RU2096896C1

RU2096896C1 - Direct-current machine

Info

Publication number: RU2096896C1
Application number: RU96116744A
Authority: RU
Inventors: Виталий Арсеньевич Обухов; Александр Валентинович Удальцов
Original assignee: Виталий Арсеньевич Обухов; Александр Валентинович Удальцов
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: variable-speed electric drives or variable-speed generators with constant output characteristics of generated electrically for general- or special-purpose applications. SUBSTANCE: electrical machine is physically built up of three functionally coupled AC machines. First (input) machine has rotor carrying additional magnetic core 5 with inductor winding 6 of second AC machine made in the form of hollow barrel with copper and ferromagnetic segments alternating over circumference. Copper segments are shorted out on one end to form single-turn coils and on other end they are connected to two end rings 22 and 23 of two polarities. Inductor winding 6 of second machine is closed through winding of unipolar exciter armature 7; unipolar exciter has toroidal field winding 16 combined with magnetic circuit of unlike-polarity magnetic system 17 carrying winding 18. Second-machine armature winding 8 is wound on inner cylindrical surface of additional magnetic core 5 of stator. Third-machine armature winding 10 is wound on its outer surface. Both windings 8 and 10 are shorted out through each other. Third-machine rotor magnetic core 11 is mounted on separate shaft 12 and has its own bearing supports 13; it is, essentially, hollow barrel physically embracing at end frame 2 of two first combined AC machines. Speed of third-machine output shaft 12 is steplessly controlled by field winding of unipolar exciter at constant speed of first input machine. The latter is started at no load and does not require any significant starting-to-running torque ratio. EFFECT: improved power factor of input circuit, provision for starting-to-running torque ratio maintained at its maximum level. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к регулируемым машинам переменного тока и может быть использовано в качестве регулируемого электропривода или генераторов с неизменными выходными параметрами электроэнергии при переменной частоте вращения вала общепромышленного или специального назначения. The invention relates to adjustable AC machines and can be used as an adjustable electric drive or generators with constant output parameters of electricity at a variable speed shaft of general industrial or special purpose.

Известен асинхронный двигатель с регулируемой частотой вращения, содержащий тиристорный регулятор напряжения (Шубенко В. А. Браславский И.Я. "Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением". М. Энергия, 1972, с. 173 175). Недостатком таких двигателей являются большие габариты, ухудшение качества питающего напряжения (наличие высших гармоник), а следовательно, и вибраций из-за наличия тиристорных регуляторов напряжения. Known asynchronous motor with adjustable speed, containing a thyristor voltage regulator (Shubenko V. A. Braslavsky I.Ya. “Thyristor asynchronous electric drive with phase control.” M. Energy, 1972, S. 173 175). The disadvantage of such motors is the large size, the deterioration in the quality of the supply voltage (the presence of higher harmonics), and consequently, the vibrations due to the presence of thyristor voltage regulators.

Известны регулируемые асинхронные двигатели с магнитными шунтами по авт. свид. N 1001341 от 28.02.83 г. а также асинхронные двигатели с индуктором, возбуждаемым постоянным током, размещенным внутри ротора, по авт. свид. N 117444 от ноября 1951 г. кл.H 0 2 K 17/32. Недостатком таких двигателей является сравнительно узкий диапазон регулирования. Все вышеуказанные двигатели приняты за аналоги. Known adjustable induction motors with magnetic shunts according to ed. testimonial. N 1001341 from 02.28.83, as well as induction motors with an inductor excited by direct current placed inside the rotor, according to ed. testimonial. N 117444 from November 1951, class H 0 2 K 17/32. The disadvantage of such engines is the relatively narrow range of regulation. All of the above engines are taken as analogues.

Техническое решение, наиболее близко соотносящееся с предлагаемым изобретением, описано в авт. свид. N 1094112 от 23.05.84 г. кл.H 0 2 K 17/32 и принято за прототип. The technical solution that is most closely related to the proposed invention is described in ed. testimonial. N 1094112 from 05.23.84, class H 0 2 K 17/32 and taken as a prototype.

Асинхронный двигатель содержит статор с якорем и корпусом, ротор с основным магнитопроводом и обмоткой и с дополнительным магнитопроводом, установленным на валу рядом с основным магнитопроводом, закрепленным на валу посредством втулки с устройством его осевого перемещения вдоль вала, с подшипниковыми опорами вала. The induction motor contains a stator with an armature and a housing, a rotor with a main magnetic circuit and a winding and with an additional magnetic circuit mounted on the shaft next to the main magnetic circuit, mounted on the shaft by a sleeve with a device for its axial movement along the shaft, with bearing bearings of the shaft.

Прототипу присущи следующие недостатки:
1. Узкий диапазон регулирования.The prototype has the following disadvantages:
1. A narrow range of regulation.

2. Снижение cosΦ при регулировании частоты вращения. 2. Decrease in cosΦ during speed control.

3. Отсутствие герметизации линии вала при работе в специальных условиях (погружение в жидкие среды, наличие взрывоопасных газов), а следовательно, снижение надежности. 3. The lack of sealing of the shaft line when working in special conditions (immersion in liquid media, the presence of explosive gases), and therefore, a decrease in reliability.

Цель изобретения улучшение энергетических характеристик

увеличение диапазона регулирования, повышение надежности.The purpose of the invention to improve energy performance

increase the regulation range, increase reliability.

Указанная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, дополнительный магнитопровод снабжен обмоткой индуктора второй машины переменного тока, замкнутой на обмотку якоря униполярного возбудителя, обмотка якоря второй машины размещена на внутренней цилиндрической поверхности дополнительного магнитопровода статора и замкнута на обмотку якоря третьей машины переменного тока, установленную на внешней цилиндрической поверхности магнитопровода, магнитопровод ротора третьей машины установлен на другом валу и снабжен другими подшипниковыми опорами, на внутренней торцовой поверхности щита со стороны дополнительного магнитопровода ротора установлен магнитопровод униполярного возбудителя с тороидальной обмоткой возбуждения, совмещенной с магнитопроводом разноименно полюсной магнитной системы с обмоткой, обмотка индуктора выполнена в виде полого цилиндра с чередующимися по окружности немагнитными электропроводящими сегментами и ферромагнитными сегментами, разделенного вдоль образующей изоляционными промежутками по оси симметрии каждого ферромагнитного сегмента, электропроводящие сегменты замкнуты с одного торца между собой, образуя одновитковые катушки, с другого торца подключены к установленным первым двум короткозамыкающим кольцам двух полярностей, обмотка якоря возбудителя выполнена в виде ферромагнитного кольца с немагнитными электропроводящими стержнями и установлена в герметичной камере, заполненной жидким металлом, образованной другим ферромагнитным кольцом с немагнитными электропроводящими стержнями с вторыми торцовыми короткозамыкающими кольцами, полым немагнитным цилиндром с третьими торцовыми электропроводящими кольцами, установленными концентрично вторым кольцам, ближайшие к индуктору два кольца второй и третьей пар разделены изоляцией, другие два кольца электрически соединены между собой, торцовые кольца первой пары электрически и механически соединены с ближайшими к ним кольцами второй и третьей пар торцовых колец, цилиндрическая поверхность полого немагнитного цилиндра соотносится с цилиндрической поверхностью разноименно полюсной магнитной системы, торцовые щиты закреплены к корпусу и к дополнительному магнитопроводу статора и снабжены герметизирующими вал крышками, кроме того, обмотка якоря второй машины выполнена с числом фаз, равным числу пазов магнитопровода. This goal is achieved by the fact that, in contrast to the prototype, the additional magnetic circuit is equipped with an inductor winding of a second AC machine, closed to the winding of the unipolar exciter armature, the second machine armature winding is placed on the inner cylindrical surface of the additional stator magnetic circuit and is closed to the armature winding of the third AC machine mounted on the outer cylindrical surface of the magnetic circuit, the magnetic circuit of the rotor of the third machine is mounted on another shaft and provided with other substrates Nickel bearings, on the inner end surface of the shield from the side of the additional rotor magnetic circuit, a unipolar exciter magnetic circuit with a toroidal excitation winding is installed, combined with a magnetic circuit of an opposite pole magnetic system with a winding, the inductor winding is made in the form of a hollow cylinder with non-magnetic electrically conductive segments alternating around the circumference and a ferrom divided along the generatrix by insulating gaps along the axis of symmetry of each ferromagnetic se ment, electrically conductive segments are closed from one end to another, forming single-turn coils, from the other end are connected to the first two short-circuit rings of two polarities installed, the exciter armature winding is made in the form of a ferromagnetic ring with non-magnetic electrically conductive rods and installed in a sealed chamber filled with liquid metal, formed by another ferromagnetic ring with non-magnetic electrically conductive rods with second end short-circuiting rings, a hollow non-magnetic cylinder a core with third end-conductive rings mounted concentrically to the second rings, the two rings of the second and third pairs closest to the inductor are separated by insulation, the other two rings are electrically connected to each other, the end rings of the first pair are electrically and mechanically connected to the rings of the second and third end pairs closest to them rings, the cylindrical surface of the hollow non-magnetic cylinder corresponds to the cylindrical surface of the opposite pole magnetic system, end shields are fixed to the body and to an additional stator magnetic circuit and are provided with covers that seal the shaft; in addition, the winding of the armature of the second machine is made with the number of phases equal to the number of grooves of the magnetic circuit.

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"), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены. The proposal meets the criterion of "significant differences", since from a well-known list of information established by a regulatory document (paragraph 2, "Rules for compiling, filing and reviewing an application for a patent for an invention"), technical solutions with features similar to those declared were not found.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема машины переменного тока, на фиг. 2 сечение А-А, на фиг. 3 сечение В-В. In FIG. 1 shows a structural diagram of an alternating current machine; FIG. 2 section AA, in FIG. 3 section BB.

Электрическая машина переменного тока ( фиг. 1) включает статор с основным магнитопроводом 1 и обмоткой, корпус 2, ротор с основным магнитопроводом 3, обмоткой и валом 4 с подшипниковыми опорами, дополнительный магнитопровод 5 с обмоткой индуктора 6 второй машины переменного тока, замкнутой на обмотку якоря 7 униполярного возбудителя, обмотку якоря 8 второй машины переменного тока, дополнительный магнитопровод 9 статора, обмотку якоря 10 третьей машины переменного тока, замкнутую на обмотку якоря 8, магнитопровод 11 ротора третьей машины переменного тока, другой вал 12 с подшипниковыми опорами 13, торцовые щиты 14 и 14¹ с магнитопроводом 15 и тороидальной обмоткой возбуждения 16 униполярного возбудителя, совмещенным с магнитопроводом разноименно полюсной магнитной системы 17 с обмоткой 18.An electric alternating current machine (Fig. 1) includes a stator with a main magnetic circuit 1 and a winding, a housing 2, a rotor with a main magnetic circuit 3, a winding and a shaft 4 with bearing bearings, an additional magnetic circuit 5 with a winding of an inductor 6 of a second alternating current machine closed to a winding anchors 7 of the unipolar pathogen, winding of the armature 8 of the second alternating current machine, additional magnetic circuit 9 of the stator, winding of the armature 10 of the third alternating current machine, closed to the winding of the armature 8, magnetic circuit 11 of the rotor of the third alternating machine th current, the other shaft 12 with bearing supports 13, front panels 14 and 14 of the yoke ¹ 15 and the toroidal excitation coil 16 unipolar exciter oppositely aligned with the pole yoke of the magnetic system 17 with a winding 18.

Обмотка индуктора 6 выполнена в виде полого цилиндра с чередующимися по окружности немагнитными (медными) электропроводящими сегментами 19 (фиг. 2) и ферромагнитными сегментами 20, разделенного вдоль образующей изоляционными промежутками 21 по оси симметрии каждого ферромагнитного сегмента 20 (фиг. 2). Электропроводящие (медные) сегменты 19 замкнуты с одного торца между собой, образуя одновитковые катушки индуктора, с другого торца подключены (параллельно или последовательно) к установленным двум первым короткозамыкающим кольцам 22 и 23 двух полярностей ("+", "-") (фиг. 1). The coil of the inductor 6 is made in the form of a hollow cylinder with non-magnetic (copper) electrically conductive segments 19 (Fig. 2) alternating around the circumference and ferromagnetic segments 20, divided along the generatrix of the insulating gaps 21 along the symmetry axis of each ferromagnetic segment 20 (Fig. 2). The electrically conductive (copper) segments 19 are closed at one end to another, forming single-coil inductor coils, and at the other end are connected (parallel or in series) to the two first short-circuit rings 22 and 23 of two polarities ("+", "-") installed (Fig. 1).

Обмотка якоря 7 униполярного возбудителя (фиг. 1) выполнена в виде ферромагнитного кольца с немагнитными (медными) электропроводящими стержнями 24 (фиг. 3) и установлена в герметичной камере 25, заполненной жидким металлом (фиг.1, фиг. 3). The winding of the armature 7 of the unipolar pathogen (Fig. 1) is made in the form of a ferromagnetic ring with non-magnetic (copper) electrically conductive rods 24 (Fig. 3) and is installed in a sealed chamber 25 filled with liquid metal (Fig. 1, Fig. 3).

Герметичная камера 25 (фиг. 1) образована другим ферромагнитным кольцом 26 с немагнитными (медными) электропроводящими стержнями 27 (фиг. 3) с вторыми торцовыми короткозамыкающими кольцами 28, 28¹ (фиг. 1), полым немагнитным цилиндром 29 с третьими торцовыми электропроводящими кольцами 30, 30¹ (фиг. 1, фиг. 3). Третьи кольца 30, 30¹ установлены концентрично вторым кольцам 28, 28¹, при этом ближайшая (28¹, 30¹) к индуктору 6 пара второго и третьего колец разделена изоляцией, другая пара колец (28, 30) электрически и механически соединена между собой. Кольцо 22 первой пары электрически и механически соединено с кольцом 28¹ второй пары, а кольцо 23 первой пары электрически и механически соединено с ближайшим кольцом 30¹ третьей пары (фиг. 1). Торцовые щиты 14 и 14¹ закреплены к корпусу 2 и к дополнительному магнитопроводу 9 статора и снабжены герметизирующими вал 4 крышками 31 и 31¹.The sealed chamber 25 (Fig. 1) is formed by another ferromagnetic ring 26 with non-magnetic (copper) conductive rods 27 (Fig. 3) with second end short-circuit rings 28, 28 ¹ (Fig. 1), a hollow non-magnetic cylinder 29 with third end conductive rings 30, 30 ¹ (FIG. 1, FIG. 3). The third rings 30, 30 ^{1 are} mounted concentrically to the second rings 28, 28 ¹ , the closest (28 ¹ , 30 ¹ ) to the inductor 6, the pair of the second and third rings is separated by insulation, the other pair of rings (28, 30) are electrically and mechanically interconnected . The ring 22 of the first pair is electrically and mechanically connected to the ring 28 ^{1 of the} second pair, and the ring 23 of the first pair is electrically and mechanically connected to the nearest ring 30 ^{1 of the} third pair (Fig. 1). End shields 14 and 14 ^{1 are} fixed to the housing 2 and to the additional magnetic circuit 9 of the stator and are equipped with a sealing shaft 4 covers 31 and 31 ¹ .

Магнитопровод ротора 11 (фиг. 1 и фиг. 2) третьей машины переменного тока выполняется из массивной стали с пазами 32 (фиг. 2), заполненными медными стержнями, числом равным числу полюсов обмотки якоря 10, для варианта с реактивной синхронной машиной (третьей машиной). В случае варианта с асинхронным ротором магнитопровод 11 выполняется из шихтованной стали с медной короткозамкнутой клеткой. The magnetic core of the rotor 11 (Fig. 1 and Fig. 2) of the third AC machine is made of solid steel with grooves 32 (Fig. 2) filled with copper rods, the number equal to the number of poles of the armature winding 10, for the version with a synchronous reactive machine (third machine ) In the case of the variant with an asynchronous rotor, the magnetic circuit 11 is made of laden steel with a copper short-circuited cage.

Поскольку обмотки якорей второй 8 и третьей 10 машин замкнуты друг на друга, то число фаз в этих машинах выбирается равным числу пазов для якоря минимального диаметра (внутреннего) магнитопровода второй машины. В этом случае обмотка второй машины 8 выполняется по типу короткозамкнутой (с одной стороны) обмотки ротора и не требуется изоляция для ее стержней. Since the windings of the anchors of the second 8 and third 10 machines are closed to each other, the number of phases in these machines is chosen equal to the number of slots for the armature of the minimum diameter (inner) of the magnetic circuit of the second machine. In this case, the winding of the second machine 8 is performed as a short-circuited (on the one hand) rotor winding and insulation for its rods is not required.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения в обмотку статора с основным магнитопроводом 1 происходит асинхронный пуск ротора 3 и дополнительного магнитопровода 5 с обмоткой индуктора 6 второй машины переменного тока. Поскольку вал 4 не имеет механической связи с валом 12 приводного механизма, то момент сопротивления вала близок к нулю. Пуск основной (первой) машины переменного тока происходит на холостом ходу и не требует сколь-нибудь значительной кратности пускового момента

а следовательно, и кратность пускового тока

может составлять минимальное значение, близкое к кратности максимального момента

то есть

. Вал 4 с ротором 3 придет во вращение с частотой, близкой к синхронной частоте вращения электромагнитного поля обмотки статора 1 первой машины, при этом величина тока статора равна току холостого хода.The device operates as follows. When voltage is applied to the stator winding with the main magnetic circuit 1, the rotor 3 and the additional magnetic circuit 5 are started asynchronously with the winding of the inductor 6 of the second alternating current machine. Since the shaft 4 does not have a mechanical connection with the shaft 12 of the drive mechanism, the moment of resistance of the shaft is close to zero. The start of the main (first) AC machine is idling and does not require any significant multiplicity of starting torque

and consequently, the multiplicity of inrush current

can be a minimum value close to the multiplicity of the maximum moment

i.e

. The shaft 4 with the rotor 3 will come into rotation with a frequency close to the synchronous frequency of rotation of the electromagnetic field of the stator winding 1 of the first machine, while the stator current is equal to the no-load current.

Обмотку 18 (фиг. 1) разноименно полюсной магнитной системы 17 униполярного возбудителя целесообразно выполнять трехфазной и питать переменным или постоянным током. В варианте питания переменным током при подаче трехфазного напряжения в обмотку 18 в расточке магнитопровода 17 создается вращающееся электромагнитное поле, которое приведет во вращение ферромагнитное кольцо 7, выполняющее функцию якоря униполярного возбудителя, с частотой, близкой частоте вращения электромагнитного поля обмотки 18. Направление вращения кольца 7 может быть согласованным или встречным по отношению к вращению ротора 3 (индуктора 6) и выбирается из условия минимальных размеров возбудителя и потерь трения кольца 7 о жидкий металл в камере 25. В варианте с согласным вращением числа пар полюсов обмотки 18 и обмотки первой машины 1 должны иметь различные значения. The winding 18 (Fig. 1) of the opposite pole magnetic system 17 of the unipolar pathogen, it is advisable to perform a three-phase and feed with alternating or direct current. In the case of alternating current supply, when a three-phase voltage is applied to the winding 18, a rotating electromagnetic field is created in the bore of the magnetic circuit 17, which will rotate the ferromagnetic ring 7, which performs the function of the unipolar exciter armature, with a frequency close to the frequency of rotation of the electromagnetic field of the winding 18. The direction of rotation of the ring 7 can be consistent or counter with respect to the rotation of the rotor 3 (inductor 6) and is selected from the condition of the minimum size of the pathogen and friction loss of the ring 7 o liquid all in the chamber 25. In the embodiment with a consonant rotation of the number of pole pairs of the winding 18 and the winding of the first machine 1 must have different values.

При подаче возбуждения (постоянный ток) в тороидальную обмотку 16 возбудителя в магнитопроводе 15 (фиг. 1) возбудится униполярный магнитный поток, который будет пересекать ферромагнитное кольцо со стержнями 24 и ферромагнитное кольцо 26 со стержнями 27. На концах этих стержней, а следовательно, и на торцовых кольцах 30, 30¹ и 28, 28¹ наведется униполярная ЭДС. Ферромагнитные кольца 7 и 26 со стержнями соединены в одну последовательную замкнутую цепь с одновитковыми катушками индуктора 6.When applying excitation (direct current) to the toroidal coil 16 of the pathogen in the magnetic circuit 15 (Fig. 1), a unipolar magnetic flux is excited that will cross the ferromagnetic ring with rods 24 and ferromagnetic ring 26 with rods 27. At the ends of these rods, and therefore on the end rings 30, 30 ¹ and 28, 28 ¹ , a unipolar EMF is induced. The ferromagnetic rings 7 and 26 with the rods are connected in one sequential closed circuit with single-coil coils of the inductor 6.

Под действием результирующего значения униполярной ЭДС по вышеназванной замкнутой цепи потечет постоянный ток, который создаст магнитное поле в индукторе 6 с числом пар полюсов, равным половинному значению числа одновитковых катушек. Величина тока в обмотке индуктора 6 регулируется током возбуждения тороидальной катушки 16. Магнитное поле индуктора 6 наведет переменную ЭДС в обмотке якоря 8 второй машины переменного тока. Под действием этой ЭДС по замкнутой цепи, образованной обмоткой якоря 8 второй машины и обмоткой якоря 10 третьей машины, потечет переменный ток с частотой, определяемой частотой вращения ротора 3 и числом полюсов индуктора 6. Обмотка якоря 10 третьей машины создает вращающееся электромагнитное поле с частотой, определяемой числом пар полюсов третьей машины, которое приведет во вращение ротор 11 привода механизма. Величина вращающего момента в период разгона ротора 11 регулируется величиной ЭДС в обмотке 8 якоря второй машины, заданное значение которой достигается регулированием тока возбуждения в тороидальной обмотке 16 униполярного возбудителя. При этом в период пуска и разгона приводного механизма первая машина работает практически при постоянной частоте вращения со скольжением, близким к номинальному, с высоким значением cosΦ_n ≈ cosΦ_н, поскольку из сети переменного тока потребляется реактивная мощность, необходимая лишь для реализации практически установившегося режима нагрузки. Необходимая реактивная мощность при пуске и разгоне приводного механизма генерируется индуктором 6 второй машины переменного тока. Для создания кратности пускового момента (в предлагаемой машине), равного пусковому моменту в одиночной асинхронной машине (прототипе), отношение значений пусковой мощности, потребляемой из сети, составит примерно 1 3.Under the action of the resulting value of the unipolar EMF, a direct current will flow through the aforementioned closed circuit, which will create a magnetic field in the inductor 6 with the number of pole pairs equal to half the number of single-coil coils. The magnitude of the current in the winding of the inductor 6 is regulated by the excitation current of the toroidal coil 16. The magnetic field of the inductor 6 will induce a variable EMF in the winding of the armature 8 of the second AC machine. Under the influence of this EMF, an alternating current will flow with a closed circuit formed by the winding of the armature 8 of the second machine and the winding of the armature 10 of the third machine, the frequency of the rotor 3 and the number of poles of the inductor 6. The armature winding 10 of the third machine creates a rotating electromagnetic field with a frequency determined by the number of pairs of poles of the third machine, which will lead to rotation of the rotor 11 of the drive mechanism. The magnitude of the torque during the acceleration of the rotor 11 is controlled by the magnitude of the EMF in the winding 8 of the armature of the second machine, the set value of which is achieved by adjusting the excitation current in the toroidal winding 16 of the unipolar pathogen. At the same time, during the start-up and acceleration of the drive mechanism, the first machine operates almost at a constant speed with a slip close to the nominal value with a high value of cosΦ _n ≈ cosΦ _n , since the reactive power is consumed from the AC network, which is necessary only to implement a practically established load mode . The necessary reactive power during start-up and acceleration of the drive mechanism is generated by the inductor 6 of the second alternating current machine. To create the multiplicity of the starting moment (in the proposed machine), equal to the starting moment in a single asynchronous machine (prototype), the ratio of the starting power consumed from the network will be approximately 1 3.

При работе машины в установившихся режимах моментная характеристика третьей машины может плавно регулироваться током возбуждения в тороидальной обмотке 16, что позволяет плавно регулировать частоту вращения ротора 11 (фиг. 1) при неизменной частоте вращения ротора 3, а следовательно, обуславливает и сравнительно высокое значение cosΦ первой машины переменного тока при регулировании частоты вращения привода. When the machine is operating in steady-state conditions, the moment characteristic of the third machine can be continuously controlled by the excitation current in the toroidal winding 16, which allows you to smoothly control the rotor speed of the rotor 11 (Fig. 1) at a constant rotor speed of 3, and, therefore, causes a relatively high cosΦ value of the first AC machines when controlling the speed of the drive.

Поскольку при регулировании частоты вращения приводного механизма частота вращения первой машины практически неизменна, то она может быть выполнена синхронной (при использовании в качестве генератора). Since when controlling the speed of the drive mechanism, the speed of the first machine is practically unchanged, it can be performed synchronously (when used as a generator).

У предлагаемой машины переменного тока внутренний вал 4 может быть закрыт герметичными крышками 31 и 31¹, что делает возможным установку машин в жидких или взрывоопасных средах при обеспечении высокой надежности.For the proposed AC machine, the inner shaft 4 can be closed with sealed covers 31 and 31 ¹ , which makes it possible to install the machines in liquid or explosive atmospheres while ensuring high reliability.

При питании обмотки 18 разноименно полюсной магнитной системы постоянным током частота вращения ферромагнитного кольца будет равна частоте скольжения и составит 1 3% номинальной частоты вращения ротора 3, то есть близка к нулевому значению. В этом случае величина униполярной ЭДС возбудителя будет практически определяться частотой вращения ферромагнитного кольца 26 (ротора 3). При встречном вращении результирующие значения ЭДС колец 26 и 7 складываются, а при согласном вращении вычитаются. When powering the winding 18 of the opposite-pole magnetic system with direct current, the rotation frequency of the ferromagnetic ring will be equal to the slip frequency and will be 1 3% of the nominal speed of the rotor 3, that is, close to zero. In this case, the value of the unipolar emf of the pathogen will be practically determined by the rotation frequency of the ferromagnetic ring 26 (rotor 3). In counter rotation, the resulting EMF values of rings 26 and 7 are added, and with a consonant rotation, they are subtracted.

Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в улучшении энергетических характеристик

увеличении диапазона регулирования частоты вращения, повышении надежности, так как частота вращения первой машины переменного тока не изменяется при регулировании частоты вращения приводного вала, напряжение третьей машины переменного тока (выходной) плавно регулируется от нуля до максимального значения, вал внутреннего ротора закрыт герметизирующими крышками.The advantages of the proposed technical solution compared to the prototype are to improve energy performance

increasing the speed control range, increasing reliability, since the speed of the first AC machine does not change when the drive shaft rotates, the voltage of the third AC machine (output) is continuously adjustable from zero to the maximum value, the inner rotor shaft is closed with sealing covers.

Claims

1. An alternating current electric machine comprising a stator with a main magnetic circuit and winding, a housing and end shields, a rotor with a main magnetic circuit and winding, an additional magnetic circuit, a shaft with bearing bearings, characterized in that the additional magnetic circuit is equipped with an inductor winding of a second alternating current machine, closed to the winding of the unipolar exciter armature, the armature winding of the second machine is located on the inner cylindrical surface of the additional stator magnetic circuit and is closed to the armature of the third AC machine installed on the outer cylindrical surface of the magnetic circuit, the magnetic circuit of the rotor of the third machine is mounted on another shaft and provided with other bearings, on the inner end surface of the shield from the side of the additional magnetic circuit of the rotor there is a magnetic circuit of a unipolar exciter with a toroidal excitation winding, combined with the magnetic circuit unlike a pole magnetic system with a winding, the inductor winding is made in the form of a hollow cylinder with alternating circulated by non-magnetic electrically conductive segments and ferromagnetic segments, separated along a generatrix by isolated gaps along the symmetry axis of each ferromagnetic segment, the electrically conductive segments are closed from one end to another, forming single-coil coils, from the other end are connected to the first two short-circuit rings of two polarities installed, the armature winding the pathogen is made in the form of a ferromagnetic ring with non-magnetic conductive rods and installed in a hermetically sealed chamber filled with liquid metal, formed by another ferromagnetic ring with non-magnetic electrically conductive rods with second end short-circuit rings, a hollow non-magnetic cylinder with third end electrically conductive rings mounted concentrically to the second rings, the two rings of the second and third pairs closest to the inductor are separated by insulation, the other two rings electrically connected to each other, the end rings of the first pair are electrically and mechanically connected to the rings of the second and third nearest to them it has a pair of end rings, the cylindrical surface of the hollow non-magnetic cylinder corresponds to the cylindrical surface of the opposite pole magnetic system, the end shields are fixed to the housing and to the additional stator magnetic circuit and are equipped with sealing caps for the shaft.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the winding of the armature of the second machine is made with the number of phases equal to the number of grooves of the magnetic circuit.