АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ, ПУСКАЕМЫЙ В ХОД БЕЗ РЕОСТАТА Советский патент 1926 года по МПК H02K3/06 

Как известно, один из главных недостатков коротко замкнутых обмоток ротора асинхронных двигателей заключается в том, что, вследствие их малого омического сопротивления, начальный момент вращения двигателей с такими роторами получается небольшим.

Предметом настоящего изобретения является такая обмотка ротора, коротко замкнутого типа, которая отличается тем, что в момент пуска в ход двигателя и при приключении обмотки статора с одного числа полюсов на другое, омическое сопротивление этой обмотки ротора может быть сделано большим, чем при нормальной работе, благодаря чему достигаются условия получения высокого начального момента вращения двигателя.

На фиг. 1 и 2 изображены схемы такой обмотки ротора в двух вариантах.

Как показывает фиг. 1, вся обмотка ротора состоит из ряда коротко замкнутых секций; расстояние между каждыми двумя проводами а-b, а₁-b₁, а₂-b₂ и т.д., образующими эти секции, должно быть равно, приблизительно, одному полюсному делению машины при нормальном (рабочем) соединении статорной обмотки; на фиг. 1 одна из этих секций а-b показана жирными линиями. Кроме того, из фиг. 1 видно, что секции а-b и a₁-b₁, а₂-b₂ и a₃-b₃ и т.д. соединены между собою соответственно через сопротивления r, r, r… и r₁, r₁, r₁…

Согласно настоящему предложению, при пуске двигателя в ход, обмотка статора переключается на двойное число полюсов; при этом получается ширина полюсного деления t₂ в два раза меньше, чем полюсное деление t₁ при нормальном (рабочем) соединении обмотки статора (фиг. 1). Если бы при этом отдельные секции обмотки ротора не были соединены между собою при помощи сопротивлений r, r и r₁, r₁…, то при этих условиях в обмотке ротора не появилось бы совсем тока, так как электродвижущие силы, индуктированные в проводах каждой секции, при этих условиях оказываются направленными друг против друга (фиг. 1 пунктирные стрелки в проводах а и b указывают направления индуктированных вращающимся потоком электродвижущих сил в проводах а-b в какой-нибудь момент времени).

Благодаря, однако, наличности вышеупомянутых соединений r, r и r₁, r₁ - в обмотке ротора, кроме замкнутых секций с шириной t₁, образуются еще секции с шириной, приблизительно равной Одна из таких секций, состоящая из проводов а₂-b, показана на фиг. 1 жирными линиями; на этой же фиг. пунктирные стрелки указывают направление индуктированных электродвижущих сил в проводах а₂-b в какой нибудь момент времени. Таким образом, из фиг. 1 видим, что при пуске в ход, в секциях ротора, образованных проводами а₂-b, а₃-b₁…, будут наводиться электродвижущие силы, которые будут складываться друг с другом, а не вычитаться, вследствие чего в этих секциях потекут токи, которые будут вынуждены замкнуться через большие сопротивления r, r…, r₁, r₁… и т.д., что создаст благоприятные условия для образования большого начального момента вращения.

После того, как число оборотов двигателя возрастет в достаточной мере и скорость двигателя достигнет приблизительно половины нормальной, можно произвести переключение обмотки статора не меньшее, половинное, число полюсов. При этом ширина полюсного деления увеличится в два раза t₁=2t₂, вследствие чего электродвижущие силы, индуктированные в проводах секций а-b, а₁-b₁, а₂-b₂ и т.д., будут складываться друг с другом, а не вычитаться, как это имело место раньше при двойном числе полюсов в статоре; на фиг. 1 сплошными стрелками показано направление электродвижущих сил, индуктированных в проводах а-b в какой-нибудь момент времени при уменьшенном числе полюсов в статоре.

Так как омическое сопротивление секций а-b, а₁-b₁, а₂-b₂ с шириной t₁, значительно меньше, чем омическое сопротивление секций а₂-b, а₃-b₁, a₄-b₂ и т.д. с шириной t₂, то при половинном числе полюсов статора сопротивления r, r, r₁, r₁… в значительной мере будут разгружены от токов.

На фиг. 2 показана обмотка ротора в другом видоизменении.

Эта обмотка с одной стороны имеет замыкающее медное кольцо К и состоит из ряда замкнутых секций с шириной приблизительно равной полюсному делению t₁, при нормальном соединении обмотки статора (одна из таких секций, состоящая из проводов а-b, на фиг. 2 показана жирными линиями). Все вышеупомянутые секции соединены друг с другом при помощи сопротивлений r, r…, благодаря чему в роторе появляются также замкнутые секции с шириной, равной приблизительно половине полюсного деления (одна из таких секций показана на фиг. 2 жирными линиями). Направление токов, текущих в какой-нибудь момент времени по проводам при пуске в ход показано на этой фиг. пунктирными стрелками, сплошные же стрелки указывают направление токов при нормальной работе.

Для уменьшения толчка тока при пуске в ход, можно соединить между собой при помощи сопротивлений r, r, … не все секции, как на фиг. 2, а только часть, как показано на фиг. 3.

Переключение числа полюсов статорной обмотки при пуске в ход, согласно описанному здесь принципу, не обязательно должно происходить в отношении 1, 2, но мыслимы также и другие отношения числа полюсов при переключении. При переключении статорной обмотки для уменьшения происходящих при этом толчков тока возможно также при этом воспользоваться переключением со звезды на треугольник; так, например, на фиг. 4 показана статорная обмотка, соединенная при пуске в ход в звезду. Как видно из этой фиг., каждая из фаз состоит из двух частей: первая фаза состоит из частей 1-1¹, вторая фаза состоит из частей 2-2¹, третья фаза состоит из частей 3-3¹. При схеме по фиг. 4 статорная обмотка имеет 4 р. полюсов. На фиг. 6 показана статорная обмотка того же двигателя, имеющая 2 р. полюсов; схема фиг. 6 отличается от схемы фиг. 4 тем, что концы обмоток 1¹2¹3¹ переключены между собою, вследствие чего направление токов, текущих в этих частях фаз, изменяется на обратное и в статоре получается половинное, по сравнению с предыдущим случаем, число полюсов, равное 2 р. (См. Arnold, Wechselstromtechnik, III). Как показывает исследование, при таком переключении обмоток направление вращения вращающегося поля изменяется на обратное; поэтому на фиг. 6 провода, идущие к одной паре из всех трех зажимов, показаны перекрещенными для того, чтобы направление вращающегося потока осталось то же самое, что и при схеме фиг. 4. Для уменьшения толчков тока при этих переключениях можно, совокупно с переключением полюсов, применять также переключение со звезды на треугольник. При этом способе пуска в ход статор вначале соединяется в звезду, имея двойное число полюсов; при увеличенной скорости двигателя производится переключение статора на треугольник с тем же двойным числом полюсов (фиг. 5), при дальнейшем возрастании скорости двигателя производится переключение статорной обмотки опять на звезду, но с половинным числом полюсов (фиг. 6) и, наконец, статор из последнего соединения переводится на соединение в треугольник с тем же половинным числом полюсов (фиг. 7).

1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, пускаемый в ход без реостата, характеризующийся тем, что статорная обмотка его устроена так, чтобы, при пуске в ход, она могла быть включена на двойное число полюсов сравнительно с нормальным и затем, при увеличении скорости, переключена на нормальное число полюсов, а роторная обмотка состоит из ряда отдельных коротко замкнутых секций, шириною почти равной полюсному шагу при нормальном числе полюсов, причем эти секции соединены друг с другом сопротивлениями r, r, r… и r₁, r₁, r₁… (фиг. 1), так, чтобы при пуске через них проходил вторичный ток (с целью получения повышенного пускового момента) и чтобы при нормальной работе, когда обмотка статора переключена на нормальное число полюсов, вторичный ток проходил только по секциям.

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 асинхронного двигателя, отличающееся тем, что обмотка ротора состоит из ряда секций, соединенных друг с другом с одного конца медным кольцом, а с другого конца через сопротивления r, r, r… (фиг. 2).

3. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 асинхронного двигателя, отличающееся тем, что обмотка статора при пуске включается на двойное число полюсов звездою, а при увеличении скорости переключается последовательно: треугольником с двойным числом полюсов, звездою с нормальным числом полюсов, и, наконец, треугольником с нормальным числом полюсов (фиг. 4-7).