АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Полезная модель относится к области электрических машин, конкретнее к асинхронным электроприводам.
Известен в электроприводах экранированный асинхронный электродвигатель, содержащий статор из электротехнической стали, в пазах которого размещены трехфазная обмотка возбуждения, массивный ротор и экран (В.М. Куцевалов. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами, изд. «Энергия», 1966, стр.17).
Данный электродвигатель имеет мягкую механическую характеристику вследствии зависимости скорости вращения от его нагрузки на валу.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому электроприводу является асинхронный электродвигатель, содержащий статор из электротехнической стали, в пазах которого размещена трехфазная обмотка возбуждения, подключаемая к источнику тока, ротор, выполненный в виде сплошного гладкого цилиндра из ферромагнитного материала (В.М. Куцевалов. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами, изд. «Энергия», 1966, стр.11-12).
Данный электродвигатель имеет мягкую механическую характеристику, вследствие зависимости скорости вращения его от нагрузки и повышенного «скольжения» в рабочем режиме.
Техническим результатом является повышение жесткости механической характеристики электродвигателя.
Технический результат достигается тем, что в асинхронный электродвигатель введены два кольцевых магнитопровода, которые набраны из разрезных колец, охватывают ротор, расположены по обе
стороны статора и соединены между собой магнитопроводящими сегментами, две измерительные обмотки коаксиально охватывают ротор и расположены между кольцевыми магнитопроводами и статором, включены последовательно между собой и соединены со входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход компаратора соединен с первым входом регулятора напряжения, второй вход которого соединен с источником переменного напряжения, а выход регулятора напряжения соединен с трехфазной обмоткой возбуждения электродвигателя. На фиг.1 представлен асинхронный электропривод. Асинхронный электропривод содержит электродвигатель, который состоит из кольцевого статора 1, выполненного из электротехнической стали, в пазах которого размещена трехфазная обмотка возбуждения 2. Кольцевой статор 1, охватывающий ротор 3, выполненный в виде сплошного гладкого цилиндра из ферромагнитного материала и закрепленный в подшипниках 4 корпуса 5 двигателя. По обе стороны статора 1, охватывая ротор 3, расположены два кольцевых магнитопровода 6, набранные из разрезных колец с целью устранения короткозамкнутых контуров магнитному потоку. Кольцевые магнитопроводы 6 соеденены между собой магнитопроводящими сегментами 7, отделенными от статора немегнитными прокладками 8. Ротор 3 коаксиально охватывают две измерительные обмотки 9, расположенные между кольцевыми магнитопроводами 6 и статором 1. Измерительные обмотки 9 включены последовательно между собой и через преобразователь 10 переменного напряжения в постоянного соединены с первым входом компаратора 11, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 12. Выход компаратора 11 соединен с первым входом регулятора напряжения 13, второй вход которого соединен с источником
трехфазного переменного напряжения 14, а выход регулятора 13 соединен с трехфазной обмоткой возбуждения 2 электродвигателя.
Асинхронный электропривод работает следующим образом. При подаче напряжения на трехфазную обмотку возбуждения 2 от источника напряжения 14 через регулятор 13 создается вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает поверхность массивного ротора 3 и наводит в его теле вихревые токи. Взаимодействие этих токов с вращающимся магнитным полем создает вращающий электромагнитный момент двигателя, который передается через ротор 3 на нагрузку, которая оказывает тормозное противодействие на него. В результате этого, ротор 3 асинхронного электродвигателя скручивается и в нем возникают механические напряжения сжатия и растяжения, расположенные под углом 45° к оси ротора и перпендикулярно друг другу. Под действием напряжения сжатия, магнитная проницаемость ротора в этом направлении уменьшается, а под действием напряжения растяжения - увеличивается. Такая анизотропия магнитных свойств ротора 3 приводит к тому, что часть магнитного потока возбуждения фаз отклоняется в сторону действия напряжения растяжения, т.е. в сторону оси легкого намагничивания ротора 3. Это приводит к возникновению составляющей магнитного потока возбуждения фаз по оси ротора, что в свою очередь приводит к возникновению бегущего поля.
Бегущее поле замыкается в цепи - ротор 3, кольцевые магнитопроводы 6, сегменты 7. Сцепляясь с витками измерительных обмоток 9, бегущее поле наводит в них переменную ЭДС пропорциональную крутящему моменту на валу. Эта ЭДС подается на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное 10, с выхода которого постоянное напряжение подается на первый вход компаратора 11. На второй вход компаратора 11 подается постоянное напряжение от источника опорного напряжения 12. Величина этого напряжения
регулируется и устанавливается пропорциональной определенному, например максимальному моменту на валу ротора 3, которому соответствует определенная скорость вращения ротора 3.
При максимальном моменте на валу электродвигателя на выходе компаратора 11 сигнал равен нулю.
При увеличении нагрузки на валу относительно, например, номинальной, уменьшается скорость вращения ротора 3 и увеличивается сигнал на выходе измерительных обмоток 9. Тогда на выходе компаратора 11 появляется разностный сигнал, который подается на регулятор напряжения 13. Регулятор напряжения 13 увеличивает напряжение на обмотке возбуждения 2 от источника напряжения 14. В результате этого увеличивается вращающийся электромагнитный момент двигателя и увеличивается скорость вращения ротора 3, уменьшая сигнал на выходе измерительных обмоток 9 и компаратора 11. Этот сигнал подается на регулятор 13, уменьшая напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения 2 двигателя, что приводит к уменьшению скорости вращения ротора 3.
Регулирование в обоих случаях осуществляется автоматически до тех пор, пока режим не установится прежним, например, номинальная скорость вращения ротора 3.
Использование в электроприводе такой конструкции асинхронного электродвигателя с массивным ротором 3 и коаксиально охватывающими измерительными обмотками 9, включенными в обратную связь цепи возбуждения машины, вместе с преобразователем переменного напряжения в постоянное, компаратором 11, источником опорного напряжения 12 и регулятором напряжения 13, позволяет поддерживать заданную скорость вращения двигателя при различных нагрузках на валу, что увеличивает жесткость механической характеристики электродвигателя.
Выпускаемый электромеханической промышленностью в электроприводах асинхронный двигатель с массивным ротором типа АК 62-4 имеет пологую механическую характеристику, на которой при номинальной нагрузке на валу скорость вращения двигателя снижается по сравнению со скоростью холостого хода на 35-40%. (В.М. Куцевалов. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами, изд. Энергия, м-м, 1966, стр.240, 273).
Предлагаемый асинхронный электропривод, по сравнению с базовым, позволит получить жесткую механическую характеристику, на которой при номинальной нагрузке скорость вращения двигателя относительно холостого хода будет снижаться на 1-2%.