181044. lajstromszámú szabadalom • Csőkalitkás, rövidrezárt forgórészű indukciós motor
3 mindkét végénél annak homlokoldalán túlnyúlnak és e túlnyúló rúdvégeken rövidrezáró szerkezet van, továbbá ahol a rövidrezáró szerkezet és a forgórész homlokoldala közötti rúdszakaszoni legalább a forgórész egyik oldalán minden egyes rotorrúdra egymással villamosán rövidrezárt, mágnesezhető anyagú cső van elhelyezve, ezen csövek falvastagságának és kialakításának megfelelő megválasztásával a motorok előnyös tulajdonságait fokozza, üzembiztonságát növelje. A feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a mágnesezhető anyagból álló, a mágnesezhető anyag indulási mágneses küszöb-telítettségét biztosító falvastagságú csöveket egyoldalún, hoszszanti irányú légréssel látjuk el. A forgórész indítási árama hatására a csövek elérik az ún. mágneses küszöb-telítettséget, és bennük Skin-effektus jelentkezik. Azt találtuk, hogy ha a mágneses telítettségi határt túllépjük, akkor a teljesítménytényező romlik, ha viszont alatta maradunk, akkor tulajdonképpen felesleges tömegek vannak jelen és indokolatlanul nagy helyigény lép fel. A találmány értelmében a felhasznált, illetve alkalmazott csövek megnövelt falvastagságának Skin-effektusa által okozott ellenállásnövelést használjuk ki csőhossz-növelés helyett. A Skin-effektus következtében az áram a teljes csőkeresztmetszet helyett a frekvencia gyökének függvényében csupán a csőfal vastagságának pl. 50 periódusnál 1-1,5 mm-es részét veszi igénybe, így pl. 6 mm-es csőfalnál az ellenállásnövekedés kb. négyszeres lesz, vagyis a csőhossz negyedrésze is elegendő. A csőfalvastagság találmány szerint történő megválasztásával tehát biztosítható, hogy a rotorrudak meghosszabbításának nem kell nagyobbnak lennie, mint a csúszógyűrűs motor forgórészének a kétoldali tekercsfejekből adódó hossztöbblet, vagyis a csúszógyűrűs motor házhosszát nem kell növelni, mégis a hatásfok egyenlő, de jobb is lehet a csúszógyűrűs motorokénál, mivel a horony formára lapított csövek, amelyek az állórészen, attól leválasztva kívül fekszenek, a forgórész melegének nagy részét elszívják, így csökkentik a belső veszteséget. Az elmondottakból következik, hogy a Skin-effektus előnyeinek létrejöttéhez olyan horonyszámot kell választani, amelynél vastagabb falú csövek szükségesek. További előnyhöz jutunk azáltal, hogy a csöveket egyoldalún, hosszanti irányban felhasítjuk. Az így létrejött légrés meghosszabbítja a mágnesezési görbék kezdeti, vízszintesen induló szakaszát. Ezzel beállítható, hogy névleges fordulatszámon ne jelentkezzen gerjesztés, amiből adódik, hogy megszüntethető az üzemi fordulaton esetleg fellépő szlip-többlet. Mint erről már szó volt, a találmány szerinti csőkalickás motornál a rotorrudakat meghosszabbítottuk, a csőkalickának a rudakra húzása érdekében. Hogy a csőkalickás motor hatásfoka ne legyen roszszabb, mint egy csúszógyűrűs motor hatásfoka, az említett rúdhosszabbítás nem nagyobb, mint a csúszógyűrűs motor-forgórész tekercsfejeinek szétvágott kiterítése. A csőkalicka azonban üzemi fordulaton felesleges ellenállástöbbletet ad. Ennek a megszüntetésére úgy járunk el, hogy a csöveknek a tekercsfej felé eső részénél a rotorrudak szigetelését azok külső élén eltávolítjuk. Ezen a módon a csőkalicka a motor névleges fordulatra gyorsulása közben fokozatosan kiiktatódik - leválasztódik — annak következtében, hogy a gyorsulás során fokozatosan létrejövő igen nagy centrifugális erő a rotorrudakat hozzászorítja a csőkalkkához és az említett szigeteletlen részen - felületen - ily módon rövidrezárás jön létre. Ezáltal a rúdáram a további csőrészekben fokozatosan megszűnik és a motor közönséges rövidrezárt motorrá válik. Ez az új módszer — a rúdszigetelésnek az említett helyeken való egyszerű eltávolítása - a leírt rövidrezárási folyamatot teljesen szikramentesen végzi el és a kontaktushelyek is változatlanul jók maradnak, ha a tekercsfej felé eső csővégeket - például galvanizálással rozsda- és korróziómentessé tesszük. A Skin-effektus alkalmazásával így rövid rúdhoszszabbítással elegendő forgórészellenállás-növekedést lehetett elérni és sikerült ily módon kiküszöbölni a rövidrezárt forgórészű indukciós motorok indítási nyomatékgörbéjének kellemetlen bilíenőpontját, ugyanakkor a csövek légrésének megfelelő - kb. 1 mm értékű - megválasztásával a nyomatékgörbe dőlésszögét is változtathatjuk series-ről shunt felé (lásd a 4. ábra c görbéjét). A vastagfalú csőben létrejövő Skin-effektus kihasználásával még további, lényeges előnyökhöz jutunk:- a csöveket a tekercsfejeken kívül lehet elhelyezni, így azok indítási melegedése nem befolyásolja a motor belső tekercselt részét, úgy, hogy pl. belül a motor zárt kialakítású is lehet,- üzemi fordulaton a rotorrudakon elhelyezett csövek nem fejtik ki transzformáló hatásukat, így visszaáll az eredeti kis rotorellenállás, aminek következtében a csövek hidegek, ugyanakkor a rotorrudak hosszabbítása mintegy „kiszívja” a hőt a forgórészből. Ily módon az állórész is kb. 20%-kal hidegebb lesz, ezáltal jól bírja a túlterhelést. Ha veszélyes nagyságú túlterhelés lépne fel, akkor a csövek felhasítása ellenére is beindul a transzformáció, s a motor lassulni kezd. A csövek ekkor megosztják a túlterhelést;- a vastagfalú csövek nagy hőkapacitást biztosítanak sűrű induláshoz, nehéz induláshoz. A találmányt a továbbiakban annak egy példaképpeni kiviteli alakja kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, melyek közül:- az 1. ábra vázlatosan, félig hosszmetszetben mutatja a példaképpeni kiviteli alak felépítését,- a 2. ábrán a felhasított cső látható, réæben hosszmetszetben,- a 3. ábránkon a 2. ábra szerinti cső keresztmetszetét mutatjuk be,- a 4. ábra a találmány szerinti motor terhelési nyomaték-görbéjét tünteti fel a fordulatszám függvényében,- az 5. ábránk a találmány szerinti motor csöveinek teljesítményfelvételét mutatja, a rotorrudak áramának függvényében. Rátérve az 1. ábrára, az ott bemutatott rövidrezárt forgórészű indukciós motornál az - 1 - rotor-S !0 15 20 25 seas 40 45 50 55 60 65 2
