Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано для генерации электрической энергии и преобразования электрической энергии в механическую энергию. Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности работы индукционных электрических машин.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical machines, and can be used to generate electrical energy and convert electrical energy into mechanical energy. The technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the efficiency of induction electric machines.
Работа индукционных электрических машин основана на законе электромагнитной индукции. Согласно этому закону, в замкнутом контуре из проводников, помещенному в переменное магнитное поле, возникает ЭДС и свое магнитное поле. Индукционные электрические машины состоят из двух основных частей. Это устройство для создания магнитного поля и устройство для преобразования одного вида энергии в другой вид. Современные индукционные электрические машины могут работать или в режиме электродвигателя, или в режиме генератора тока. Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности индукционных электрических машин путем придания им возможности генерации электрической энергии во время использования их в качестве асинхронного электродвигателя. Этот результат достигается посредством изменения катушечных групп устройства для создания магнитного поля - индуктора. Известно средство «Магнитные цепи во вращающейся системе для генерирования как механической энергии, так и электрической энергии» патент RU №2221323 C2, в котором при работе устройства генерируется и механическая, и электрическая энергии. Недостатком этого устройства является сложность конструкции ферромагнитной части магнитопровода - устройства для создания магнитного поля, которое состоит из двух отдельных частей со своими обмотками и особенностями формы магнитопровода.The work of induction electric machines is based on the law of electromagnetic induction. According to this law, in a closed loop of conductors placed in an alternating magnetic field, an EMF and its own magnetic field arise. Induction electric machines consist of two main parts. This is a device for creating a magnetic field and a device for converting one type of energy into another type. Modern induction electric machines can operate either in electric motor mode or in current generator mode. The technical result achieved by the implementation of the present invention is to increase the efficiency of induction electric machines by giving them the opportunity to generate electrical energy while using them as an asynchronous electric motor. This result is achieved by changing the coil groups of the device to create a magnetic field - inductor. Known tool "Magnetic circuits in a rotating system for generating both mechanical energy and electrical energy" patent RU No. 2221323 C2, in which when the device is generated, both mechanical and electrical energy are generated. The disadvantage of this device is the complexity of the design of the ferromagnetic part of the magnetic circuit - a device for creating a magnetic field, which consists of two separate parts with their windings and the shape of the magnetic circuit.
Предлагается более простое решение для получения вышесказанного результата, не требующее изменять конструкцию магнитопроводов устройств для создания магнитного поля и устройств для преобразования одного вида энергии в другой вид у существующих индукционных электрических машин. В том числе и в асинхронных электродвигателях. Согласно предлагаемому изобретению, в существующих асинхронных электрических двигателях не производятся изменения в конструкции магнитопровода устройства для создания магнитного поля - индуктора и устройства для преобразования одного вида энергии в другой вид. В пазы магнитопровода индуктора асинхронного электродвигателя, как обычно, укладывается обмотка, состоящая из определенного количества витков изолированного проводника. Согласно предлагаемому изобретению, эта обмотка должна состоять не из витков одного изолированного проводника, а из витков двух и более изолированных, электрически не связанных между собой проводников, т.е. представлять собой многожильный кабель из изолированных и электрически не связанных между собой проводников. Один из проводников этой многожильной обмотки подключается к электрической сети переменного электрического тока и является контуром, создающим магнитное поле в индукторе данного асинхронного электродвигателя. В других электрически не связанных между собой проводниках, находящихся в переменном магнитном поле, по закону электромагнитной индукции возникает электрический ток. При этом изменения конструкции магнитопровода устройства для создания магнитного поля - индуктора асинхронной электрической машины не требуется. Делая обмотку в виде многожильного кабеля из изолированных и электрически не связанных между собой проводников, по которым циркулируют электрические токи, позволяет снизить величину емкостного сопротивления в общей цепи. В некоторых электрических машинах устройство для создания магнитного поля состоит из отдельных катушек, намотанных на отдельные ферромагнитные сердечники. Обмотка такой катушки также состоит из двух и более изолированных, электрически не связанных проводников, т.е. представляет собой многожильный кабель. В этих катушках один из проводников подключается к электрической сети переменного тока и является контуром, создающим магнитное поле. Другие электрически не связанные между собой проводники находятся в переменном магнитном поле и генерируют электрическую энергию.A simpler solution is proposed to obtain the above result, which does not require changing the design of the magnetic circuits of devices for creating a magnetic field and devices for converting one type of energy into another type with existing induction electric machines. Including in asynchronous electric motors. According to the invention, in existing asynchronous electric motors there are no changes in the design of the magnetic circuit of the device for creating a magnetic field — an inductor and a device for converting one type of energy into another type. As usual, a winding consisting of a certain number of turns of an insulated conductor is laid in the grooves of the magnetic circuit of the inductor of the asynchronous electric motor. According to the invention, this winding should not consist of turns of one insulated conductor, but of turns of two or more isolated, electrically unconnected conductors, i.e. constitute a multicore cable from insulated and not electrically connected conductors. One of the conductors of this stranded winding is connected to an alternating electric current electrical network and is a circuit that creates a magnetic field in the inductor of this induction motor. In other conductors that are not electrically interconnected and located in an alternating magnetic field, an electric current arises according to the law of electromagnetic induction. In this case, changes in the design of the magnetic circuit of the device to create a magnetic field - inductor of an asynchronous electric machine is not required. Making a winding in the form of a multicore cable from insulated and not electrically connected conductors through which electric currents circulate allows us to reduce the value of capacitance in the common circuit. In some electric machines, a device for creating a magnetic field consists of separate coils wound on separate ferromagnetic cores. The winding of such a coil also consists of two or more isolated, not electrically connected conductors, i.e. is a multicore cable. In these coils, one of the conductors is connected to an alternating current electric network and is a circuit that creates a magnetic field. Other electrically unconnected conductors are in an alternating magnetic field and generate electrical energy.
Согласно предлагаемому изобретению, в существующие пазы магнитопроводов устройств для создания магнитного поля - индукторов выпускаемых электрических машин, укладываются обмотки, состоящие из двух и более изолированных, электрически не связанных между собой проводников. Обмотки представляют собой многожильные кабели, которые наматываются в катушки, которые укладываются, как единые обмотки в пазы магнитопроводов индукторов. Проводники, номинально представляющие According to the invention, in the existing grooves of the magnetic circuits of the devices for creating a magnetic field - the inductors of the produced electric machines, windings are laid consisting of two or more isolated, not electrically connected, conductors. Windings are multicore cables that are wound into coils, which are stacked as single windings in the grooves of the magnetic circuits of the inductors. Conductors nominally representing
контур, генерирующий электрическую энергию, могут подключаться к внешней электрической сети, т.е. становиться контуром, генерирующим магнитное поле. Процессом работы предлагаемой электрической машины можно управлять с помощью контроллера, который должен выполнять функции подключения контуров из проводников, создающих магнитное поле, к внешней электрической сети, подключения контуров из проводников, генерирующих электрическую энергию, к потребителям и другие функции управления работой. Для управления работой предлагаемой электрической машины можно использовать существующие электронные приборы управления.the circuit generating electrical energy can be connected to an external electrical network, i.e. become a circuit generating a magnetic field. The operation process of the proposed electric machine can be controlled using a controller, which should perform the functions of connecting circuits from conductors that create a magnetic field to an external electric network, connecting circuits from conductors generating electric energy to consumers and other work management functions. To control the operation of the proposed electric machine, you can use existing electronic control devices.
Возможность генерации электрической энергии, во время работы асинхронных электродвигателей, можно создать как в цилиндрических, так и в торцевых электрических машинах, в которых в работе используются магнитные потоки обоих полюсов индуктора, и в электрических машинах, в которых в работе используются магнитный поток одного полюса индуктора. На фиг. 1 изображена схема устройства индуктора и ротора асинхронного электродвигателя согласно изобретению, в котором во взаимодействии с ротором включен только один магнитный поток индуктора. На фиг. 2 изображена схема устройства индуктора и ротора асинхронного электродвигателя согласно изобретению, в котором во взаимодействии с роторами включены магнитные потоки обоих полюсов индуктора.The possibility of generating electrical energy during the operation of induction motors can be created both in cylindrical and end-face electric machines, in which magnetic fluxes of both poles of the inductor are used, and in electric machines, in which the magnetic flux of one pole of the inductor is used . In FIG. 1 shows a diagram of an inductor and rotor of an induction motor according to the invention, in which, in cooperation with the rotor, only one magnetic flux of the inductor is included. In FIG. 2 shows a diagram of a device for an inductor and a rotor of an induction motor according to the invention, in which magnetic fluxes of both poles of the inductor are included in cooperation with the rotors.
Электрическая машина, согласно предлагаемому изобретению, состоит из ротора 1, магнитопровода индуктора 2, обмотки, состоящей из двух и более изолированных, не связанных электрически проводников 3. В том случае, когда в элетрической машине в работу включены магнитные потоки обоих полюсов индуктора, в состав электрической машины входит корпус индуктора 4, в котором крепятся ферритовые сердечники магнитопровода 2 и внешний ротор 5. См. фиг. 1, 2. Электрическая машина, согласно предлагаемому изобретению, не зависимо от того используются в работе один или оба магнитных потоков индуктора, работает следующим способом. Переменный электрический ток из сети подается на один из изолированных проводников обмотки 3, используемый как контур, генерирующий электромагнитное поле в индукторе асинхронного электродвигателя 2. Возникшее «бегущее» переменное магнитное поле взаимодействует с замкнутым контуром ротора (роторов). В результате чего возникает крутящий момент. В переменном магнитном поле индуктора асинхронногоAn electric machine, according to the invention, consists of a rotor 1, a magnetic circuit of an inductor 2, a winding consisting of two or more insulated, not electrically connected conductors 3. In the case when magnetic fluxes of both poles of the inductor are included in the electric machine, The electric machine includes an inductor housing 4, in which the ferrite cores of the magnetic circuit 2 and the external rotor 5 are attached. See FIG. 1, 2. The electric machine according to the invention, regardless of whether one or both of the magnetic fluxes of the inductor are used in operation, works as follows. An alternating electric current from the network is supplied to one of the insulated conductors of the winding 3, which is used as a circuit generating an electromagnetic field in the inductor of an induction motor 2. The resulting “traveling” alternating magnetic field interacts with a closed circuit of the rotor (rotors). As a result, there is a torque. In an alternating magnetic field of an induction inductor
электродвигателя, совместно с контуром, генерирующим магнитное поле, находятся изолированные, электрически не связанные проводники, выполняющие функцию контуров, генерирующих электрическую энергию. При замыкании этих генерирующих контуров на нагрузку образуется замкнутый контур в переменном магнитном поле. Согласно закону электромагнитной индукции, в данных замкнутых контурах возникнет ЭДС. Так как каждая фаза индуктора предлагаемой электрической машины представляет собой трансформатор с концентрической обмоткой, то для повышения эффективности работы электрической машины можно использовать резонансные явления.an electric motor, together with a circuit generating a magnetic field, are isolated, electrically unconnected conductors that perform the function of circuits that generate electrical energy. When these generating circuits are closed to the load, a closed circuit is formed in an alternating magnetic field. According to the law of electromagnetic induction, EMF will occur in these closed circuits. Since each phase of the inductor of the proposed electric machine is a transformer with a concentric winding, it is possible to use resonance phenomena to increase the efficiency of the electric machine.
