Известны асинхронные двигатели, допускающие пуск со стороны статора методом автоматического при пуске изменения параметров обмотки ротора (активное и реактивное ее сопротивление). Это изменение обычно осуществляется введением на период пуска в обтекаемую током цепь обмотки ротора встроенных активных сопротивлений-колец. Бл-тгодаря особенностям конструкции и характеру включения первичных обмоток этих двигателей, встроенные в цепь вторичных обмоток сопротивления в нормальном режиме работы двигателя током не обтекаются.
Двигатели подобного рода, выполненные по II схеме Бущеро (сдвоенные двигатели) и по схеме Гонсу (изложенной в описании германско,го патента № 280052), обладают повыщенными 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. Особенностью предлагаемой конструкции подобного двигателя является снабжение ротора системой пусковых короткозамкнутых
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- общая электрическая схема двигателя, 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 как бы совмещено несколько дуговых статоров; наиболее удобно обмотку каждого дугового статора выполнить на одну пару полюсов.
В качестве примера ка фиг. 1 показан двигатель па . Конструктивное исполнение обмоток статора показано на фиг. 5.
Статорные обмотки /./ (фиг. 2) могут быть включаемы независимо друг от друга. Вторичные (роторные) обмотки каждого соста:8ляющего двигателя имеют две электрические цепи: короткозамкнутую цепь пусковой обмотки 2 и замыкающуюся на соответствующую обмотку другого составляющего двигателя цепь обмоток 5-5.
Принцип пуска предлагаемого двигателя уясняется из эквивалентных ему схем соедкнения трансформаторов по фиг. 3 и 4 (показана одна фаза).
При расположении вторичных обмоток 2 и 3 в различных na-jax ротора (в этом случае можно считать коэфициент магнитной связи обмоток практически равны.м кулю) аналогичная трансформаторная схема для четырехполюсного двигателя показана на фиг. 3. Схема состоит из четырех железных сердечников, двух первичных обмоток /-/, двух короткоза.мкнутых обмоток 2-2 и двух последовательно соединенных обмоток 5-5.
При согласованном включении обеих первичных обмоток /-/ (т. е. таком включении, при котором направления э.д.с. в обмотках 5-5 совпадают, как это показано сплошными стрелками) все вторичные обмотки оказываются замкнутыми накоротко. Такое включение соответствует нормальному включению обеих обмоток 7-/.
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 5-5 противоположны, как показано пунктирными стрелками), достигаемом переключением концов одной из обмоток 7, оказываются включенными накоротко только лишь обмотки 2-2.
Такая схема включения соответствует включению двух составляющих двигателей при условии взаимного сдвига магнитных полей на 180 эл. градусов. По цепи 5-5 протекает только лищь разностный ток. Если обе обмотки 5-5 одинаковы по конструкции, они током соверщенно не обтекаются. Таким образом количество обтекаемых током вторичных ветвей уменьшается, что равнозначно увеличению сопротивления вторичной цепи.
При изменении тем или иным способом угла сдвига фаз э.д.с. в обмотках 5-5 представляется возможиым также менять величину приведенного к первичной обмотке сопротивления вторичных цепей.
Р1зменение угла сдвига фаз э.д.с. достигается одним из известных способов, например, потенциалрегулятором и пр.
Пуск двигателя производится переводом включения статорных обмоток с положения противоБключения в согласованное включение (перевод, в зависимости от применяемого метода, может быть постепенный или скачкообразный). Возможен также и более примитивны й, одпако практически в ряде случаев удовлетворительный пуск двигателя путем раздельного включения обмоток 7-7.
Так например, при включении в сеть левой обмотки 7 ток ощутительной величины обтекает только
соответствующую ей левую обмотку 2. Правая обмотка 2 током не обтекается. По цепи 5- 5 будет проходить ток незначительной величины вследствие того, что правая обмотка 5 представляет собой дроссель, обладающий большим реактивным сопротивлением. При таком начальном включении приведенное к первичной обмотке 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 5, так как с уменьшением частоты скольжения ее индуктивное сопротивление падает. Это обстоятельство отражается положительно на уменьшении скачка тока при включении второго составляющего двигате.ая после разворота ротора, а на ускорении времени пус.ка, ,а следовательно, и на у.меньшении /количества выделяемого в обмотках в процессе пуска тепла. ..Для. увеличения пускового момента обмотки 2-2 должны быть выполнены из материала с больщим, 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 пусковой обмотки 2-2, последняя должна быть расположена в неглубоких (мелких) пазах. Обмотка 5-3 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 работы уясняется из аналогичной трансформаторной с.хемы 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 подобные обмотки образуютособые условия, повышающие добротность пуска (т. е. отношениепускового момента к пусковому току).
Для примера ниже рассмотрен пуск .методом противовключения.Для упрощения выяснения принципа действия принято, что обмотки 2 и 3 в конструктивном .ОТНО-.
шении (за исключением схемы соединения) вполнг идентичны.
В рассмотренной выше схе.ме по, фиг. 3 в пусковом режиме увели-.чиваются приведенные значения как активного, так и реактивногосопротивления вторичной обмотки.При расположении обмоток вобщи.к пазах, что аналогично схеме совершенной магнитной связи- по, фиг. 4, увеличивается только активное сопротивление (в, два раза), в то время как реактизйое сопротивление остается неизмен-ным (так как при равном количе+г сгве витков в нескольких ветвяхг вторичной обмотки активное сопротивление последней зависит, .отколичества включенных ветвей, а, реактивное сопротивление-только: лишь от второй степени ко.чичест-; ва витков каждой из составляю-, щих ветвей)...
Вследствие указанного увеличение добротности пуска при нахождении об.моток в оби1,их пазах может быть достигнуто без применения особых, указанных выше, конструктивных 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. ) расположением обмоток по окружности маш ины.
Выполнение многоцепных роторных обмоток для однокорпусных двигателей видно на фиг. 6, 7, 8 (показана 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 , состояп;ая из короткозамкнутых катушек или стержневых секций; на фиг. 7 и 8 изображены двухцепные 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 5-окружные обмотки.
В роторе, выполненном по фиг. 6, все катушки при пуске попеременно принимают участие в образовании 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 it 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 дуговьгх 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 п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранения динамического удара от одностороннего воздействия начального вращающего момента, при пуске одновременно включают диаметрально-противоположно расположенные обмотки статора.
-X
ч
/
-О
3
T-t.
Фиг. 6
/1
Фиг. 5
Фиг. 7
Фиг. 8
