Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М 66375

Класс 21%:19о2

- *Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Заре-иецировано в &сро изобретений Госплана СССР

Е, С, Каплан

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Заявлено 3 апреля 1941 года в Наркоиалектропром за N2 42336 (305743) Опубликовано 30 июня 1946 r.

Известны асинхронные двигатели, допускающие пуск со стороны статора методом автоматического при пуске изменения параметров обмотки ротора (активное и реактивное ее сопротивление).

Это изменение обычно осуществляетсяя введением на период пуска в обтекаемую током цепь обмотки ротора встроенных активных сопротивлений — колец. Благодаря особенностям конструкции и характеру включения первичных обмоток этих двигателей, встроенные в цепь вторичных оомоток сопротивления в нормальном режиме работы двигателя током не обтекаются.

Двигатели подобного рода, выполненные по П схеме Бушер о (сдвоенные двигатели) и по схеме

Гонсу (изложенной в описании германского патента М 280052}, обладают повышенными значениями начальных моментов при пониженной кратности начальных (пусковых) значений тока.

К недостаткам этих двигателей следует отнести конструктивную усложненность ротора, обусловленную необходимостью обеспечить хороший электрический контакт между обмоткой и встроенными сопротивлениями во многих точках. Кроме того в этих двигателях встроенные сопротивления не образуют условий для быстрого и равномерного рассеивания выделяемого в них при пуске джоулева тепла. Наконец, в двигателях по схеме Бушеро наличие двух статоров также усложняет их конструкцию.

В предлагаемом двигателе, имеющем те же пусковые свойства, выделение тепла происходит не только в лобовых, но и в пазовых частях отдельных элементов обмотки ротора, причем одностаторная конструкция обеспечивает достаточную простоту.

Подобно известным двигателям этого рода, предлагаемый асинхронный двигатель имеет статор с двумя многофазными обмотками, расположенными на разных зонах окружности статора, и один ротор с двумя системами последовательно включенных обмоток, образующих общую короткозамкнутую цепь. Осооенностью предлагаемой конструкции подобного двигателя является снабжение ротора системой пусковых короткозамкнутых

М 66575 обмоток с шагом, равным полюсному делению или несколько меньшим такового.

Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на фиг. 1 которого показана схема

„зонального" расположения обмоток двигателя, на фиг. 2 — об;цая электрическая схема двигателч, на фиг. 3 и 4 — эквивалентные схемы, поясняющие работу двигателя, на фиг. 5, 6, 7 и 8 — схемы обмоток.

В предлагаемом двигателе в одном кольцевом статоре K;IK бы совмещено несколько дуговых статоров; наиболее удооно оомотку каждого дугового статора выполнить на одну пару полюсов.

B e ;åðà -:à фиг. 1 показан двигатель на 2р=4. Конструктивное исполнение обмоток статора показано на фиг. .

Статорные обмотки 1,1 {фиг. 2) могут быть включаемы незавкс::.. о друг от друга. Вторичные (роторные) обмотки каждого составля:ощего двигателя имеют две эле„;трические цепи: короткозамкнутую цепь пусковой обмотки 2 и замыкающуюся на соответствующую обмотку другого составляющего двигателя цепь обмоток 3 — 3.

Принцип пуска предлагаемого двигателя уясняется из экзквалентных ему схем соедкненкя трансформаторов по фиг. 3 и 4 (показана одна фаза).

При расположении вторкчнь1х обмоток 2 и 3 в различных га;ах ротора (в этом случае можно с-.итать коэфициент магнитной связи обмоток практически равным нулю) аналогичная трансформаторная схема для четырехполюсного двигателя показана на фиг. 3. Схема состоит из четырех железных сердечников, двух первичных обмоток 1 — 1, двух короткозамкнутых обмоток 2 — 2 и двух последовательно соединенных обмоток

3 — 8.

При согласованном включении обеих первичных обмоток 1 — 1 (т. е. таком включенки, при котором направления э.д.с. в обмотках

8 — 3 совпадают, как это показано сплошными стрелками) все вторпчные обмотки оказываются замкнутыми накоротко. Такое вклю чение соответствует нормальному включению ооеих обмоток 1 — 1.

Пуск однако осуществляется не с помощью согласованного включения, а методом противовключения.

При противовключении обеих первичных обмоток по схеме фиг. 3 (т. е. таком включении, при котором направления э.д.с. в обмотках 3 — 3 противоположны, как показано пунктирными стрелками), достигаемом переключением концов одной из обмоток 1, оказываются включенными накоротко только лишь обмотки 2 — 2.

Такая схема включения соответствует включению двух составляюгцих двигателей при условии взаимного сдвига магнитных полей на ЯО эл. градусов. По цепи 8 — 8 протекает только лишь разностный ток. Если обе обмотки 8 — 8 одинаковы по конструкции, они током совершенно не обтекаются.

Таким образом количество обтекаемых током вторичных ветвей уменьшается, что равнозначно увеличеrIHIO co 0T p eHH BTOpH iflOA цепи.

При изменении тем или иным способом угла сдвига фаз э.д,с. в обмотках 3 — 8 представляется возможным также менять величину приведенного к первичной обмотке сопротивления вторичных цепей.

Изменение угла сдвига фаз э.д.с. достигается одним из известных способов, например, потенциалрегуляторогл и пр.

Пуск двигателя производится переводом включения статорных обмоток с положения противовключения в согласованное включение (перевод, в зависимости от применчемого метода, может быть постепенный или скачкообразный).

Возможен также и более примитивный, однако практически в ря* де случаев удовлетворительный пуск двигателя путем раздельного включения оомоток 1 — 1.

Так например, при включении в сеть левой обмотки 1 ток ощутительной величины обтекает только

М 66576 соответствующу!о ей левую обмотку 2. Правая обмотка 2 током не обтекается. По цепи 3- 3 будет проходить ток незначительной величины вследствие того, что правая обмотка 3 представляет собой дроссель, обладающий большим реактивным сопротивлением. При таком начальном включении приведенное к первичной обмот!:е сопротивление вторичной обмотки будет велико. В асинхронном двигателе (фиг. 1 и 2) с многоцепными обмотками такое увеличение сопротивления вторичной обмотки при пуске повлечет за собой уменьшение пусковых токов.

При применении метода пуска путем раздельного включения обмоток статора, в меру разворачивания ротора, в образовании крутящего момента начинает принимать участие также обмотка 3, так как с уменьшением частоты скольжения ее индуктивное сопротивление падает. Это обстоятельство отражается положительно на уменьшении скачка тока при включении второго составляющего двигателя после разворота ротора, а также на ускорении времени пуска, а следовательно, и на уменьшении, количества выделяемого в обмотках в процессе пуска тепла.

:Для увеличения пускового момента- обмотки 2 — 2 должны быть выполнены из материала с большим, чем медь, удельным сопротивлением (например, из бронзы) или иметь сравнительно меньшее сечение (с точки зрения рассеивания тепла последнее менее приемлемо); независимо от указанного для уменьшения потоков рассеяния, а следовательно, также и реактивного сопротивления пус:овой обмотки 2 — 2, последняя должна быть расположена в неглубоких (мелких) пазах. Обмотка 3 — 3 может быть расположена в более глубоких пазах.

Вторичные обмотки 2 — 2 и 3 — 3 могут быть выполнены как фазными (Фиг. 2), так и в виде беличьих клеток, или комбинированными из того и другого вида обмоток; во всех случаях обмотки замкнуты на себя и контактных колец не имеют.

При расположении обеих обмо= ток в общих пазах принцип их

pQU0TI I уясняется из аналогичной тра нсформаторно и схемы по фиг. 4, в соответствии с которой обмотки

2 и 3 каждого из составляющих двигателей имеют общую магнитную систему (т. е. коэфициент магнитной связи практически .ра-. вен единице).

При пуске методами противовключения или раздельного включения подооные обмотки образуют: особые условия, повышающие доб- ротность пуска (т. е. отношение пускового момента к пусковому току).

Для примера ниже рассмотрен пуск методом противовключения..

Для упрощения выяснения принципа дейстзия принято, что обмотки 2 и 3 в конструктивном отношении (за исключением схемы соединения) вполн. идентичны.

В рассмотренной выше схеме по, фиг. 3 в пусковом режиме увели-чиваются приведечные значения как активного, так и реактивногосопротивления вторичной обмотки.

При расположении обмоток в общих пазах, что аналогично схемесовершенной магнитной связи по фиг. 4, увеличивается только активное сопротивление (в два= раза), в то время как реактивное сопротивление остается неизменным (так как при равном количе; сгве витков в нескольких ветвях: вторичной обмотки активное сопротивление последней зависит. от количества включенных ветвей, а, реакгивное сопротивление †толь лишь or второй степени количест-, ва витков каждой из составляю-: щих ветвей).

Вследствие указаниого увеличение добротности пуска при нахождении оомоток в общих пазах может быть достигнуто без применения особых, указанных выше, кон труктивных форм пазов и повышения удельного сопротивления проводников пусковой обмотки 2.

Наличие в описанных выше известных двигателях двух корпусов усложняет их конструкцию.

Предлагаемый двигатель выполняется по типу однокорпусных с

„зональным" (фиг. 1) расположением обмоток по окружности маш ины.

Выполнение многоцепных роторных обмоток для однокорпусных двигателей видно на фиг. 6, 7, 8 (и оказана одна фаза магнитно связанных обмоток). Ширина катушки во всех случаях принята равной полюсному делению (возможно также выполнение обмоток с укорочением шага).

На фиг. 6 показана двухслойная обмотка на 2р=4, состоящая из короткозамкнутых катушек или стержневых секций; на фиг.

7 и 8 изображены двухце нные двухслойные обмотки (на фиг. 7— с осями катушек, сдвинутыми на полюсные деления, на фиг. 8 — с совмещенными осями). Как и в схемах на фиг. 2, 3, 4 индексом 2 отмечены пусковые обмотки, а индексом 3 †окружн обмотки, В роторе, выполненном по фиг. 6, Все катушки при пуске попеременно принимают участие в îáðàзовании вращающего момента. И в данном случае пуск может быть осуществлен методом противовключения или методом раздельного включения.

Между обмотками, выполненными по фиг. 6, с одной стороны, и по фиг. 7 и 8, с другой, существует та принципиальная разница, что при возбуждении одной дуги статора в образовании вращающего момента и токораспределении в роторе принимают участие в первом случае около половины находящихся в зоне действия возбужденной дуги сторон роторных катушек, а во втором случае †около четверти сторон катушек; вследствие указанного пусковой ток к пусковой момент во втором случае будут соответственным образом меньше, нежели в первом.

Пусковая обмотка (в отличие от окружной, которая при всех условиях должна иметь фазное исполнение) может также быть выполнена в виде беличьего колеса.

При пуске методом раздельного включения отдельных дуговых обмоток многополюсного статора возможно, во избежание односторонних динамических ударов при пуске, осуществление последнего с помощью включения двух (или большего четного числа) диаметрально противоположных дуг, образующих в момент пуска не односторонний вращательный момент, а пару сил.

Предмет изобретения

1. Асинхронный двигатель со статором, имеющим две отдельные многофазные обмотки, расположенные на разных зонах окружности статора, и с одним ротором, имеющим две системы последовательно включенных обмоток, образующих короткозамкнутую цепь, отличающийся тем, что.ротор снабжен системой пусковых короткозамкнутых обмоток с шагом, равным полюсному делению или несколько меньшим такового.

2. Способ управления двигателем по и, 1, отличаю щи Йся тем, что, с целью устранения динамического удара от одностороннего воздействия начального вращающего момента, при пуске одновременно включают диаметрально-противоположно расположенн ы е об м отк и статора. № бб575

Фиг. 1

Фиг. 2

Г 1„

Фиг. 3

Фиг. 4

Фиг. 5

Фиг. 6

Фиг. 7

Фиг. 8

1

Теки. редактор Г. Ф. Соколова

Отв. рьдактор В. Н. Костров

Типография Госплгниздата им. Воровского, Калуга

А01662. Подписано к пе гати 9/П1-1948 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 7