ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к электротехнике, к электрическим машинам переменного тока, и может быть использована в качестве электропривода вращательного или поступательного движения.
Известен (RU 2158464, 27.1.2000 г.) электродинамический двигатель, основанный на использовании неуравновешенных электродинамических подсистем, содержащий обмотку, выполненную в виде секций, уложенных на выступы пластин, из которых собран якорь, параллельно обмотке включена емкость, образуя колебательный контур, находящийся в резонансе токов; двигатель разделен на равные половины, объединенные в одном корпусе, установленные на валах поворотного устройства с осью вращения, способных поворачивать их в обе стороны на 180° или на 90° относительно нулевого положения, когда векторы сил обоих половин направлены по одной прямой в противоположные стороны так, что когда векторы сил обоих половин направлены в одну сторону происходит поступательное перемещение, а когда в разные стороны - вращательное движение.
К одному источнику питания может быть подключено n-е количество электродинамических двигателей.
Обмотка двигателя может охлаждаться низкотемпературными жидкостями, например жидким азотом.
Обмотка двигателя, провода, соединяющие обмотку с емкостью, и обкладки конденсаторов могут быть выполнены из сверхпроводящих материалов, которые охлаждены до критических температур и находятся в сверхпроводящем состоянии.
Недостатками устройства являются сложность конструкции, наличие быстроизнашивающихся деталей, нет увеличения мощности на выходе.
Известна и выбрана в качестве прототипа (RU 2044397, 20.09.1995 г.) параметрическая электрическая машина, содержащая емкостный и индуктивный элементы, образующие резонансную электрическую цепь, емкостный элемент выполнен в виде трех конденсаторов постоянной емкости, а индуктивный элемент - в виде закрепленных в корпусе трех групп неподвижных статорных обмоток с ферромагнитными сердечниками, каждая из которых содержит 1/3 часть общего количества статорных обмоток, электрически соединенных одна с другой и расположенных так, что между двумя соседними обмотками одной группы расположены две обмотки, принадлежащие другим группам, и подвижного ротора, содержащего ферромагнитные и неферромагнитные участки, причем соотношение количества статорных обмоток и количества ферромагнитных участков ротора составляет 3:2, три конденсатора постоянной емкости емкостного элемента электрически соединены с тремя группами статорных обмоток индуктивного элемента по схеме звезды или треугольника, при этом она содержит контактные кольца, расположенные на валу ротора, и дополнительный конденсатор постоянной емкости, роторные ферромагнитные участки содержат обмотки, электрически соединенные одна с другой и через контактные кольца электрически соединенные с дополнительным конденсатором постоянной емкости.
Недостатками устройства являются сложность конструкции, наличие быстроизнашивающихся деталей, таких как контактные кольца со щетками, нет увеличения мощности на выходе.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устройство долговечное, простое в изготовлении и обслуживании, а также выдающее относительно заданной входной, более высокую выходную мощность, соответственно обладающее высокой производительностью при небольших затратах.
Эта задача достигается за счет уменьшения трения в результате отсутствия в конструкции электрического контакта с динамической частью машины и использования эффекта резонанса токов.
Задача достигается тем, что, согласно полезной модели, электрическая машина содержит статор, обмотки которого в количестве, кратном трем, равномерно распределены по окружности статора, уложены пофазно с угловым расстоянием 120 градусов, соединены по схеме «звезда» или «треугольник», короткозамкнутый ротор, при этом параллельно каждой обмотке статора подключен конденсатор. Для достижения наибольшего эффекта применяются конденсаторы, одинаковые по емкости.
Увеличение выходной мощности относительно входной достигается тем, что на каждом участке трехфазной электрической цепи, образованном обмоткой статора и параллельно подключенным конденсатором, и при наличии напряжения на этих участках, возникает резонанс токов. В результате возникшего резонанса токов увеличивается амплитуда колебаний, что приводит к увеличению мощности на выходе.
На фиг. 1 - электрическая схема, нейтраль глухо заземлена. На фиг. 2 - электрическая схема, нейтраль изолирована от земли.
Электрическая машина содержит статор. Статор собран из листов электротехнической стали и имеет цилиндрическую форму. В пазах сердечника статора уложены обмотки, выполненные из обмоточного провода. Количество обмоток статора кратно трем. Оси обмоток сдвинуты относительно друг друга на угол 120 градусов. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток статора могут быть соединены треугольником или звездой. В случае соединения по схеме «звезда», нейтраль может изолирована от земли либо заземлена.
Короткозамкнутый ротор с валом установлен в подшипниковых щитах. Пазы ротора могут быть заполнены алюминием или медью. Для уменьшения инерционности, ротор может быть выполнен в виде полого цилиндра из алюминия или другого легкого сплава. Параллельно каждой обмотке статора подключен конденсатор. Для достижения наибольшего эффекта конденсаторы должны быть одинаковой емкости. Для охлаждения устройство может быть снабжено крыльчаткой вентилятора, устанавливается на свободном конце вала, и кожухом вентилятора.
Как и в любой асинхронной машине, при подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создается магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120° как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.
Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создает в проводниках ротора 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 превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение. При этом, в отличие от известных подобных устройств, на каждом участке трехфазной электрической цепи, образованном обмоткой статора и параллельно подключенным конденсатором, возникает резонанс токов. В результате возникшего резонанса токов увеличивается амплитуда колебаний, что приводит к увеличению мощности на выходе.
В таблицах 1, 2, 3 приведены результаты испытаний, подтверждающие увеличение выходной мощности.
Протокол испытания от 20.07.2016 г. ОАО БЗМТО г. Брянск.
Электрический двигатель трехфазный 400 Вт, подключалась одна обмотка. Испытания проводились на холостом ходу.
Конденсаторы марки МБГО. Подключение конденсаторов на три фазы.
Протокол испытания от 21.07.2016 г. ОАО БЗМТО г. Брянск.
Электродвигатель трехфазный Р=2.2 кВт, 1500 об/мин, нагрузка - вентилятор.
Р вых. = 6 кВт.