Асинхронний електродвигун для частотно-регульованого електроприводу

Асинхронний електродвигун для частотнорегульованого електроприводу, який містить статор і ротор, набраний з листів електротехнічної сталі, який відрізняється тим, що статор і ротор виконані таким чином, що центральний кут скосу пазів дорівнює нулю, короткозамикаючі кільця обмотки ротора виконані гладкими, а обмотка ротора виконана з міді. (19) (21) u200911351 (22) 09.11.2009 (24) 10.06.2010 (46) 10.06.2010, Бюл.№ 11, 2010 р. (72) ВОЛКОВ ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ВОЙТЕХ ВОЛОДИМИР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ПЛУГАТАР ОЛЕКСІЙ ПЕТРОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ НАН УКРАЇНИ 3 сталі, статор і ротор виконані таким чином, що центральний кут скосу пазів дорівнює нулю, короткозамикаючі кільця обмотки ротора виконані гладкими, а обмотка ротора виконана з міді. При роботі асинхронного електродвигуна основні втрати енергії припадають на електричні втрати в обмотках статора і ротора внаслідок наявності активного опору, втрати енергії на намагнічування магнітопроводів статора і ротора, втрати енергії на внутрішню вентиляцію, що створюється виступами на короткозамикаючих кільцях. Виконання скосу пазів в магнітопроводах статора і ротора у відомих асинхронних електродвигунах, при живленні від електричної мережі, необхідне для зменшення паразитних асинхронних моментів, які спотворюють пускові характеристики двигуна і унеможливлюють надійний пуск і подальше обертання. Водночас наявність скосу пазів призводить до зниження здатності електродвигуна до перевантажень на робочому відрізку механічної характеристики і зниженню коефіцієнта потужності (cos ). В частотно-регульованих електроприводах живлення асинхронного електродвигуна здійснюється напругою змінної частоти, що дозволяє здійснювати пуск, гальмування і реверс за рахунок плавної зміни частоти напруги на обмотці статора. При цьому робоча точка весь час знаходиться на робочому відрізку механічної характеристики. Це дозволяє уникнути перевищень струму в обмотках в цих режимах роботи, а також виключає необхідність виконання магнітопроводів статора або ротора зі скосом пазів, що дозволяє зменшити втрати енергії на намагнічування. Виконання обмоток ротора з міді дозволяє значно зменшити втрати енергії в роторних обмотках електродвигуна. Сумарний ефект від зменшення втрат енергії на намагнічування і на подолання електричного опору в обмотці ротора призводить до зменшення виділення тепла в асинхронному двигуні, що дозволяє виконати короткозамикаючі кільця ротора без виступів для вентиляції, тобто гладкими. Порівняльний аналіз із прототипом показує, що асинхронний електродвигун для частотнорегульованого електроприводу, що заявляється, відрізняється наявністю нових ознак, а саме тим, що центральний кут скосу пазів статора і ротора дорівнює нулю, короткозамикаючі кільця обмотки ротора виконані гладкими, а обмотка ротора виконана з міді. Аналіз науково-технічної та патентної літератури показує, що сукупність суттєвих ознак, які характеризують суть корисної моделі, що заявляється, є невідомою з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про відповідність корисної моделі критерію "новизна". Сукупність суттєвих ознак, які характеризують суть корисної моделі, може бути багаторазово використана в електромашинобудуванні з досягненням технічного результату - зменшення втрат енергії, що дозволяє зробити висновок про відповідність корисної моделі критерію "промислова придатність". На підставі вищевикладеного можна зробити висновок про те, що сукупність істотних відмінних 50375 4 ознак, викладених у формулі корисної моделі, дозволяє досягти нового технічного результату, а саме зменшення втрат енергії в електродвигуні. На Фіг.1 зображений повздовжній переріз магнітопроводів з обмотками асинхронного електродвигуна для частотно-регульованого електроприводу. На Фіг.2 зображені електромеханічні характеристики: а - асинхронного електродвигуна типового виконання при живленні від електричної мережі; б - пропонованого асинхронного електродвигуна при живленні від перетворювача частоти напругою з частотою 50Гц; в - пропонованого асинхронного електродвигуна при живленні від перетворювача частоти напругою з частотою 0,5Гц. На Фіг.3 зображений магнітопровід ротора. Асинхронний електродвигун для частотнорегульованого електроприводу містить: магнітопровід статора 1 з трифазною обмоткою 2, магнітопровід ротора 3 з обмоткою, яка складається зі стержнів 4 і коротко замикаючих кілець 5. Асинхронний електродвигун для частотнорегульованого електроприводу працює наступним чином. Пуск асинхронного електродвигуна здійснюється подачею напруги низької частоти (0,5÷1Гц) на трифазну обмотку 2 статора 1 електродвигуна, ротор 3 починає обертатися відносно статора 1. Робоча точка А знаходиться на робочому відрізку механічної характеристики Фіг.2, що відповідає величині номінального ковзання Sном. Для асинхронного електродвигуна з роторною обмоткою виконаної з міді Sном=1,5÷2,0%. При цьому струми в обмотці 2 статора 1, стрижнях 4 ротора і короткозамикаючих кільцях 5 відповідають навантаженню Мс (статичний момент) і не перевищують номінальних значень. Завдяки чому, при пуску, не виникають додаткові втрати енергії. Регулювання (збільшення/зменшення) частоти обертання ротора 3 здійснюється за рахунок плавного регулювання частоти напруги на обмотках 2 статора 1 у співвідношенні U/f=Const., до рівня необхідного для забезпечення необхідної виробничої потужності, але не більше номінального значення. Це забезпечує підтримку втрат енергії у електродвигуні на рівні, який відповідає значенню Sном=1,5÷2,0% на всіх частотах обертання ротора 3 і впродовж всієї роботи електродвигуна. Розрахунки і експериментальні данні показали що, асинхронний двигун потужністю 1,1кВт, виконаний за пропонованою корисною моделлю, має ККД на 3%, а коефіцієнт потужності (cos ) на 2% вище ніж традиційний, причому втрати в роторі скорочуються майже у 2 рази. Застосування пропонованого асинхронного електродвигуна для частотно-регульованих електроприводів, враховуючи їх все більше розповсюдження в автоматизованих технологіях, може стати суттєвим енергозберігаючим фактором в промисловості. Пропонований асинхронний електродвигун для частотно-регульованого електроприводу дозволяє зменшити втрати енергії в самому електродвигуні і забезпечити підвищення загального ККД і коефіцієнта потужності частотнорегульованих електроприводів. Джерела інформації: 5 50375 1. Асинхронные двигатели общего назначения / Бойко Е.П., Гаинцев Ю.В., Ковалев Ю.М. и др.; Под ред. В.М. Петрова и А.Э. Кравчика. - М.: Энергия, 1980. - 488с., ил. 2. Патент України №49045, Н02К17/02, опубл. 11.10.1999р. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 3. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. 4.2. Машины переменного тока. М.-Л. Государственное энергетическое издательство, 1958. - 652с. 4. Патент України №81804, Н02К17/16, опубл. 11.02.2008р. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601