Обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя Советский патент 1980 года по МПК H02K3/28 H02K17/14 

Изобретение относится к многоско- ростным асинхронным двигателям и может быть использовано для электропривода механизмов с регулированием скорости. Известны двухскоростные асинхронные двигатели с контактными кольцами, в которых каждая фаза обмотки ротора выполнена из четырех ветвей, соединенных в схему моста l . Недостатком этих устройств является необходимость в наличии шести выводов (контактных колец) для роторных обмоток, а также применимость этого, устройства только при соотношении чисел пар полюсов, равном 2:1, что определяет ограниченный диапазон регули рования скорости. Известны также устройства, в которых ротор асинхронного двигателя содержит двухскоростную полюснопереключаемую обмотку с независимыми входами по каждой из полюсностей И; рЗНедостатком этих устройств является наличие шести выводов от роторных обмоток (шести контактных колец). Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является обмотка ротора двухскоростного асинхрон ного двигателя, каждая Фаза которой состоит из катушек, включенных в две параллельные ветви, при этом обмотка ротора является фазной для большего и короткозамкнутой для меньшего числа полюсов 4j . Недостатком устройства является его применимость при соотношении чисел пар полюсов, равном 2:1, что определяет небольшой диапазон регулирования скорости двигателя. Цель изобретения - расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в обмотке ротора двухскоростного асинхронного двигателя, у которой проводники каждой фазы разделены на две части и включены в две электрические цепи, имеюгциё общие точки, подключенные к кольцам ротора, каждая упомянутая часть проводников образует совокупность включенных в одну из указанных электрических цепей катушечных групп, причем первая и последняя стороны катушечных групп в пределах двойного полюсного деления, соответствующего наименьшему числу пар полюсов, принадлежат одной части, сторона каждой катушечноД группы одной части в пределах указанного полюсного деления последовательно чередуётся со стороной одной из катушечных групп другой части, а расстояние меж ду чередующимися сторонами катушечны rpytinравно диаметральному шагу для наибольшего числа пар полюсов, при этом средний шаг всех катушечных групп равен диаметральному шагу для наименьшего числа пар полюсов, На фиг. 1 представлена используемая для чисел полюсов обмотки статора 2 и 12 схема соединения проводников одной фазы ротора, для концентрической обмотки при числе пазов, раввом 36; на фиг. 2 и 3 - относящиеся к схеме на Фиг. 1 кривые распределения магнитной индукции в зазоре и электродвижущиеся силы проводников одной фазы ротора для чисел полюсов, равных 2 и 12 соответственно; на фиг. 4 и 5 - схемы соединения частей проводников и направления электродви жущих сил в проводниках фазы ротора, относящиеся к схеме на фиг. 1, для чисел полюсов, равных 2 и 12 соответ ственно; на фиг. б - схема соединени частей проводников фаз ротора с параллельным подключением этих частей в ка.ждой фазе; на фиг. 7 - мостовая схема соединения частей проводников фаз ротора; на фиг. 8 - соединение частей проводников фаз ротора по схеме треугольника; на фиг. 9 - используемая для чисел полюсов обмотки статора 2 - 8 схема соединения прово ников одной фазы ротора с числом пазов 48 для концентрической обмотки в случае расположения сторон каждой ка тушечной группы в двух пазах; на фиг., 10 и 11 - используемая для чисел полюсов обмотки статора 2 и 16 (на фиг. 11-4 и 16) схема соединения проводников одной фазы ротора для шаблонной обмотки при числе пазов ро тора, равном 48. В схеме на фиг. 1 в 1, 2... 36 пазах размещены проводники обмотки ротора, при этом обмотка одной фазы размещена в 1, 4, 7, 10, 13,16, 19, 22, 25, 28, 31 и 34 пазах.. Проводники, расположенные в 1 и 34 пазах, об единены в катушечную группу (катушку Аналогичным образом объединены в катушечные группы проводники, расположенные в 4 и 31, 7 и 28, 10 И 25, 13 и 22, 16 и 19 пазах. Указанные катушечные группы разделены на две части при этом каждая внутренняя катушечна группа отнесена к противоположной части по сравнению со своей внешней катушечной группой, а все катушечные группы, отнесенные к одной части, со единены последовательно. В схеме на фиг. 1 имеется шесть катушечных груп разделенных на две части по три катушечных группы в каждой части. Зажимы первой из этих частей обозначен индексами а и б, а за:жимы второй час ти - индексами виг. Принцип действия схемы на фиг. 1 заключается в следующем. Если обмотка статора двигателя обеспечивает число полюсов, равное 2, то магнитная индукция распределена пс зазору двигателя по синусоидальному закону, как показано на фиг. 2 (кривая 31), При этом, поскольку электродвижущие силы оде) в проводниках пропорциональны магнитной индукции в месте расположения этого проводника, то изображенные на фиг. 2 векторы с индексами е рактеризуют ЭДС в 1,4... 34 проводни- ; ках соответственно. В случае, когда число полюсов обмотки статора равно 12, распределение магнитной индукции по зазору двигателя имеет вид кривой 38 на фиг. 3, на которой изображены векторы ЭДС е , . в проводниках 1, 4...34 соответственно. Для числа полюсов, равного 2, ЭДС в проводниках каждой части включены последовательно и согласно, при этом ЭДС для первой части проводников направлены от зажима а к зажиму б, а для второй части - от зажима в к зажиму г, (фиг. 4). При числе полюсов, равном 12, ЭДС в проводниках каждой части также включены последовательно, но в данном случае ЭДС во второй части направлены от зажима г к зажиму в, (фиг. 5 и фиг. 4) при этом изменяется направление тока в одной из частей, что вызывает протекание тока через добавочные резисторы 39, 40 и 41, соответственно подключенные через контактные кольца 42, 43 и 44 к соединенным параллельно частям 45, 46, 47, 48 и 49, 50 обмотки каждой фазы ротора (.фиг. 6). Действительно, при числе полюсов, равном 2, ЭДС в первой и второй частях проводников направлены от точки а к. точке б и от точки в к точке г соответственно (фиг. 4 и сплошные стрелки на фиг. 6), при этом фазный ток замыкается по обеим частям, и каждая фазная обмотка ротора оказывается замкнутой накоротко, в случае числа полюсов, равного 12, направление ЭДС в первой части проводников остается прежним, а во второй части изменяется на противоположное фиг. 5 и пунктирные стрелки на фиг. 6), при этом фазный ток является суммой.токов обеих частей и протекает по контактным кольцам и добавочным резисторам. Если в схеме фиг. 6 переключить зажимы одной из групп проводников каждой фазы (например, в первой фазе к общей точке подключить зажим б, а зажим а подсоединить к контактному кольцу 42), то, в противоположность предыдущему сЛучаю при числе полюсов, равном 12, ротор оказывается замкнутым накоротко, а при числе полюсов, равном 2, он работает с добавочными резисторами.

Приведенная на фиг. 6 схема соединения частей проводников обмотки ротора не является единственно возможной. На фиг. 7 и 8 соответственно показаны мостовая схема соединения частей (в которой отсутствует ток нулевой последовательности), и динения их по схеме треугольника.

В схеме обмотки на фиг. 1 в пределах двойного полюсного деления для числа полюсов 2р-2 первая и последняя стороны катушечных групп одной фазы, расположенные в 1 и 34 пазах, принадлежат к одной части проводников, стороны следующей катушечной группы, расположенные в 4 и 31 пазах, относятся ко второй части, а стороны катушечной группы, рамещенные в 7 и 28 пазах, относятся к первой части , и т. д., т. е. в пределах одного полюсного деления чередуются стороны катушечных групп, принадлежащих к различным частям, причем расстояние между этими чередующимися сторонами (расположенными, например, в 4 и 7 пазах, фиг. 1),равно диаметральному шагу для 2р-12. При этом шаг каждой вйутренней катушечной группы оказывается меньше, чем у внешней, а средний шаг всех катушечных групп равен диаметральному шагу для 2р-2.

При отмеченных особенностях схемы обмотки на фиг. 1 следует, что в пределах двойного полюсного деления для наименьшего числа полюсов 2р-2 все проводники расположены по обе стороны по средней линии (на фиг. 1 средняя линия лежит между 17 и 18 па3с1ми) , причем проводники, симметричные относительно этой средней линии, принадлежат к одной части. В каждой части ЭДС достигает наибольшего значения если распределение величины магнитной индукции в воздушном зазоре также оказывается симметричным относительно вышеуказанной средней линии, а значение индукции в месте расположения этой линии равно нулю. При этом ЭДС в обоих проводниках одной катушечной группы равны друг другу по величине и совпадают по направлению как между соббй, так и с другими ЭДС в проводниках данной части (фиг. 4 и и 5).

В соответствии с изложенными принципами на фиг. 9 представлена схема обмотки фазы ротора, проводники которого расположены в 51, 52...,98 пазах. Каждая сторона катушечных групп в этой схеме размещена в двух соседних пазах, при этом проводники одной фаэы расположены в 51 и 52, 57 и 58, 63 и 64, 69 и 70, 75 и 76, 81 и 82, 87 и 88, 93 и 94 пазах. Концы первой и второй частей проводников выведены к зажимам а, бив, г соответственно. Обмотка . 9 обеспечивает переключение числа полюсов с 2р-2 на 2р-8.

Ротор с описанными особенностями .можно выполнить не только с концентрической, но и с шаблонной обмоткой, как показано на Фиг. 10 и 11. в схеме на фиг. 10 обеспечивается изменение числа полюсов с 2р-2 на 2р-1б. При 2р-2 и числе зубцов 48 диаметральный шаг по пазам, определяемый отношением числа зубцов кчислу полюсов, составляет 24. В случае шаблонной обмотки шаг для катуш.ечных групп од0ной части больше диаметрального шага и равен 27, а для катушечных групп другой части он меньше диаметрального и равен 21. Средний же шаг для этих катушечных групп 24, т. е.

5 равен диаметральному шагу. Зажимы а и б, виг соответственно первой и второй частей могут подключаться к обмоткам двух других фаз ротора по схемам на фиг. 6, 7 или 8.

В схеме на фиг. 11 обеспечивается

0 изменение числа полюсов с 2р-4 до 2р-16. Катушечные группы каждой части соединены для всех фаз по схемам на Фиг. 6, 7 или 8.

Предлагаемое устройство обеспечи5вает увеличение диапазона регулирования скорости двигателя по сравнению с известным и тем значительно повышает технические возможности электроприводов с двухскоростным

0 асинхронным двигателем. Вместе с тем, создание электроприводов с двухскоростными асинхронными двигателями при наличии контактных колец позволяет реализовать электропривод с высокими

5 регулировочными свойствами с простыми и дешевыми управляющими средствами. Это определяет большие технико-экономические преимущества электроприводов с предлагаё1 ь7ми в данной заявке двигателями по сравнению с другими

0 типами электроприводов при одинаковом диапазоне регулирования скорости.

Включение в роторную цепь двигателя дополнительных элементов (в простейшем случае добавочных резисторов

5 обеспечивает дополнительные возможности по регулированию скорости и дальнейшему повышению диапазона ее регулирования.

Изобретение может найти широкое

0 применение и в больших масштабах для электропривода механизмов крановых и лифтовых установок, где для обеспечения точной установки рабочего органа требуются малые скорости его движения

5 и желательно (в силу массовости этих установок и необходимости простого их обслуживания в условиях эксплуатации) применение наиболее простых систем электропривода.

0

Формула изобретения

Обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя, у которой проводники каждой фазы разделены на

5

782047

две части и включены в две электрические цепи, имеющие общие точки, подключе,нные к контактным кольцам, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения, каждая часть проводников фазы ротора образует совокупность включенных в одну из указанных электрических цепей катушечных групп, причем первая и последняя стороны катушечных групп в пределах двойного полюсного деления соответствуютего наименьшему числу пар полюсов, принадлежат одной части, сторона каждой катушечной группы одной части в пределах указанного полюсного деления последовательно чередуется со стороной одной из катушечных групп другой части, а рассто8

яние между чередующимися сторонами катушечных групп равно диаметральному шагу для наибольшего числа пар полюсов, при этом средний шаг всех катуш чных групп равен диаметральному шагу для наименьшего числа пар полюсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 237994, кл. Н 02 К 17/14, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР 470040, кл. Н 02 К 17/14, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР 570959, кл. ,Н 02 К 17/14, 1977.

4.Авторское свидетельство СССР 206702, кл. Н 02 К 17/14, 1965.

Г ai ei

J5

/ 1

-&d S

.

.ч- ,iN

.