193143. lajstromszámú szabadalom • Szabályzott mágneses fluxusú, változtatható fordulatszámú villamosgép
193143 és az A fázisnak az árama van ábrázolva, és a szabályozó tekercselésnek a feszültsége, valamint a B’ fázis árama van ábrázolva, tekintettel arra, hogy ezek a tekercsek vannak fizikailag egymással szemben. A 36 vektor jelzi az A fázis főtekercselése feszültségét, míg a 38 vektor az A fázis tekercselésének áramát tünteti fel terhelésmentes esetben. Amint a terhelés növekszik, az áram 38 vektora a 40 helyzetbe változik, amely egy túlterhelt állapotot ábrázol. A szabályos terhelés a 38 vektor és 40 helyzet közötti helyzetben van; de ezt a rajzon nem tüntettük fel. A B fázis szabályozó tekercselés 42 vektora a tekercselésen lévő feszültséget tünteti fel, amely az A fázis feszültségéhez képest 120° fázistolásban van. Terhelésmentes esetben az áram gyakorlatilag fázisban van a 38 vektorral, amint azt a 44 vektor mutatja. Ideális esetben a »fázisban« meghatározás azt jelentené, hogy egyáltalán nincs fáziskülönbség, és ily módon egy motor közel terhelésmentes üzemben működne hatásosan. A jelen vonatkozásban a »fázisban« meghatározást szélesebben kell értelmezni magára a motorra vonatkozóan. A találmány előnyös kiviteli alakjainál ez a szög 0° és 60° között van. Előnyösen azonban kisebb, mint 45°, amely közel terhelésmentes és üzemi terhelés közötti tartományban állna be. Ilyen motor kombinálná a jó, közel terhelésmentes karakterisztikákat és a jó, teljes terhelésű karakterisztikákat. Ha a fázisban lévő szögtartomány nagyobb lenne 60°-nál, akkor a terhelésmentes karakterisztikák leromlanának; de a túlterheléses feltételek mellett a hatásfokok megjavulnának. Az 5. ábrán példaként a fázisban lévő szögkülönbséget 67,8°-ra választottuk terhelésmentes üzemnél. Amint a későbbi táblázatból látható, amely az ábrázolt motorra vonatkozik, az 5. ábra áramviszonyai mellett az optimális hatásfok 25 %-os túlterhelésnél jelenik meg. Ha optimális hatásfok a követelmény, például 50 % túlterhelésnél, akkor azt a kis terheléshez tartozó fázisszöget, amelyet fentebb 67,8°-ban állapítottunk meg, ennél nagyobbra kellene választani. Amint a terhelés növekszik, a fázis sietés szöge az Ia 1b áram között a 46 vektor helyzetébe változik, és az áramok egymáshoz képest nem lesznek fázisban. Ez a szög megközelíti, de nem éri el a 180°-ot, és ily módon az 1a és Ib áramok vektoriális összege lecsökken. Ebben az esetben a motor teljesítménytényezője növekszik, amint a motor az üzemi terhelést felveszi. Hasonló vektoriális ábrázolás és vektorváltozások mutathatók be más, szomszédos fázisokban is, nevezetesen a B és C\ valamint a C és A’ fázisokban. Ez az optimalizált fluxus úgy érhető el, hogy az A és B\ illetve B és C’, valamint C és A’ fázisok tekercseléseit egymással oly módon helyezzük el szomszédosán, amint az a 3. és 4. ábrán látható, továbbá ezekbe a tekercsekbe az 5. ábra kapcsán ismertetett 8 13 és ábrázolt áramokat vezetjük, annak érdekében, hogy az A és B’, B’ és C\ valamint C és A’ fázisok szomszédos tekercseiben a fluxusokat előállítsuk. A fluxust optimalizáltuk különleges terhelési viszonyokra, amint az látható az U és Ib áramok vektoriális helyzetéből. Ez viszont minimalizálja a különleges terhelésekhez tartozó vonaláramot. Ily módon a fluxus szabályozása minimalizálja a szükséges vonaláramokat különleges terhelési viszonyoknál. összehasonlításképpen, egy hagyományos motornál a fluxus viszonylag független a terheléstől, és ezért a vonaláram gyakorlatilag független a terheléstől, és ily módon kis különbség van a terhelésmentes és a teljes terhelésű állapotok között. A találmány szerint azonban a fluxus sokkal inkább terhelésfüggő, és ezért kisebb terheléseknél a vonaláram is kisebb, ami nagyobb hatásfokot eredményez a motor teljes működési tartományában, és nem csupán a névleges terhelésnél. Következésképpen, a találmány szerinti motor egyrészről jobb hatásfokú és magasabb a teljesítménytényezője, egy jóval szélesebb tartományon keresztül, mint az korábban lehetséges volt, és ezen túlmenően változtatható fordulatszám karakterisztikával rendelkezik. Azt is felismertük, hogy a motor névleges terhelése felett is jobb hatásfokkal tud működni, mint az korábban lehetséges volt. Egy ilyen túlterheléses állapotban az Ib áram vektoriális változása olyan, hogy a 46 helyzetből a 48 helyzetbe változik. Ebben a pontban a vektoriális eltolódás helyzete azUéslà áramok között kevéssel 180° alatt van; nagyobb a teljesítménytényező és kedvezőbbek a működési feltételek. Megvizsgáltunk egy Wanlass motort, amelynek a típusa A18D2 modell F = 4427, amely egy háromfázisú, egy lóerős, 230 V-os, és névleges terhelésnél 1755 fordulat/perces motor, amelynek a billenőnyomatéka 2,04 méterkilogramm, és amelyről az alábbi adatokat kaptuk. Az egyes főtekercsekkel sorba 10 .Æ-os kondenzátort kapcsoltunk. Kis terhelésnél a motor kimenő teljesítménye kereken mintegy 42 W, a főtekercsek mintegy 510 W teljesítményt vettek fel, míg a szabályozó tekercsek mintegy 390 W-ot tápláltak vissza a rendszerbe. A teljes hatásfok mintegy 35,4 % volt. 250 W leadott teljesítménynél a főtekercsek 504 W-ot vettek fel, míg a szabályozó tekercsek 174 W-ot tápláltak vissza a rendszerbe, amelyből a teljes hatásfok 76,8 %-ra adódik. Névleges terhelésnél a főtekercsek 479 W-ot vettek fel, és a szabályozó tekercsek megváltoztatták szerepüket oly módon, hogy teljesítménygenerátorból teljesítményfogyasztókká váltak, és valójában 368 W-ot vettek fel, amellyel a teljes hatásfok mintegy 87,3 %-ra adódott. Amint a 14 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 30 65
