееся магнитное поле и осесимметричный ротор с распределённой вторичной обмоткой, причём сердечник ротора насажен на вал, торцевые концы которого снабжены подшипниками, установленными в переднем и заднем щитах прикреплённых к корпусу статора, а указанная первичная обмотка подключена к реактору насыщения 2. В данном электромеханическом преобразователе энергии частота вращения вала регулируется за счёт изменения тока подмагничивания. Достоинствами данного электромеханического
преобразователя энергии являются простота схемы регулятора входного напряжения и широкий диапазон мощностей, однако, применение подмагничиваемых реакторов усложняет схему, снижает надёжность устройства и увеличивает стоимость приводов, использующих указанные электромеханические преобразователи энергии.
Техническим результатом полезной модели является повышение надёжности и стабильности частоты вращения вала электромеханического преобразователя энергии.Этот технический результат достигается тем, что в электромеханическом преобразователе энергии со стабильной частотой вращения вала, содержащем осесимметричный статор с распределённой первичной многофазной обмоткой, создающей вращающееся магнитное поле, и осесимметричный ротор с распределённой вторичной обмоткой, причём сердечник ротора насажен на вал, торцевые концы которого снабжены подшипниками, установленными в переднем и заднем щитах прикреплённых к корпусу статора, отличающийся тем, что между внутренней поверхностью сердечника ротора и боковой поверхностью окружности вала установлена цилиндрическая осесимметричная обойма.
На фиг. 1 показан внешний вид электромеханического преобразователя энергии. На фиг. 2 изображена зависимость частоты вращения вала от величины входного напряжения.
Электромеханический преобразователь энергии со стабильной частотой вращения вала содержит (фиг. 1): корпус статора 1, сердечник статора 2, распределённую первичную многофазную обмотку 3, распределённую вторичную обмотку 4, сердечник ротора 5, цилиндрическую осесимметричную обойму 6, вал 7, подшипники (не показаны) установленные на торцевых концах вала 7 в переднем (не показан) и заднем (не показан) щитах, прикреплённых к корпусу статора 1, при этом тсазанная первичная обмотка соединена непосредственно с многофазным источником
электрической энергии, а один из концов вала соединён с производственным механизмом (не ноказан).
Электромеханический преобразователь энергии со стабильной частотой вращения вала работает следующим образом. В статическом состоянии, когда распределённая первичная обмотка 3 обесточена, магнитного потока в сердечниках статора2 и ротора5 нет и вал не вращается. При подаче напряжения на распределённую первичную обмотку 3 по ней будут протекать многофазные токи, под действием которых сердечники статора 2 и ротора 5 будут намагничиваться, образуя единую цепь для протекания основного магнитного потока Ф. Силовые линии указанного потока пересекают распределённую вторичную обмотку ротора 4 и наводят в ней ЭДС, под действием которой по обмотке 4 будут протекать токи, взаимодействующие с основным магнитным потоком. В результате взаимодействия токов ротора с основным магнитным потоком возникает электромагнитная сила и вал 7 приход в движение. Частота вращения вала л зависит от величины входного напряжения U в соответствии с кривой, изображённой на фиг 2, что объясняется уменьшенным сечением сердечника ротора 5 за счёт введения цилиндрической осесимметричной обоймы 6. При уменьшенном сечении сердечника ротора 5 последний будет насыщаться сильнее и при полном насыщении его достигается постоянство частоты вращения вала по аналогии с кривой намагничивания 5 /(//) электротехнической стали. С уменьшением поперечного сечения д сердечника ротора 5 он будет насыщаться или быстрее (пунктирная кривая на фиг. 2) или медленнее (сплошная кривая на фиг. 2), чем и достигается стабилизация частоты вращения вала, при этом коэффициент глубины стабилизации частоты вращения Кц вала может быть определён по формуле
ч,/У2,
где У - объём сердечника статора 2; Vi - объём сердечника ротора 5.
При равенстве указанных объёмов данный коэффициент равен единице и чем больше его значение, тем стабильнее частота вращения вала и тем скорее достигается момент стабилизации, при этом упомянутая обойма должна быть рассчитана по формулам механического расчёта электрических двигателей переменного тока и выполняется из материала, отвечающего условиям механической прочности. Стабильность частоты вращения вала может быть повышена и за счёт использования ферромагнитного материала для сердечника ротора 5 с прямозтольной петлёй гистерезиса, например, аморфного сплава.
Таким образом, установление указанной обоймы позволяет повысить стабильность частоты вращения вала и надёжность электромеханического преобразования энергии привода любой технической системы.
Источники, принятые во внимание
1.Вальдек А.И. Электрические машины. Л., Энергия, 1974, § 31-1, рис. 31-1, С.615
2.Специальные электрические машины. Под ред. Б.Л. Алиевского, кн.1, М., Энергоатомиздат, 1993, рис. 6-9, с. 183
Авторы: .rZui j- Кириллов Н.П.
(2,а,сиьч. Рудницкий С.Л.