ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПЕРЕХОДА В КАСКАДНОМ СОЕДИНЕНИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ОДНОЙ СКОРОСТИ НА ДРУГУЮ Советский патент 1936 года по МПК H02K17/34 

Предлагаемое изобретение касается устройства приспособления для перехода в каскадном соединении асинхронных двигателей с одной скорости на другую путем отключения второго двигателя или переключения при короткозамкнутом статоре ротора второго двигателя с одного числа полюсов на другое, и заключается в конструктивных особенностях выполнения этого приспособления.

Для осуществления нужных переключений на ходу вместо, как это обычно имеет место, вывода тока с вращающейся системы через контактные кольца и щетки на стационарный контроллер, где производится нужное переключение на другую систему колец и через последний ввод тока в другую часть той же вращающейся системы, и предлагается применять указанное приспособление, производящее описанные операции значительно проще. Приспособление помещается на одном валу с вращающейся системой, в которой необходимо производить переключение, и имеет поступательное рабочее движение.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают принципиальные схемы каскадных соединений, снабженные предлагаемым приспособлением; фиг. 3, 4 и 5 - различные формы выполнения указанного приспособления; фиг. 7 - принципиальную схему дистанционного привода к переключающему на резине скорости приспособлению; фиг. 6 - примерное конструктивное выполнение каскадного соединения, снабженного предлагаемым приспособлением. Образующие каскадное соединение асинхронные двигатели насажены на общий вал. Обмотка статора второго двигателя может быть выполнена в виде беличьего колеса короткозамкнутой или выведена и приключена к соответствующему пусковому реостату 3 (фиг. 1).

Ротор первого двигателя имеет нормальную трехфазную обмотку, причем фаза обмотки подводится не как обычно к кольцам, а к трем, пружинящим концам 1 (фиг. 3), расположенным по окружности насаженной на общий вал двигателей втулки 2 из изолирующего материала. Эти контакты могут быть на коротко замкнуты надетым на втулку медным кольцом 4, которое для этой цели должно быть надвинуто на них. Рабочая поверхность контактов нормально должна несколько выступать над поверхностью втулки 2; надвигаемое кольцо их утапливает, сжав соответствующие пружины 5, чем и достигается нужная плотность контакта. Выводы обмоток ротора монтируются внутри тела втулки и подводятся, с одной стороны, к расположенным по окружности (под углом в 120° друг к другу) пружинящим контактам, а с другой - к ротору (фиг. 2) второго двигателя. Обмотки ротора второго двигателя могут быть включены как звездой, так и треугольником. Это относится к двухскоростному каскаду. При желании же иметь каскад с тремя ступенями скоростей ротор второго двигателя должен быть выполнен двуобмоточным на разное число полюсов (фиг. 2), а статор - короткозамкнутым или с соответственным переключением его обмоток на разные числа полюсов. В этом случае одни концы обмоток ротора связаны электрически с ротором первого двигателя; противоположные концы фазовых обмоток присоединяются к контактам 11 (фиг. 2), могущим быть коротко замкнутыми медным кольцом по способу, описанному выше. Каждая обмотка, имеет свой ряд замыкаемых контактов. Таким образом последовательное передвигание вдоль вала короткозамыкающего кольца осуществляет переход каскада с одной скорости на другую. Очевидно, что у двухскоростного каскадного соединения имеется одно короткозамыкающее приспособление, у трехскоростного - три.

Конструктивно эта часть каскадного соединения может быть осуществлена по фиг. 6. Оба ротора 12 и 13 и изолирующая втулка 2 помещены на одном валу. На втулке 2 вряд вдоль оси расположены все три замыкающих приспособления. Подводка к пружинящим контактам производится от каждой обмотки, причем от дальнего ротора провода могут быть пропущены через железное тело ближнего ротора.

Замыкающее кольцо может быть общим для всех трех рядов контактов; оно вращается вместе со всей системой роторных обмоток, перемещается как и у асинхронных двигателей с кольцом для короткого замыкания щеток посредством рычага-вилки 15 с цапфами, скользящими по соответствующим вырезам снаружи кольца.

Как уже отмечено выше, каскадное соединение, снабженное предлагаемым приспособлением, может иметь две или три ступени скорости и притом экономически выгодные.

При работе одним первым двигателем при коротком замыкании его ротора посредством кольца 4 и тем самым отключении второго двигателя имеет место первая максимальная скорость агрегата, определяемая числом пар полюсов статора первого двигателя.

При включении в каскад второго двигателя короткозамыкающее кольцо 4 должно быть выведено.

Ток из первого ротора потечет в ту или другую обмотку второго ротора (при трехскоростном агрегате) в зависимости от того, которая из них будет включена посредством соединения на звезду короткозамыкающим кольцом.

При включении обмотки с меньшим числом полюсов будет иметь место вторая скорость, и при большем числе полюсов - третья скорость (по степени убывания).

Предлагаемое приспособление может быть осуществлено и по другому, а именно: вместо пружинящих контактов применены контакты рубильникового типа с губками на втулке и ножами на короткозамыкающем кольце, причем кожи вводятся в губки не сверху, как это имеет место в обычных конструкциях рубильников, а сбоку (фиг. 4). Контактное кольцо 4 из токопроводяшего материала скользит по соответствующим выступам и пазам втулки. Таким образом каждые три контакта, лежащие в одной плоскости, перпендикулярной к оси втулки, могут накоротко замыкаться через ножи рубильников и кольцо.

Число рубильников по окружности три для трехфазного тока, по аксиальному направлению - по числу требуемых переключений (т.е. по числу скоростей).

При двух скоростях и, следовательно, двух требуемых положениях переключающего приспособления может быть применена форма выполнения по фиг. 5.

Ножи, укрепленные на перемещаемой втулке из токопроводного материала могут вводиться в губки, расположенные по обе стороны этой втулки. Короткое замыкание производится опять-таки через ножи и втулку.

Описанное приспособление может найти применение для выполнения переключений в цепи ротора различны электрических машин, например, асинхронного двигателя с фазным ротором и переключением числа полюсов.

Имея в виду применение предлагаемого приспособления, главным образом у двигателей, служащих для привода центробежных механизмов (насосов, вентиляторов), можно предложить осуществлять пуск посредством понижения подводимого к статору первого двигателя напряжения путем включения автотрансформатора или сопротивления 16 (фиг. 2). Но есть возможность пуска и посредством включения пускового реостата 3 в цепь статора второго двигателя (фиг. 1); последним можно производить и плавное регулирование оборотов в пределах ступеней каскадного включения, причем cos φ двигателя должен улучшаться в соответствии с включением безъиндукционного сопротивления.

В системе роторов циркулирует ток низкого напряжения, почему устройство коротких замыкателей не должно вызвать затруднений. Однако вопрос о переключениях под нагрузкой должен быть совместно решен при конструировании замыкателей в зависимости от той разрывной мощности, на которую они будут рассчитаны.

При приводе же, в частности, вентиляторов и дымососов котельных установок может даже отпасть надобность в этих требованиях, так как работа котельных установок позволяет безболезненное выключение (до 1 минуты) этих устройств. В таких случаях при необходимости переключения скорости каскада можно произвести предварительное выключение и повторный пуск после установления требуемой скорости.

Дистанционное или автоматическое управление передвиганием короткозамыкающего кольца осуществляется от трансформатора тока в главной цепи. В этом случае можно осуществить электрическую "блокировку", не позволяющую производить переключения при включенном двигателе следующим образом. Дистанционный привод короткого замыкателя может быть в рабочем состоянии только тогда, когда питающий ток по главным проводам к двигателю не подается и приводимое этим током реле 17 (фиг. 7) на линии постоянного тока дистанционного привода замыкает ее, лишь тогда нажатием кнопки 18 можно включить вспомогательный ток (постоянный или переменный) и привести в действие соленоид 19 или какое-либо другое устройство, производящее перемещение переключающего механизма.

При трехскоростном двигателе и замыкателе в виде одного кольца на все три системы контактов перемещающая кольцо вилка должна иметь три рабочих положения.

Предлагаемые преимущества предлагаемого приспособления заключаются в надежности действия, отсутствии скользящих токоснимающих щеток, которые как уменьшают надежность, так и усложняют эксплоатацию, и простоте и надежности управления, гарантирующей автоматичность переключений, так как все они осуществляются одним и тем же кольцом, чем автоматически устраняется возможность неправильного переключения.

1. Приспособление для перехода в каскадном соединении асинхронных двигателей с одной скорости на другую путем отключения второго двигателя или переключения при короткозамкнутом статоре ротора второго двигателя с одного числа полюсов на другое, отличающееся применением насаженной на общий вал двигателей втулки из изолирующего материала с тремя пружинящими контактами, соединенными с отводами от прямого соединения обмоток роторов каскада и служащими для замыкания накоротко ротора первого двигателя и отключения второго при посредстве обычного короткозамыкающего кольца, перестанавливаемого вдоль вала при помощи рычага.

2. Форма выполнения приспособления по п. 1, отличающаяся тем, что втулка выполнена с тремя расположенными друг за другом по валу комплектами с тремя контактами каждый, приключенными соответственно к соединению между роторами и к концам нулевых точек двух обмоток на различные полюса ротора второй машины, с тем, чтобы последовательным передвиганием короткозамыкающего кольца переходить с одной скорости на другую.

3. Применение в приспособлении по пп. 1 и 2 вместо пружинящих контактов контактов рубильникового типа с губками на втулке и ножами на короткозамыкающем кольце.

4. Применение в приспособлении по пп. 1 и 2 дистанционного или автоматического управления для передвигания короткозамыкающего кольца от трансформатора тока в главной цепи.

5. Применение приспособления по пп. 1-3 для выполнения переключений в цепи ротора различных электрических машин, например, асинхронного двигателя с фазным ротором и переключением числа полюсов.