Асинхронний двигун

Реферат: Винахід належить до галузі електромашинобудування і може бути використаний в системах безредукторного електроприводу механізмів та пристроїв, експлуатація яких пов'язана з реалізацією високих швидкостей обертання, без використання високовартісних перетворювачів частоти. Асинхронний двигун складається з корпусу, закріплених на власних валах рухомого індуктора, на внутрішній поверхні магнітопроводу якого розміщена трифазна обмотка, ротора з короткозамкненою обмоткою і трифазного щіткового струмопідводу, розміщеного на валу рухомого індуктора, двигун оснащений зовнішнім статором з трифазною обмоткою, магнітопровід якого закріплений в корпусі двигуна, а на зовнішній поверхні магнітопроводу рухомого індуктора укладено додаткову короткозамкнену обмотку, причому вал рухомого індуктора виконано порожнистим у вигляді двох піввалів, до яких за допомогою радіальних кронштейнів закріплено рухомий індуктор, а вал ротора розміщено концентрично відносно вала індуктора, причому зазначені вали мають вихідні кінці розміщені з обох торцевих сторін двигуна. Технічним результатом, що досягається даним винаходом, є отримання високих частот обертання ротора і розширення функціональних властивостей двигуна. UA 115823 C2 (12) UA 115823 C2 UA 115823 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електромашинобудування, а саме до конструкцій вискошвидкісних асинхронних двигунів, і може бути використана в системах асинхронного електроприводу високошвидкісних машин і механізмів. Відомий асинхронний двигун [1], що містить закріплений в корпусі статор з трифазною обмоткою і короткозамкнений ротор. Швидкість обертання ротора пропорційна синхронній частоті обертання поля статора. Максимальна частота обертання магнітного поля двополюсного асинхронного двигуна, за умови його живлення від джерела напруги стандартної частоти складає 3000 об/хв. Недоліком двигуна є обмежені функціональні властивості, що обмежує його використання в високошвидкісних приводах, або потребує застосування перетворювачів частоти відповідної потужності, що не завжди є доцільним, оскільки перетворювачі частоти суттєво збільшують вартість електроприводу, є джерелом електромагнітних завад і зменшують його надійність. Найбільш близьким аналогом до запропонованого технічного рішення за технічною реалізацією і функціональним призначенням є асинхронний двигун, який складається з закріплених на піввалах рухомого індуктора, на внутрішній поверхні магнітопроводу якого розміщена трифазна обмотка, і ротора з короткозамкненою обмоткою, та трифазного щіткового струмопідводу до обмотки рухомого індуктора [2]. Недоліком такого виконання є те, що індуктор і ротор асинхронного двигуна, які здійснюють інверсний обертовий рух з подвійною відносною частотою обертання, через піввали передають тягові моменти на колеса рухомого складу з частотою обертання, яка не перевищує максимальну швидкість, допустиму для двигуна традиційного типу. Окрім того, наявність відносного інверсного руху індуктора і ротора двигуна зумовлює необхідність використання редукторів, один з яких повинен забезпечувати передаточне число - 1, а також використання регульованих гальмівних пристроїв, що суттєво ускладнює конструкцію приводу. В основу винаходу поставлено задачу розширення функціональних можливостей асинхронного двигуна, за умови його живлення від мережі напруги стандартної частоти. Поставлена задача вирішується тим, що в асинхронному двигуні, який складається з корпусу, закріплених на власних валах рухомого індуктора, на внутрішній поверхні магнітопроводу якого розміщена перша трифазна обмотка, ротора з першою короткозамкненою обмоткою і трифазного щіткового струмопідводу, розміщеного на валу рухомого індуктора, двигун оснащений зовнішнім статором з другою трифазною обмоткою, магнітопровід якого закріплений в корпусі двигуна, а на зовнішній поверхні магнітопроводу рухомого індуктора укладено додатково другу короткозамкнену обмотку, причому вал рухомого індуктора виконано порожнистим у вигляді двох піввалів, до яких за допомогою радіальних кронштейнів закріплено рухомий індуктор, а вал ротора розміщено концентрично відносно вала індуктора, причому зазначені вали мають вихідні кінці, розміщені з обох торцевих сторін двигуна. У порівнянні з найближчим аналогом запропоноване технічне рішення відрізняється наявністю наступних ознак: двигун оснащено зовнішнім статором, який закріплений у корпусі; рухомий індуктор розміщується концентрично відносно зовнішнього статора і високошвидкісного ротора; на зовнішній поверхні магнітопроводу рухомого індуктора укладено додаткову короткозамкнену обмотку; вал рухомого індуктора виконано порожнистим у вигляді двох піввалів; вал ротора розміщено концентрично всередині порожнистих піввалів індуктора; високошвидкісний ротор двигуна здійснює рух за протилежним напрямом відносно напряму обертання поля статора; двигун оснащено двома вихідними кінцями валів рухомого індуктора і високошвидкісного ротора, що дозволяє знімати і використовувати два крутних моменти: з подвійною частотою обертання ротора і з частотою обертання, близькою до частоти обертання магнітного поля статора. Всі вищезазначені ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1. і фіг. 2 показано поздовжню та поперечну проекції запропонованої конструкції асинхронного двигуна. Асинхронний двигун складається з корпусу 1, в якому закріплено статор 2 з другою розподіленою трифазною обмоткою 3. На валу 4 закріплений високошвидкісний ротор 5 з першою короткозамкненою обмоткою 6. Концентрично по відношенню до статора 2 і ротора 5 розміщений рухомий індуктор 7 з першою розподіленою трифазною обмоткою 8 і другою короткозамкненою обмоткою 9. Рухомий індуктор 7 за допомогою радіальних кронштейнів 10 і 11 закріплено до порожнистих піввалів 12 і 13, по осі симетрії яких, за допомогою 1 UA 115823 C2 5 10 15 20 25 підшипникових вузлів, розміщено вал 4 високошвидкісного ротора 5. Напруга живлення подається на обмотку 3 статора 2 через коробку виводів 14, а на обмотку 8 рухомого індуктора 7 через трифазний щітковий вузол 15 і контактні кільця 16, які закріплені на поверхні порожнистого піввала 12. З метою відбору потужності і можливості одночасного використання двох робочих швидкостей, двигун оснащено двома вихідними кінцями валів 17 і 18 від вала 4 ротора 5 і порожнистого піввала 13, відповідно. Вихідний кінець 16 порожнистого піввала 13, як приклад, представлено на фіг. 1 у фланцевому виконанні. Асинхронний двигун працює наступним чином. При подачі напруги живлення на обмотку 3 на активній поверхні статора 2 і в повітряному зазорі виникає синхронне обертове магнітне поле ωс, яке через електромагнітну взаємодію зі струмами короткозамкненої обмотки 9 зумовлює обертання індуктора 7 з кутовою швидкістю ωt = ωс (1-S1), де S1 - значення ковзання для обертового індуктора 7, який буде здійснювати рух за напрямом обертання синхронного поля статора 2. Зазначену швидкість ωt можна зняти з вихідного кінця вала 18. Одночасно, через ковзні контакти щіткового вузла 15 напруга живлення також подається на обмотку 8 рухомого індуктора 7. Магнітне поле рухомого індуктора 7, яке обертається з кутовою швидкістю ω с індукує короткозамкнені струми в обмотці 6 високошвидкісного ротора 5, що зумовлює виникнення асинхронного моменту і обертання ротора 5 з результуючою кутовою швидкістю ω R = ωі + ωс (1-SR), де SR - значення ковзання для ротора 5. Кутова швидкість на вихідному кінці 17 високошвидкісного ротора 5 відносно поля статора 2 складатиме ωR=2ωс [(1 - (S1+SR)]. Запропонований винахід забезпечує отримання високих частот обертання ротора і розширення функціональних властивостей двигуна шляхом використання двох швидкостей обертання, за умови живлення обмоток двигуна від мережі напруги стандартної частоти. Джерела інформації: 1. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. -М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с. 2. А.св. СССР, № 451159, класс Н 02k 17/32? В 601 9/16. Биротативный электропривод транспортных средств / Л.В. Карнюшин, А.С. Симоненко. Заявлено 16.02.1971 (заявка № 1622079/24-7). Бюл. № 43 от 05.09.75 г. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 Асинхронний двигун, який складається з корпусу, закріплених на власних валах рухомого індуктора, на внутрішній поверхні магнітопроводу якого розміщена перша трифазна обмотка, ротора з першою короткозамкненою обмоткою і трифазного щіткового струмопідводу, розміщеного на валу рухомого індуктора, який відрізняється тим, що двигун оснащений зовнішнім статором з другою трифазною обмоткою, магнітопровід якого закріплений в корпусі двигуна, а на зовнішній поверхні магнітопроводу рухомого індуктора укладено додатково другу короткозамкнену обмотку, причому вал рухомого індуктора виконано порожнистим у вигляді двох піввалів, до яких за допомогою радіальних кронштейнів закріплено рухомий індуктор, а вал ротора розміщено концентрично відносно вала індуктора, причому зазначені вали мають вихідні кінці, які розміщені з обох торцевих сторін двигуна. 2 UA 115823 C2 3 UA 115823 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4