RU2354035C1 - Transformer block - synchronous motor - Google Patents
Transformer block - synchronous motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354035C1 RU2354035C1 RU2008110248/09A RU2008110248A RU2354035C1 RU 2354035 C1 RU2354035 C1 RU 2354035C1 RU 2008110248/09 A RU2008110248/09 A RU 2008110248/09A RU 2008110248 A RU2008110248 A RU 2008110248A RU 2354035 C1 RU2354035 C1 RU 2354035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motor
- rectifier
- winding
- transformer
- coil
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 76
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 26
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 7
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 7
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к синхронному приводу, а более конкретно к силовым преобразовательным блокам «трансформатор-двигатель» с синхронным двигателем, и предназначено для использования в приводе турбомеханизмов средней мощности, не требующих регулирования частоты вращения.The invention relates to a synchronous drive, and more specifically to power transformer units "transformer-motor" with a synchronous motor, and is intended for use in the drive of medium-power turbo mechanisms that do not require speed control.
В сельхозмелиорации широкое применение находят передвижные электронасосы, в приводе которых применяют блоки «трансформатор-двигатель», позволяющие производить подключение электрооборудования к сети электроснабжения напряжением выше 1000 В. К ним предъявляется требование максимальной простоты конструкции и эксплуатации, а также высокой экономичности.In agricultural land reclamation, mobile electric pumps are widely used, in the drive of which transformer-motor units are used, which make it possible to connect electrical equipment to the power supply network with voltages above 1000 V. They are required to maximize the simplicity of design and operation, as well as high efficiency.
Известен синхронный двигатель по авторскому свидетельству СССР № 1694038 «Система возбуждения синхронной электрической машины», Н02К 19/12, опубл. 27.08.95, Бюл. № 24. К недостаткам двигателя следует отнести наличие трех трехфазных обмоток в пазах статора, к тому же смещенных в пространстве машины на некоторый угол, что завышает массогабаритные показатели и усложняет конструкцию и эксплуатацию двигателя.Known synchronous motor according to the author's certificate of the USSR No. 1694038 "The excitation system of a synchronous electric machine", N02K 19/12, publ. 08/27/95, Bull. No. 24. The disadvantages of the motor include the presence of three three-phase windings in the grooves of the stator, which are also offset in the space of the machine by a certain angle, which overestimates the overall dimensions and complicates the design and operation of the motor.
Наиболее близким к заявленному устройству является синхронный двигатель по патенту РФ 2271600 С1 «Синхронный двигатель», Н02Р 1/50, опубл. 10.03.2006, Бюл. № 7. В нем блок трансформатор-синхронный двигатель, содержит силовой трансформатор, вторичная обмотка которого имеет два трехфазных вывода разного напряжения, и присоединенный к нему синхронный двигатель, имеющий на статоре основную и дополнительную трехфазные обмотки, при этом основная обмотка соединена звездой и подключена к выводам низшего напряжения вторичной обмотки трансформатора, а дополнительная обмотка началом соединена через коммутационный аппарат с выводами высшего напряжения вторичной обмотки трансформатора, а концом - с входом первого трехфазного выпрямителя, к стороне выпрямленного тока которого присоединено устройство возбуждения двигателя.Closest to the claimed device is a synchronous motor according to the patent of the Russian Federation 2271600 C1 "Synchronous motor", Н02Р 1/50, publ. 03/10/2006, Bull. No. 7. It contains a transformer-synchronous motor unit, contains a power transformer, the secondary winding of which has two three-phase outputs of different voltages, and a synchronous motor connected to it, having a main and additional three-phase windings on the stator, while the main winding is connected by a star and connected to the conclusions of the lower voltage of the secondary winding of the transformer, and the additional winding is connected through a switching device to the leads of the higher voltage of the secondary winding of the transformer, and the end is connected the input of the first three-phase rectifier, to the side of the rectified current of which is connected the motor excitation device.
Недостатком двигателя, выявленным при опытной эксплуатации насосной установки, является снижение энергетических показателей в режиме малых нагрузок, что вызвано недостаточным током возбуждения синхронного двигателя в этом режиме. В условиях, когда нагрузка двигателя изменяется в широком диапазоне, а режим работы с малой нагрузкой - продолжительный, этот недостаток приводит к значительному перерасходу электроэнергии вследствие увеличения потерь. Другим недостатком устройства является наличие скользящих контактов в системе возбуждения двигателя, что усложняет его эксплуатацию.The disadvantage of the engine, identified during the pilot operation of the pumping unit, is the reduction of energy indicators in the low-load mode, which is caused by the insufficient excitation current of the synchronous motor in this mode. In conditions when the engine load varies over a wide range, and the mode of operation with a small load is long, this drawback leads to a significant over-expenditure of electricity due to increased losses. Another disadvantage of the device is the presence of sliding contacts in the excitation system of the engine, which complicates its operation.
Технической задачей является снижение потерь мощности в блоке «трансформатор-двигатель», снижение его массогабаритных показателей и упрощение эксплуатации.The technical task is to reduce power losses in the block "transformer-motor", reducing its overall dimensions and simplifying operation.
Решение задачи достигается тем, что блок трансформатор - синхронный двигатель, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого имеет два трехфазных вывода разного напряжения, и присоединенный к нему синхронный двигатель, имеющий на статоре основную и дополнительную трехфазные обмотки, при этом основная обмотка соединена звездой и подключена к выводам низшего напряжения вторичной обмотки трансформатора, а дополнительная обмотка началом соединена через коммутационный аппарат с выводами высшего напряжения вторичной обмотки трансформатора, а концом - с входом первого трехфазного выпрямителя, к стороне выпрямленного тока которого присоединено устройство возбуждения двигателя, согласно изобретению имеет бесконтактное возбудительное устройство двигателя в виде обращенного синхронного генератора, имеющего на общих неподвижных полюсах две обмотки возбуждения, и дополнительные выпрямители, одна из обмоток возбуждения возбудителя присоединена к выходу первого выпрямителя, а другая через второй выпрямитель присоединена к двум начальным выводам одной из фаз статорной обмотки двигателя, на общем вращающемся роторе двигателя и синхронного генератора размещены многофазная обмотка синхронного генератора, третий выпрямитель и обмотка возбуждения синхронного двигателя, соединенные последовательно, причем обмотка возбуждения присоединена к стороне выпрямленного тока выпрямителя.The solution to the problem is achieved by the fact that the transformer unit is a synchronous motor containing a transformer, the secondary winding of which has two three-phase outputs of different voltages, and a synchronous motor connected to it, having a main and additional three-phase windings on the stator, while the main winding is connected by a star and connected to the conclusions of the lower voltage of the secondary winding of the transformer, and the additional winding is connected through a switching device to the leads of the higher voltage of the secondary winding of the trans of the formator, and the end with the input of the first three-phase rectifier, to the side of the rectified current of which the motor excitation device is connected, according to the invention has a non-contact excitation motor device in the form of a reversed synchronous generator having two excitation windings on common fixed poles, and additional rectifiers, one of the windings the excitation of the pathogen is connected to the output of the first rectifier, and the other through the second rectifier is connected to the two initial terminals of one of the phases of the stator The main winding of the motor, on the common rotating rotor of the motor and the synchronous generator, a multiphase winding of the synchronous generator, a third rectifier and the excitation winding of the synchronous motor are connected in series, and the excitation winding is connected to the rectified current side of the rectifier.
Заявленное устройство поясняет представленная на чертеже принципиальная схема соединений.The claimed device explains shown in the drawing a schematic diagram of the connections.
Через выключатель 1 трансформатор 2 присоединен к трехфазному источнику электроэнергии. Вторичная обмотка автотрансформатора имеет выводы ответвлений 3 и 4, к которым присоединены статорные обмотки двигателя - основная 5 и дополнительная 6, причем обмотка 5 соединена звездой и присоединена к выводам 3 напрямую, а обмотка 6 началом подключена к клеммам 4 через выключатель 7. Выходные концы обмотки 6 подключены на вход трехфазного выпрямителя 8 (выпрямительного моста), к выходу которого подключена одна из обмоток возбуждения 9 бесконтактного возбудителя 10. Бесконтактный возбудитель 10 представляет собой обращенный синхронный генератор с обмотками возбуждения 9 и 11 на статоре и многофазной якорной обмоткой 16 на роторе. Обмотка возбуждения 11 возбудителя 10 присоединена к стороне выпрямленного тока второго выпрямителя 12, выводы переменного тока которого присоединены к началам одной из фаз обмоток 5 и 6 двигателя. На роторе 13 размещены обмотка возбуждения двигателя 14, третий выпрямитель 15 (вращающийся) и многофазная якорная обмотка возбудителя 16.Through the switch 1, the transformer 2 is connected to a three-phase source of electricity. The secondary winding of the autotransformer has branch leads 3 and 4, to which the stator windings of the motor are connected - the main 5 and additional 6, and the winding 5 is connected by a star and connected to the terminals 3 directly, and the winding 6 is connected to the terminals 4 through the switch 7. The output ends of the winding 6 are connected to the input of a three-phase rectifier 8 (rectifier bridge), the output of which is connected to one of the field windings 9 of the contactless pathogen 10. The contactless pathogen 10 is an inverted synchronous generator Torr with excitation windings 9 and 11 on the stator and a polyphase armature winding 16 in the rotor. The field winding 11 of the pathogen 10 is connected to the rectified current side of the second rectifier 12, the AC terminals of which are connected to the beginning of one of the phases of the motor windings 5 and 6. On the rotor 13 placed the excitation winding of the motor 14, the third rectifier 15 (rotating) and a multiphase anchor winding of the pathogen 16.
Трансформатор 2 может иметь первичную трехфазную обмотку, соединенную звездой, треугольником или зигзагом. Вторичная обмотка соединена звездой. Выпрямители 8 и 12 могут быть неуправляемыми или управляемыми. В описании они рассматриваются как неуправляемые. На роторе 13 могут быть размещены пусковые резисторы и устройства управления и защиты цепи ротора. Поскольку эти устройства широко известны и не составляют суть изобретения, они не представлены на чертеже.Transformer 2 may have a primary three-phase winding connected by a star, triangle or zigzag. The secondary winding is connected by a star. Rectifiers 8 and 12 can be uncontrolled or controlled. In the description, they are considered uncontrollable. On the rotor 13, starting resistors and control and protection devices of the rotor circuit can be placed. Since these devices are widely known and do not constitute the essence of the invention, they are not shown in the drawing.
В установившемся синхронном режиме устройство работает следующим образом.In steady-state synchronous mode, the device operates as follows.
Контакты выключателей 1 и 7 замкнуты. Трансформатор 2 подключен к источнику электроэнергии и обеспечивает на обмотках 5 и 6 синхронного двигателя напряжение, причем на обмотке 6 напряжение выше, чем на обмотке 5, благодаря их подключению к разным ответвлениям вторичной обмотки трансформатора 2. В обмотке 5 приложенное напряжение компенсируется главным образом противо-ЭДС этой обмотки, а в обмотке 6 равная по величине ЭДС компенсирует приложенное напряжении не полностью. Нескомпенсированная часть напряжения приложена к выпрямителю 8 и вызывает ток в обмотке возбуждения 9 возбудителя 10. При этом ток в обмотке 9 является выпрямленным током обмотки 6. Токи статорных обмоток 5 и 6 создают в двигателе вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с магнитным полем обмотки возбуждения, обеспечивая ротору вращение с синхронной скоростью. На участке вторичной обмотки трансформатора от выводов 3 до нейтрали протекает суммарный ток обмоток 5 и 6. Между выводами 3 и 4 трансформатора 2 в каждой фазе существует напряжение, которое после выпрямления выпрямителем 12 создает ток во второй обмотке возбуждения 11 возбудителя 10. Обе обмотки возбуждения 9 и 11 создают магнитное поле возбуждения возбудителя 10, которое наводит ЭДС во вращающейся многофазной обмотке якоря возбудителя 16, которая, в свою очередь, создает ток в обмотке возбуждения 14 синхронного двигателя.The contacts of switches 1 and 7 are closed. Transformer 2 is connected to a power source and provides voltage on windings 5 and 6 of the synchronous motor, and voltage on winding 6 is higher than on winding 5, due to their connection to different branches of the secondary winding of transformer 2. In winding 5, the applied voltage is mainly compensated by the EMF of this winding, and in winding 6, equal in magnitude EMF does not fully compensate the applied voltage. The uncompensated part of the voltage is applied to the rectifier 8 and causes a current in the excitation winding 9 of the pathogen 10. In this case, the current in the winding 9 is the rectified current of the winding 6. The currents of the stator windings 5 and 6 create a rotating magnetic field in the motor, which is coupled to the magnetic field of the field winding, providing rotor rotation with synchronous speed. In the section of the secondary winding of the transformer from the terminals 3 to the neutral, the total current of the windings 5 and 6 flows. Between the terminals 3 and 4 of the transformer 2 in each phase there is a voltage that, after rectification by the rectifier 12, creates a current in the second excitation winding 11 of the exciter 10. Both excitation windings 9 and 11 create a magnetic field for the excitation of the exciter 10, which induces an EMF in the rotating multiphase winding of the armature of the exciter 16, which, in turn, creates a current in the excitation winding 14 of the synchronous motor.
Поскольку напряжение на выводах 3 и 4 практически не зависит от механической нагрузки двигателя, ток в обмотке 11 также не зависит от нагрузки и создает так называемое опорное возбуждение. Ток в обмотке 9 определяется током в обмотке 6 и зависит от нагрузки двигателя.Since the voltage at the terminals 3 and 4 is practically independent of the mechanical load of the motor, the current in the winding 11 is also independent of the load and creates the so-called reference excitation. The current in the winding 9 is determined by the current in the winding 6 and depends on the load of the motor.
Пуск и управление двигателем производят следующим образом. В исходном состоянии контакты выключателей 1 и 7 разомкнуты и напряжение на обмотках автотрансформатора и двигателя отсутствует. Для асинхронного пуска двигателя включают выключатель 1, и трансформатор 2 подает напряжение на статорную обмотку 5 двигателя. Соединенная звездой обмотка 5 обтекается пусковым током двигателя, который создает вращающееся магнитное поле, обеспечивая асинхронный разбег двигателя. Статорная обмотка 6 при этом не обтекается током.Start and control the engine as follows. In the initial state, the contacts of switches 1 and 7 are open and there is no voltage on the windings of the autotransformer and the motor. For asynchronous starting of the motor, switch 1 is turned on, and transformer 2 supplies voltage to the stator winding 5 of the motor. A star-connected winding 5 flows around the starting current of the motor, which creates a rotating magnetic field, providing asynchronous run-up of the motor. The stator winding 6 is not electrified.
При достижении подсинхронной скорости (скольжение 2-5%) включают выключатель 7, в результате чего обмотки 6, 9 и 11 обтекаются током. Возбуждается возбудитель 10, который обеспечивает возбуждение двигателя подачей тока в обмотку 14. Синхронный двигатель втягивается в синхронизм. На этом пуск завершается, и двигатель переходит в синхронный режим работы.When the sub-synchronous speed is reached (2-5% slip), the switch 7 is turned on, as a result of which the windings 6, 9 and 11 are surrounded by current. Exciter 10 is excited, which provides excitation of the motor by supplying current to the winding 14. The synchronous motor is pulled into synchronism. This completes the start, and the engine goes into synchronous operation.
При изменении нагрузки происходит регулирование тока в обмотке 9 и магнитного потока возбудителя 10, что обеспечивает автоматическое регулирование возбуждения синхронного двигателя. Закон регулирования определяется параметрами обмоток двигателя и возбудителя и при использовании управляемых выпрямителей 8 и 12 может изменяться. Ток в обмотке возбуждения 11 возбудителя 10 не зависит от нагрузки двигателя и обеспечивает возбуждение двигателя в режиме малых нагрузок, чем достигается минимизация тока и потерь мощности в обмотках 5 и 6 и обеспечиваются меньшие потери энергии, чем в прототипе. Устройство не имеет скользящих контактов, что делает его эксплуатацию более удобной и менее затратной. Исключение из конструкции двигателя третьей статорной обмотки позволяет уменьшить его габарит при неизменной мощности.When the load changes, the current in the winding 9 and the magnetic flux of the exciter 10 are regulated, which ensures automatic regulation of the excitation of the synchronous motor. The regulation law is determined by the parameters of the motor and exciter windings and, when using controlled rectifiers 8 and 12, can be changed. The current in the excitation winding 11 of the pathogen 10 is independent of the motor load and provides excitation of the motor in the low load mode, thereby minimizing the current and power losses in the windings 5 and 6 and providing less energy loss than in the prototype. The device does not have sliding contacts, which makes its operation more convenient and less costly. An exception to the design of the motor of the third stator winding allows you to reduce its size with constant power.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110248/09A RU2354035C1 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Transformer block - synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110248/09A RU2354035C1 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Transformer block - synchronous motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2354035C1 true RU2354035C1 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=41019156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008110248/09A RU2354035C1 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Transformer block - synchronous motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354035C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2512886C1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Device to compensate high harmonics and correct grid power ratio |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1563287A1 (en) * | 1965-09-17 | 1970-03-26 | Meidensha Electrice Mfg Co Ltd | Starter circuit for a synchronous motor |
| GB1410141A (en) * | 1973-02-07 | 1975-10-15 | Fiz Energet I An Latvssr | Synchronous motor control circuits |
| SU1694038A1 (en) * | 1987-09-28 | 1995-08-27 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексного электрооборудования | Synchronous machine excitation system |
| RU2271600C1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-03-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Synchronous motor |
-
2008
- 2008-03-17 RU RU2008110248/09A patent/RU2354035C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1563287A1 (en) * | 1965-09-17 | 1970-03-26 | Meidensha Electrice Mfg Co Ltd | Starter circuit for a synchronous motor |
| GB1410141A (en) * | 1973-02-07 | 1975-10-15 | Fiz Energet I An Latvssr | Synchronous motor control circuits |
| SU1694038A1 (en) * | 1987-09-28 | 1995-08-27 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексного электрооборудования | Synchronous machine excitation system |
| RU2271600C1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-03-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет | Synchronous motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2512886C1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Device to compensate high harmonics and correct grid power ratio |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2139099A2 (en) | Regulated hybrid permanent magnet generator | |
| RU2315413C2 (en) | Power matching system for turbine motor-generator (modifications) and methods for control of motor-generator | |
| BR112017016873A2 (en) | aircraft generation and departure system, method for controlling an aircraft and aircraft generation and departure system | |
| US10784802B2 (en) | Generator starter of a turbomachine with asynchronous multi-winding electric machine | |
| KR102794601B1 (en) | Energy storage power source using a wound-rotor induction machine (WRIM) to charge and discharge energy storage elements (ESES) | |
| WO2013123531A2 (en) | Synchronous electric machine | |
| KR20220167319A (en) | Mobile hybrid power system | |
| KR20240123820A (en) | Energy storage power source utilizing self-excitation of coil-rotor induction machines (WRIMs) | |
| CN104604103A (en) | permanent magnet alternator | |
| RU2354035C1 (en) | Transformer block - synchronous motor | |
| CN105186815A (en) | Composite excitation synchronous generator capable of outputting single-phase and three-phase voltages simultaneously | |
| RU2271600C1 (en) | Synchronous motor | |
| RU2502180C2 (en) | Device for start-up and brushless excitation of non-contact synchronous machine | |
| RU107007U1 (en) | SMART START DEVICE FOR SYNCHRONOUS MOTOR WITH ASYNCHRONOUS ACTUATOR | |
| RU2272351C1 (en) | Synchronous motor | |
| EP1381149B1 (en) | Starting of switched reluctance generators | |
| RU2396692C1 (en) | Synchronous motor start-up device | |
| RU2457609C2 (en) | Transformer-contactless synchronous motorassembly | |
| Chakraborty et al. | A new series of brushless and permanent magnetless synchronous machines | |
| CN101834502B (en) | Three-phase brushless synchronous generator with compound excitation | |
| RU2667661C1 (en) | Method of manufacturing improved magneto-electric machine | |
| RU2498491C2 (en) | Method of stat-up and brushless excitation for non-contact asynchronous machine | |
| RU2095935C1 (en) | Device for excitation of synchronous electric motor | |
| RU2253937C2 (en) | Synchronous generator for autonomous power source | |
| JP7554127B2 (en) | Alternator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100318 |