трехфазная электрическая машина
Классы МПК: | H02K17/12 многофазные |
Автор(ы): | Фейгин Л.З., Левинзон С.В., Клавсуц И.Л. |
Патентообладатель(и): | Фейгин Лев Залманович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-11-13 публикация патента:
20.05.1999 |
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мощных синхронных и асинхронных трехфазных электрических машин, имеющих параллельные ветви обмотки статора. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем трехфазную электрическую машину из двух статорных обмоток или двух параллельных обмоток статора и общего ротора, каждая из упомянутых обмоток подключена к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз. При пуске к источнику подключается одна из обмоток статора. После разворота машины подключается к своему источнику другая обмотка. При потере питания одной из обмоток статора, например из-за короткого замыкания в сети одного из источников или кратковременного отключения, вторая обмотка, оставаясь подключенной к другому источнику, обеспечивает работоспособность электрической машины. Изобретение позволяет повысить надежность и устойчивость при коротком замыкании в сети. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Трехфазная электрическая машина, содержащая две статорные обмотки или две параллельные ветви обмотки статора и общий ротор, отличающаяся тем, что указанные обмотки подключены каждая к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мощных синхронных и асинхронных трехфазных электрических машин, имеющих параллельные ветви в обмотке статора. Известно устройство [1] , содержащее электрическую машину с двумя параллельными ветвями обмотки статора, в котором с целью упрощения схемы пуска, исключения пусковых сопротивлений, реакторов др. сначала к сети подключается одна из обмоток (из одной ветви), а после разворота машины параллельно ей подключается вторая ветвь, что обеспечивает пуск электрической машины. Недостатком этого устройства является то, что при коротком замыкании в сети оно быстро тормозится как за счет механической нагрузки на валу, так и за счет электрического тормозного момента от тока машины, идущего от нее к месту короткого замыкания. В результате при восстановлении напряжения после исчезновения режима короткого замыкания самозапуск машины может оказаться невозможным. Известен также двухскоростной асинхронный двигатель с двумя или несколькими обмотками статора, питающийся от одной сети, наиболее близкий к предлагаемому устройству, принятому нами за прототип [2]. Основным недостатком такой машины является то, что при обрыве фазы, наличии режима короткого замыкания она оказывается в несимметричном режиме работы, что снижает ее надежность. Целью изобретения является повышение надежности и устойчивости при коротком замыкании в сети, обрыве фазы питания и других переходных процессах. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем трехфазную электрическую машину из двух статорных обмоток (или двух параллельных ветвей обмоток статора) и общего ротора, каждая из упомянутых обмоток подключена к независимому источнику питания с одинаковыми напряжениями, частотой тока и чередованием фаз. Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием новых узлов и связей (два источника, раздельное подключение статорных обмоток) и связями с остальными элементами. Таким образом, заявленное устройство является новым, т.к. не известно из уровня техники. Сравнение заявленного устройства с другими техническими решениями показывает, что при введении новых узлов с указанными связями с другими элементами появляются новые свойства, такие как устойчивая работа при коротком замыкании в сети, обрыве фазы питания и других переходных процессах. Это позволяет сделать вывод о том, что техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для авторов явным образом не следует из уровня техники. На фиг. 1 изображена структурно-принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - схема замещения для асинхронной машины в предложенном режиме, на фиг. 3 - зависимость мощности и статической устойчивости от нагрузочного угла для синхронной машины. Устройство (фиг. 1) содержит два независимых источника электропитания U1 и U2, две независимые статорные обмотки 1 и 2, соединенные, например, по схеме "звезда", ротор машины 3 - общий. Для асинхронной машины схема замещения в таком режиме, т.е. при наличии двух независимых источников представлена на фиг. 2, где U1 и U2 - фазные напряжения источников U1 и U2; I1 - ток в обмотке статора; I0 - ток намагчивания; r1 - активное сопротивление обмотки статора; X1 - реактивное сопротивление рассеяния обмотки статора; r0, X0 - приведенное активное сопротивление ротора; X"2 - приведенное реактивное сопротивление обмотки ротора; S - скольжение, R2/S - электрическое сопротивление, эквивалентное механической работе электродвигателя; I"2 - приведенный ток ротора. Из теории электрических машин известно, что электромагнитный момент асинхронной машины выражается формулой![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130689/2130689-2t.gif)
где
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130015/969.gif)
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130689/2130689-3t.gif)
где P - мощность машины;
Uф - напряжение на одной фазе обмотки статора;
E - ЭДС машины;
X - реактивное синхронное сопротивление фазы машины;
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130192/920.gif)
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130192/920.gif)
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130192/920.gif)
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130689/2130689-4t.gif)
Графически зависимости P = f(
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130192/920.gif)
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130192/920.gif)
![трехфазная электрическая машина, патент № 2130689](/images/patents/341/2130192/920.gif)
1. Вешеневский С.Р. Расчет характеристик и сопротивлений для электродвигателей. - М.: ГЭИ, 1955, с. 265. 2. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. - М.: ГЭИ, 1953, с. 376, фиг. 8-6.