193143. lajstromszámú szabadalom • Szabályzott mágneses fluxusú, változtatható fordulatszámú villamosgép
193143 1 A találmány tárgya többfázisú villamos gép, úgymint motor és generátor. A találmányt motorok, különösen háromfázisú motorok kapcsán ismertetjük, amelyekre azonban a találmány nem korlátozódik. A jelenleg ismert indukciós motorok használatát korlátozza, hogy azok fordulatszámát a váltakozó feszültségforrás rögzített értékű frekvenciája határozza meg, és nem könnyű ezen motorok fordulatszámának változtatása ennek a frekvenciának a változtatásával. Az indukciós motorok állórészét tápláló váltakozó feszültségforrások frekvenciájának változtatására bonyolult és költséges áramkörök léteznek, amely áramkörök az áramforrás és a motor tekercselése közé vannak beiktatva. Ismeretes, hogy ezeknek a motoroknak az állórészét viszonylag tisztán szinuszos jelalakkal kell táplálni annak érdekében, hogy jó hatásfokú működést érjenek el. Ezt a követelményt kielégítő áramkörök, különösen nagy teljesítményű gépek esetén, szintén bonyolultak és költségesek. Az elektromos energiát jobb hatásfokkal lehet hasznosítani oly módon, ha a terhelési követelményeknek megfelelően változtatható fordulatszámú motort alkalmaznak, szemben egy olyan motorral, amely viszonylag állandó fordulatszámon vagy fordulatszámokon vagy más, állandó körülmények között működik a terhelés követelményeitől függően. Az indukciós motorok másik hátránya abban van, hogy azok nagymértékű leterhelése esetén a motor lelassulásakor túláramot vesznek fel, amely áram a motor leégését okozza, hacsak a motor nincs külső berendezésekkel megvédve. Az ilyen motoroknak nagy letörési nyomatéka kell legyen az üzemi fordulatszámhoz tartozó nyomatékhoz képest annak érdekében, hogy a motor károsodását megakadályozzuk, a motor túlterhelése következtében, ami viszont azt eredményezi, hogy a fluxust a normális üzemhez tartozó optimális értéktől eltérő értéken kell tartani. Ezt a viszonylag alacsony, a normális üzemhez tartozó fluxust a bemeneti feszültség-változások is szükségessé teszik. Mivel a fluxust viszonylag alacsony szinten kell tartani, a motor méretét gyakorlatilag nagyobbra kell választani, mint az elméletileg szükséges ideális motor méreteit annak érdekében, hogy az előírt kimeneti teljesítményt kapják. A hagyományos indukciós motorok egy további problémája a nagy indítási áram. Kis terheléseknél ez nagyobb fluxust okoz annál, mint amennyi ténylegesen szükséges a hatásos működéshez ilyen terhelések esetén. EgyAuég további nehézség abban van, hogy a motor futását a teljes normális terhelés tartományára kell méretezni annak érdekében, hogy nagy teljesítmény-tényezőt biztosítsanak, és egyidejűleg, hogy nagy indítási nyomatékot és nagy letörési nyomatékot biztosítsanak különleges alkalmazások igényeinek kielégítésére. 2 2 A jelen találmány a villamos gépeknek a fentiekben ismertetett hátrányait kiküszöböli vagy csökkenti oly módon, hogy az állórész tekercselésével sorosan egy kondenzátor van kapcsolva, amely egy soros áramkört határoz meg. A főtekercseléshez csatlakozik egy kapcsolóeszköz, amelyét egy külső gyújtóáramkör jele vezérel, amellyel a kondenzátoron és a főtekercsen keresztül szekvenciálisán ellenkező irányú áram folyik. A kapcsolóeszközt, a kondenzátort és tekercseket egy egyenáramú feszültségforrásról tápláljuk, amely egyeníeszültséget a soros áramkör és a kapcsolóeszköz a főtekercsen megjelenő megvágott váltakozó négyszögjellé alakít át. A váltakozó négyszögjel frekvencia-változását a külső gyújtóáramkör frekvenciájának változtatásával érjük el, amely gyújtóáramkör jele előnyösen diszkrét impulzusokból áll. A találmány szerinti villamos gép egy olyan rendszert biztosít, amelyben az állórész mágneses fluxusát a kívánt terhelési viszonyok mellett optimális szinten lehet tartani. Ezen túlmenően a rendszer lehetővé teszi, hogy a forgórészben az áram szintén optimális amplitúdójú legyen a szükséges terhelési viszonyok mellett, szemben a hagyományos indukciós villamos motorokhoz képest. A motor mágneses anyagának adott mennyiségével a nyomaték és a teljesítmény optimális értéken tartható. Egy többfázisú motorban egy mágneses magra többfázisú állórész főtekercselés van felvive, a tekercselés több tekercsből áll, és valamennyi tekercs egy fázishoz van rendelve. A kondenzátorok a hozzájuk tartozó főtekercsekkel és velük sorbakapcsolt kondenzátorokkal együtt bemeneti csatlakozókra vannak kötve. A kapcsolóeszköz a főtekercs és a kondenzátor által alkotott soros áramkörrel sorba van kapcsolva valamennyi fázisban, és azt egy olyan külső gyújtóáramkör vezérli, amely diszkrét impulzusokat állít elő meghatározott frekvenciával, miáltal szekvenciálisán ellenkező irányú áram folyik, a kondenzátor és a főtekercs szekvenciálisán váltogatja az áram irányát, miáltal egy váltakozó feszültségű áramforrást alkot. Egy háromfázisú motornál a külső gyújtóáramkör gyújtóimpulzusai az egyes fázisokban egymáshoz képest 120°-os intervallumokban jelennek meg; ily módon egy háromfázissal táplált váltakozó áramú gépet alkot. A motor fordulatszámát úgy lehet változtatni, hogy a külső gyújtóáramkör impulzusainak frekvenciáját változtatjuk. A külső gyújtóáramkör tápáramforrása egy egyenfeszültségíorrás vagy egy hagyományos háromfázisú feszültségforrás lehet, amelynek jelét egyenirányítjuk, vagy egy egyfázisú tápáramforrás lehet megfelelő egyenirányítóval kiegészítve. Az egyes fázisokhoz egy szabályozó tekercselés tekercsei is tartoznak, valamennyi fázis 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
