ТРЕХФАЗНЫЙ ПУСКОВОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ РЕЗИСТОР Российский патент 1997 года по МПК H02P1/26 H01F27/28 

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

Известен трехфазный пусковой индукционный резистор, содержащий три пары соосно расположенных ферромагнитных полых цилиндра, соединенных ферромагнитными перемычками, обмотку, расположенную между каждой парой ферромагнитных цилиндров [1]
Недостатком этого устройства является большая длина ярма, что приводит к увеличению габаритов и веса устройства.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехфазный пусковой индукционный резистор, состоящий из четырех соосно расположенных цилиндров и трех размещенных между ними фазных обмоток. Цилиндры закрыты ярмами в виде ферромагнитных колец [2]
Недостатками этого устройства являеюся несимметрия трехфазной магнитной цепи и разная длина витка фазных обмоток. Обмотка, намотанная на цилиндре меньшего диаметра, имеет меньшую длину витка, чем обмотка, намотанная на цилиндре большего диаметра. Следовательно, при равном числе витков фазные обмотки имеют разное электрическое сопротивление. Если сделать обмотки с равным электрическим сопротивлением, то они будут иметь разное число витков, а фазные магнитопроводы будут иметь разную степень насыщения, что приведет к неравенству эквивалентных фазных сопротивлений устройства. Это ухудшает работу асинхронного двигателя.

Предлагаемый трехфазный пусковой индукционный резистор содержит магнитопровод, состоящий из шести полых соосно расположенных ферромагнитных цилиндров и соединяющих их ферромагнитных ярм в виде колец, на каждом из цилиндров размещена обмотка, причем первая обмотка размещена на цилиндре наименьшего диаметра, вторая на цилиндре большего диаметра, третья обмотка - на цилиндре еще большего диаметра, четвертая обмотка на цилиндре еще большего диаметра, пятая обмотка на цилиндре еще большего диаметра, шестая обмотка на цилиндре еще большего диаметра, конечный вывод первой обмотки соединен с конечным выводом шестой обмотки, конечный вывод второй обмотки соединен с конечным выводом пятой обмотки, конечный вывод третьей обмотки соединен с конечным выводом четвертой обмотки.

При таком расположении и соединении обмоток общая длина намотки одинакова для всех трех фаз устройства при равном числе витков во всех обмотках, напряженность магнитного поля на поверхности всех цилиндров одинакова. Поэтому индукционный резистор имеет одинаковое сопротивление во всех трех фазах.

На чертеже изображен трехфазный пусковой индукционный резистор.

Трехфазный пусковой индукционный резистор состоит из полого ферромагнитного цилиндра 1 малого диаметра, на котором размещена одна обмотка 2, сверху нее надет полый ферромагнитный цилиндр 3 большего диаметра, на котором размещена вторая обмотка 4, сверху нее надет полый ферромагнитный цилиндр 5 еще большего диаметра, на котором размещена третья обмотка 6, сверху нее надет полый ферромагнитный цилиндр 7 еще большего диаметра, на котором размещена четвертая обмотка 8, сверху нее надет полый ферромагнитный цилиндр 9 еще большего диаметра, на котором размещена пятая обмотка 10, сверху нее надет полый ферромагнитный цилиндр 11 еще большего диаметра, на котором размещена шестая обмотка 12. Все цилиндры имеют равную длину и соединяются с торцов двумя ферромагнитными кольцами 13 и 14. Конечный вывод первой обмотки 2 соединен с конечным выводом шестой обмотки 12, конечный вывод второй обмотки 4 соединен с конечным выводом пятой обмотки 10, конечный вывод третьей обмотки 6 соединен с конечным выводом четвертой обмотки 8. Соединенные последовательно обмотки 2 и 12 образуют первую фазную обмотку трехфазного индукционного резистора, обмотки 4 и 10 вторую фазную обмотку, обмотки 6 и 8 его третью фазную обмотку. Начальные выводы обмоток 8, 10 и 12 соединены в общую точку, а начальные выводы обмоток 2, 4 и 6 предназначены для подключения к трехфазной обмотке ротора асинхронного двигателя.

Индукционный резистор работает следующим образом.

При пуске асинхронного двигателя через фазные обмотки 2 и 12, 4 и 10, 6 и 8 трехфазного индукционного резистора протекает переменный ток, частота которого уменьшается при увеличении скорости двигателя. Толщина стенок ферромагнитных цилиндров 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 должна быть не менее, чем глубина проникновения поля в массивный ферромагнитный магнитопровод при частоте тока неподвижного ротора. С изменением частоты тока ротора изменяются индуктивное и активное сопротивления индукционного резистора, что позволяет осуществлять плавный пуск асинхронного двигателя.

В данной конструкции все обмотки имеют равное число витков. Обмотки имеют следующие радиусы витков однослойной обмотки в порядке возрастания: первая обмотка 2 R, вторая обмотка 4-R+Δ, третья обмотка 6-R+2Δ, четвертая обмотка 8-R+3Δ, пятая обмотка 10-R+4Δ, шестая обмотка 12-R+5Δ, где D толщина стенки полого ферромагнитного цилиндра вместе с изолирующим материалом одинакова для всех цилиндров.

Обмотки соединены попарно: первая 2 шестая 12, вторая 4 пятая 10, третья 6 четвертая 8. Общая длина обмоточного провода у фазных обмоток индукционного резистора, имеющего по n-витков на цилиндре:
первая шестая
вторая пятая
третья четвертая

Общее количество витков и длина обмоточного провода одинакова у всех фазных обмоток, поэтому они имеют одинаковое сопротивление.

Поскольку все цилиндры имеют одинаковую длину и одинаковую толщину стенок, то с учетом соотношений (1), все три фазных магнитопровода имеют одинаковую массу и одинаковую поверхность, через которую вглубь массивного магнитопровода проникает электромагнитное поле, поэтому потери в трех фазных магнитопроводах будут одинаковы. В данной конструкции ярмом служат кольца, поэтому длина ярма значительно меньше длины стержней магнитопровода.

Таким образом, в данной конструкции обеспечена симметрия эквивалентных сопротивлений во всех трех фазах индукционного резистора, включенного в цепь ротора асинхронного двигателя.

Использование: в электротехнике, для пуска асинхронных двигателей. Трехфазный пусковой индукционный резистор состоит из шести полых соосно расположенных ферромагнитных цилиндров и шести размещенных на них обмоток. Цилиндры закрыты ярмами в виде колец. Концы обмоток соединены попарно -первая с шестой, вторая с пятой, третья с четвертой, образуя три фазные обмотки. В результате указанного выполнения обеспечивается симметрия эквивалентных сопротивлений во всех трех фазах индукционного резистора, включенного в цепь ротора асинхронного двигателя, что улучшает его работу. 1 ил.

Трехфазный пусковой индукционный резистор, содержащий стержневой магнитопровод в виде полых ферромагнитных соосно расположенных цилиндров и соединяющих их ярм, выполненных в виде колец, с размещенными на цилиндрах обмотками, причем первая обмотка размещена на полом ферромагнитном цилиндре малого диаметра, сверху нее надет второй полый цилиндр большего диаметра, на котором размещена вторая обмотка, сверху нее надет третий цилиндр еще большего диаметра, на котором размещена третья обмотка, сверху нее надет четвертый полый цилиндр еще большего диаметра, отличающийся тем, что на четвертом цилиндре размещена четвертая обмотка, сверху нее надет пятый полый ферромагнитный цилиндр еще большего диаметра, на котором размещена пятая обмотка, сверху нее надет шестой ферромагнитный цилиндр еще большего диаметра, на котором размещена шестая обмотка, причем конечный вывод первой обмотки соединен с конечным выводом шестой обмотки, конечный вывод второй обмотки соединен с конечным выводом пятой обмотки, конечный вывод третьей обмотки соединен с конечным выводом четвертой обмотки.