АСИНХРОННАЯ РЕГУЛИРУЕМАЯ МАШИНА
CONTROLLED ASYNCHRONOUS MACHINE

Изобретение относится к регулируемым электрическим машинам переменного тока и может быть использовано в качестве регулируемого генератора или электропривода общепромышленного назначения. Известны регулируемые асинхронные машины, патент РФ №2069440 C1, 6 H02K 17/30 1996 г. Недостатком таких электрических машин является узкий диапазон регулирования. Это техническое решение принято за аналог. Техническое решение, наиболее близко относящееся к предлагаемому изобретению, описано в патенте «Асинхронная регулируемая машина», патент RU 2380813 от 27.01.2010 г., принято за прототип.
Асинхронная регулируемая электрическая машина, принятая за прототип, содержит основной магнитопровод статора и ротора с пазами и первыми обмотками переменного тока, соединенные с тороидальными обмотками переменного тока первого дополнительного магнитопровода, вторые обмотки якоря на статоре и обмотки индуктора на роторе, второго дополнительного магнитопровода с блоком преобразователя частоты, соединяющим первую и вторую обмотки статора. Прототипу присущи следующие недостатки: - сложность системы вентиляции и охлаждения, так как основной магнитопровод с обмотками размещается между двумя торцевыми дополнительными магнитопроводами; - увеличенная осевая длина машины и ротора, что приводит к значительному уменьшению критической частоты вращения вала машины.
Цель изобретения улучшение системы охлаждения и вентиляции с одновременным уменьшением осевой длины машины. Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа вторая обмотка якоря выполнена совмещенной, размещена в пазах статора основного магнитопровода и снабжена блоком конденсаторов, вторая обмотка индуктора выполнена совмещенной, многофазной, короткозамкнутой и размещена в пазах ротора основного магнитопровода.
Отличительными признаками предполагаемого изобретения являются: выполнение второй обмотки якоря совмещенной, размещенной в пазах статора основного магнитопровода и снабженной блоком конденсаторов, выполнение второй обмотки индуктора совмещенной, многофазной, короткозамкнутой, размешенной и пазах ротора основного магнитопровода.
Предложение соответствует критерию «существенные отличия», так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.2 «Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение), техническое решение с признаками, подобными заявленным, не обнаружены.
На фиг.1 изображена конструктивная схема асинхронной регулируемой машины, на фиг.2 - сечение АА.
Асинхронная регулируемая машина включает основной магнитопровод статора 1 с первой обмоткой переменного тока 2 и второй обмоткой якоря 3, основной магнитопровод ротора с пазами 4 с первой обмоткой переменного тока 5 и второй многофазной, короткозамкнутой обмоткой 6, дополнительный магнитопровод 7 с тороидальными обмотками 8 на роторе и дополнительный магнитопровод 9 с тороидальными обмотками 10 и выходными клеммами 11 на статоре, блок конденсаторов 12, блок преобразователя частоты 13. Первая обмотка 5 ротора соединена с тороидальными обмотками 8 дополнительного магнитопровода 7. Первая обмотка 2 статора подключена на выход блока преобразователя частоты 13. Вторая обмотка якоря 3 подключена на вход преобразователя частоты 13 и подключена к блоку конденсаторов 12.
y
y
Устройство работает следующим образом. При использовании регулируемой машины в качестве генератора стабильной частоты выходного тока при изменяющемся значении частоты вращения приводной турбины, турбина приводит во вращение ротор генератора. Вторая обмотка ротора выполнена короткозамкнутой, а ко второй обмотке якоря 3 подключен блок конденсаторов 12, в связи с чем в обмотке 3 наведется ЭДС и на входе преобразователя частоты 13 появится напряжение переменного тока. Преобразователь частоты 13 преобразует электроэнергию частоты тока второй обмотки якоря 3 в требуемое значение частоты управления «f» и подает ее на обмотку статора 2 основного магнитопровода и по ней протекает ток возбуждения частотой «f».
y
Под действием тока возбуждения в основном магнитопроводе 1 создается вращающееся электромагнитное поле частотой «f». Это электромагнитное поле может вращаться относительно вращения ротора встречно или согласно. В этом случае электромагнитное поле генерирует в первой обмотке 2 ротора электроэнергию частоты тока согласно выражению:
где
1
p - число пар полюсов первой обмотки переменного тока,
т
n - частота вращения приводной турбины.
т
н
н
Значение частоты управления задается на выходе преобразователя таким, чтобы независимо от текущего значения частоты вращения турбины «n» частота выходного тока «f» имела постоянное значение. Поскольку первая обмотка основного магнитопровода наглухо подключена к вторичным тороидальным обмоткам 8 дополнительного магнитопровода 7, то в первичных тороидальных обмотках будет трансформироваться ток той же частоты тока «f»=const и подаваться через выходные генераторные клеммы 11 к потребителю электроэнергии.
Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в уменьшении габаритов машины с одновременным улучшением системы охлаждения и вентиляции.