Короткозамкнутый асинхронный двигатель

Короткозамкнутый асинхронный двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 2Ы, 19ав.

М 66179

СССР

4Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана СССР

П. А. Фридкин

КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Заявлено 26 августа 1944 года в Наркомэлектропром за № 557 (334365) Опубликовано 30 апреля 1946 года

Многие современные рабочие машины, как налример, эскалаторы, лифты, конвейеры, декомпозеры, требуют электроприводов с:весьма малой скоростью вращения. В связи с эти|м редукторные механизмы усложняются в изготовлен ни, установке и эксплоатации, и вес и потери их достигают многократных значений веса и потерь. электродвигателя.

В иудее рассматриваем ото элек- тродвипателя — дугового статора, осуществляющего безредукторный привод весьма тихоходных механизмов, лежит электрическое подобие этого электродвигателя одному виду механической передачи.

Вследствие этого для более ясных представлений о б этом электродвигателе необходимо предварительно ocTBHQBBTbñÿ на некоторых положениях, которые хотя и очевидны, но в особом их приложени и к электродвигателю типа дугового с татора наводят на новое решение задачи и поясняют это решение.

В редукто ре из цилиндрических или коничесиих зубчатых колес выполняются две функции: 1) изменение угловой ско1рости .вала и

2) изменение вращающего момента.

Без учета энергетических потерь в любом редукторе имеет место равенство л, „=и„ (1) показывающее, что во сколько раз снижена угловая скорость св на ведомом зубчатом колесе, во столько же раз увеличивается на этом колесе . вращающий момент

М. Физически это положение ясно из рассмотрения фиг. 1. Окружное усилие Р в зубчатом зацеплении одинаково для малого и большого зубчатых колес. Это усилие имеет, однако, у колес р азные плечи ri u

r, и отношение этих плеч равно от ношению угловых с коростей колес .

Электродвигатель по типу дугового статора характерен в рассматриваемом отношении тем, что он осуществляет те же функции, т. е. те же изменения в крутящем моменте и угловой скорости, что и редуктор.

Действительно, мысленно разрезая окружность ха ракт ерного для быстроходного электродвигателя малополюснога статора с каким-то номинальным окружным ylclKmHeM

F, и, не меняя других его данных, :Эй 66179 разгибая его в дуги все возрастающего радиуса (фит. 2), получаем следующее.

Тяговое усилие F статна будет

:оставаться, неизменным, момент же этой силы будет р)асти пропорцио;нально увеличению радиуса R дуги статора.

Угловая скорость в определяется уравнением

V (0= > (2)

R где линейная скорость V магнитных полей, она же синхронная скорость ротора, определяется уравнением к = г-., (з) где -. — полюсный шаг, à f — частота.

Так как величины -. и f не изменяют ся, то линейная оио рость V также остается неизMBHimoiH. При возрастающем радиусе R это означает пропорциональное уменьшение угловой скорости со .

Таким образом |при рассматриваемом преобразовании кругового статора в дуговые статоры радиуса R, R,... R эти статоры будутудовлетворять уравнению:

М а =М = ....>.®, (4)

T. е. дуговой статор, IKBK и редуктор, преобразует момент вращения и угловую скорость. Дутовой статор играет |при этом как бы роль ведущей, т, е. быстроходной шестерни, но р азвернутой в дугу и имеющей 100% поверхности -. сцепления, IB отличие от обычной кру говой механической шестернями, где поверхность сцепления измеряется

-единицB!MH процентов. Ведомым колесо|м рассматриваемого своеобразного редуктс1ра является ротационный узел рабочей мапгины.

Таким образом дуговой статор осуществляет, собой как бы электрическую аналогию редуктора, который поэтому и заменяется таким статорои.

Вследствие этого можно получить безредукторный привод прокатных станов, шаровых мельниц, шахтных подъемников, поршневых компрессоров и насосов, а та|кже многих других шгпов тихоходных рабочих малин. Дуговой статор сочетает при этс м м алое (число полюсов с мальгм числам обо)ратов в минуту, которые он сообщает ободу.

Такой дуговой статор неприме,ним, однако, для иепосредспвенного вра щени я бара|баиов, шкивов и других цилиндров, окружная скорость которых в метрах в секунду, приблизительно, меньше 0,07f (где

j — частота). При f = 5ОНя это значение V =3,5 м/сек.

Предлагались а си нхрон ные машины, у IKOTopbIх,магнитное поле перемещается под некоторым углом к продольной оси вращения ротора.

Можно доказать, что как руговой статор представляет собой электрическую аналогиею обычного механического редуктора, так и этот двигатель является электричеокой ан алотией червячного редуктора (фиг. 3), дающего, как известно, возмож ность более резких преобразований скорости и получения весьма малых ее значений.

Согласно изобрете|нию, в предлагаемом короткозамкнутом асинхронн|ом электродвигателе со ста. тором, м|атнитное поле которото перемещивается под некото рьгм углом к оси вращения ротора, листы железа статс ра расположены в радиальных плоскостях (аксиально), а проводники обмотки в по дугам окружности статора (тангенциально), Фигуры 4 — 6 чертежа поясняют сущность изобретения. Эти фигуры пока зьгвают предлагаемый двигатель в трех проекциях.

Ка к видно из фиг. 4 и 5, дуговой стато р имеет м а гнитоаровод из вырубок, пове рнупых на 90 относительно их обычного положения.

Они собранны как ламели коллектора. Также повернута íà 90 обмотка стат рра, т. е. секции ее не параллельны оси вращения, а идут по дуге в пазах вьгрубок статора.

Чередование фаз обмотки вдоль оси. вращения — обычное. Полюсньгй шаг может быть выбран любым, в переделах, например, 6 см и более. Число полюоных делений может быть взято равным 2 и.ли более. Рациональнее здесь малые значения этой величины, например, 2 или 4. № 66179

Нетрудно понять, что получается дуговой статор, у которого магнитное поле перемещаепся не по окружности вращения, а вдоль оси, т. е. вдоль образующей колеса, Такое магнитное поле еще не дает, конечно, эффекта вращении барабана или колеса.

Поворот рассматриваемого дугового статора на некоторый 1небольшой угол (фиг. 5), например, на

10 влечет за собой поворот на тот же угол скорости V магнитного поля. При этом появляется составляющая V., направленная но окружности обода и равная

V = Vsine, (5) где 8 — угол поворота статора., Колесо приходит во вращение с этой составляющей синхронной скоростью. Так как уголь может быть практически сколь угодно малым, то можно получить и сколь угодно малую величин у V, Меняя угол О поворота статора, можно получать разные значения величины V,, т. е. осуществить электрйпривод с плавно регулируемой скоростью. Его номинальная IMOIUHocTb будет расти пропо рци онально этой скорости.

Из сопоста вления фиг. 3 и 4 — 5 ясно, что такой двигатель воспроизводит схему и принципы работы червячного редуктора, т). е. является полной электрической аналогией такого -редуктора, который поэтому и может быть закаменея этим двигателем — сто"ором. Последний играет здесь роль винта червячной передачи и,,подобно такому винту, испытывает rraxme осевое давление, величина которого определяется уравнением:

E„ — ° S.

ВеАЯ,у COSf2

Vz ° 0 «981 ° 10z

На это осевое давление должен рассчитываться подшиан ик ротационного узла, вращаемого статором.

Усилие F, не производит работы.

Джоулевы потери от короткозамкнупых вторичных токов юдоль дуги могут быть снижены надлежащей конструкцией мас!сивного обода и его беличьей клетки. Здесь необходимо, чтобы осевая составляющая скорости магнитного поля не давала этих джоулевых потерь короткого замыкания во вторичной цепи точно так же, как полная скорость магнитных полей относительно неподвижного фазового ротора не вызывает в последнем других потерь, кроме железных.

Для возможности изменения угла поворота статора вырубки могут быть выполнены по показанной на фиг. 6 форме.

При таких вырубках собранный магнитопровод представляет собой усеченный шар, поворот которого на любой угол 8 вокруг оси z — z не .изменяет установленного зазора.

Роторный обод с,надлежащей беличьей клеткой также может быть выполнен в виде усеченного шара путем непосредственной обточ ки обода по шаровой поверхности, либо посредством укладки на цилиндрическом ободе наконечнюков, показанных на фиг. 5.

Все указанное справедливо также и для обычного асинхронного электродвигателя, который выполним также и, с рассматриваемыми свойствами.

Предмет изобретения

1. Короткозамкнутый асинхронный электродвигатель, в котором статор выполнен так, что его магнитное поле перемещается,под .некоторым углом к оси вращения ротора, отличающийся тем, что листы железа статора расположены в радиальных плоскостях (аксиально), а проводники обмотки — по дугам окружности стато ра (тангенциально).

2. Электродвигатель по п. 1, отли ч а ю щи и с я тем. что для плавного регулирования скорости путем по ворота статора вокруг диаметральной оси активная сторона желе за статора имеет сферическую поверхность.

3. Электродвигатель по и. 2, о тл и ч а ю шийся аем, что для реверсирования двигателя статор выполнен поворотным в обе стороны от нейтрального положения, при котороы поле статора перемещается аксиально.

Отв. редактор В. Н. Костров

АО!629. Подписано к печати 20/П-1948 г. Тираж 500 экз, Цена 65 к. Зак. 304.

Типография Госпланиздата им. Воровскою, Калуга

Жи бб179

Фиг. 6

Техн. редактор Г. Ф. Соколевв