ТРЕХФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПУСКОВОЙ РЕЗИСТОР Российский патент 1995 года по МПК H02P1/26 H02P1/34 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к пускорегулировочным устройствам, применяемым для асинхронных двигателей с фазным ротором.

Известен пусковой индукционный резистор, применяемый для пуска асинхронных двигателей, состоящий из трех обмоток и магнитопровода, выполненного в виде полых ферромагнитных цилиндров, размещенных по окружности внутреннего диаметра обмотки, соединенных с помощью двух ферромагнитных пластин [1]
Такой резистор из-за малой глубины проникновения электромагнитной волны в ферромагнитный сердечник, насыщения металла, наличия магнитных потоков, замыкающихся по воздуху, имеет довольно сложную конструкцию и завышенные габариты, что приводит к повышенному расходу медного провода и низкой технологичности изготовления. Привод, работающий с такими пусковыми устройствами, часто имеет неудовлетворительные характеристики из-за перечисленных выше причин.

Известен пусковой индукционный реостат, магнитопровод которого выполнен из трех пар полых ферромагнитных цилиндров, причем каждая пара состоит из сплошного полого внутреннего цилиндра и полого наружного цилиндра с регулируемой щелью в стенке, через которую в полость цилиндра проникает электромагнитная волна. Снаружи каждой пары цилиндров размещена обмотка из неизолированного провода [2]
Однако в этой конструкции существуют магнитные потоки, замыкающиеся по воздуху, поэтому габариты реостата велики и он имеет довольно сложную конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является индукционный резистор, магнитопровод которого выполнен из двух ферромагнитных пластин, между которыми расположены три пары соосно расположенных ферромагнитных полых цилиндров, причем три внутренних цилиндра каждой пары соединены между собой с торцов ферромагнитными пластинами, внешние цилиндры каждой пары цилиндров выполнены сплошными и соединены между собой ферромагнитными перемычками, а обмотки расположены между каждой парой ферромагнитных цилиндров.

Недостатками этого резистора являются его сложная конструкция, практически неосуществимая в условиях массового производства, низкие функциональные возможности, не позволяющие использовать реостат на механизмы различного назначения (подъема, передвижения, поворота, продолжительности режима работы, т. е. вентиляторы, компрессоры, дробилки и т.д.), а также большие габариты и расход обмоточного провода.

Целью изобретения является улучшение технологичности изготовления при обеспечении заданных характеристик, расширение функциональных возможностей, а также уменьшение габаритов индукционного резистора и расхода медного обмоточного провода.

Цель достигается тем, что в трехфазном пусковом индукционном резисторе, содержащем две части магнитопровода с расположенными между ними тремя полыми ферромагнитными цилиндрами, обмотки, намотанные на каждом цилиндре, верхняя часть магнитопровода выполнена из двух стальных полос, его нижняя часть из двух уголков, а обмотки выполнены сплошными в один ряд с несколькими отпайками в виде петли, количество витков обмоток оптимизировано и рассчитывается по формуле
W
(1) где W число витков обмотки;
ΔP_ир полные активные потери мощности в момент пуска в индукционном реостате, Вт;
I_рп пусковой ток ротора, А;
ρ удельное сопротивление меди, ;
D_н наружный диаметр цилиндра, м;
a толщина обмоточного провода с изоляцией, м;
S сечение обмоточного провода, мм²;
ΔР_уд удельные потери в стали, ;
σ_л линейная плотность стали, ;
b_пр высота витка проводника обмотки, м;
На чертеже изображен предлагаемый индукционный резистор.

Индукционный резистор состоит из трех полых ферромагнитных цилиндров 1, на которых находятся обмотки 2, выполненные сплошными с несколькими (от трех до шести) отпайками 3. Цилиндры 1 соединены между собой верхней 4 и нижней 5 частями магнитопровода, образуя магнитную цепь. Верхняя часть магнитопровода выполнена в виде двух стальных полос, к которым крепятся верхние фланцы 6, приваренные к цилиндрам 1, а нижняя часть магнитопровода выполнена в виде двух уголков, к которым крепятся нижние фланцы 7, приваренные к цилиндрам 1.

Резистор работает следующим образом.

При пуске асинхронного двигателя через обмотки 2 пускового индукционного резистора протекает переменный ток, частота которого уменьшается при увеличении скорости двигателя. С изменением частоты тока ротора автоматически уменьшается его комплексное (т.е. полное) сопротивление. Активная часть комплексного сопротивления индукционного реостата состоит из сопротивления обмоток и эквивалентного сопротивления потерь активной мощности на электромагнитные процессы (перемагничивание и вихревые токи). Эквивалентное сопротивление потерь активной мощности является определяющим и уменьшается с уменьшением частоты тока ротора, т.е. увеличением числа оборотов электродвигателя.

Величина эквивалентного сопротивления в предлагаемом индукционном резисторе определяется числом витков обмотки каждой фазы и диаметром трубы с заданной маркой стали, исходя из величины пускового тока, равного 1,5-2,5 номинального тока ротора.

Принимая во внимание эти условия, в предлагаемом резисторе оптимизировано количество витков обмоток в зависимости от определенного типа двигателя, которое рассчитано по формуле (1).

За счет оптимизации количества витков обмоток значительно (на 10-15%) снижен расход обмоточного медного провода и уменьшена высота (на 15-20%) индукционного резистора. Оптимизация параметров и конструкции резистора, применение обмоток с несколькими отпайками позволяют улучшить технологичность изготовления при обеспечении заданных характеристик и обеспечить массовое производство резисторов, а также расширяет функциональные возможности резистора за счет возможности использования его для двигателей с разной мощностью и механизмов различного назначения, поворота, а также для пусковых аппаратов механизмов продолжительного режима работы (вентиляторов, компрессоров, дробилок, прокатных станов и т.д.).

Использование: в электротехнической промышленности, в частности в пускорегулирующих устройствах. Сущность изобретения заключается в том, что устройство состоит из трех полых ферромагнитных цилиндров 1, на которых размещены обмотки 2, выполненные сплошными с несколькими отпайками 3. Цилиндры соединены между собой верхней 4 и нижней 5 частями магнитопровода. Верхняя часть магнитопровода выполнена в виде двух стальных полос, к которым крепятся верхние фланцы 6, а нижняя часть магнитопровода выполнена в виде двух уголков. Количество витков оптимизировано и рассчитывается по формуле, указанной в описании изобретения. 1 ил.

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПУСКОВОЙ РЕЗИСТОР, содержащий две части магнитопровода с расположенными между ними тремя полыми ферромагнитными цилиндрами, обмотки, намотанные на каждом цилиндре, отличающийся тем, что верхняя часть магнитопровода выполнена из двух стальных полос, его нижняя часть из двух уголков, а обмотки выполнены сплошными в один ряд, с несколькими отпайками в виде петли, причем число витков обмоток w оптимизировано и связано с наружным диаметром цилиндра, толщиной и сечением обмоточного провода, а также высотой витка обмотки следующей зависимостью:

где ΔP_ир полные активные потери мощности в момент пуска в индукционном резисторе, Вт;
I_рп пусковой ток ротора, А;
ρ удельное сопротивление материала обмотки, Ом · м/мм;
D_н наружный диаметр цилиндра, м;
a толщина обмоточного провода с изоляцией, м;
S_пр сечение обмоточного провода, мм²;
DP_уд удельные потери в стали, Вт/кг;
σ_л линейная плотность стали, кг/м;
b_пр высота витка провода обмотки, м.