Асинхронный двигатель

.иореаисцироооно в Бюро изобретений Госплана СССР г -В. СЫ ИЛФ ,1 11 г 1) Ф с";фге"1Е, С, КапланАСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Заявлено 3 апреля 1941 года в Наркоиэлектропром за Я 42336 (305743) Опубликовано 30 июня 1946 г.Известны асинхронные двигатели, допускающие пуск со стороны статора методом автоматического при пуске изменения параметров обмотки ротора (активное и реактивное ее сопротивление). Это изменение обычно осуществляетсяя введением на период пуска в обтекаемую током цепь обмотки ротора встроенных активных сопротивлений в кол. Благодаря особенностям конструкции и характеру включения первичных обмоток этих двигателей, встроенные в цепь вторичных оомоток сопротивления в нормальном режиме работы двигателя током не обтекаются.Двигатели подобного рода, выполненные по 1 схеме Бушеро (сдвоенные двигатели) и по схеме Гонсу (изложенной в описании германского патента М 280052), обладают повышенными 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 ста. торов 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 одностатор. ная 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 общуюкороткозамкнутую цепь. Особенностью предлагаемой конструкции подобного двигателя является снабжение ротора системой пусковых короткозамкнутыхобмоток с шагом, равным полюс- ному делению или несколько меньшим такового,Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на фиг, 1 которого показана схема зонального" расположения обмоток двигателя, на фиг, 2 - об;цая электрическая схема двигателч, 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 удооно оомотку каждого дугового статора выполнить на одну пару полюсов,В качестве примера на фиг. 1 показан двигатель на 2 р=4, Конструктивное исполнение обмоток статора показано на фиг. 5,Статорные обмотки 1,1 (фиг. 2) могут быть включаемы незавкси ло друг от друга. Вторичные (роторные) обмотки каждого соста 1 зляющего двигателя имеют две электрические цепи: короткозамкнутую цепь пусковой обмотки 2 и замыкающуюся на соответствующую обмотку другого составляющего двигателя цепь обмоток 3 - 3.Принцип пуска предлагаемого двигателя уясняется из экзква. лентных ему схем соедкненкя трансформаторов по фиг, 3 и 4 (показана одна фаза).При расположении вторкчнь 1 х обмоток 2 и 3 в различных газах ротора (в этом случае можно считать коэфициент магнитной связи обмоток практически равным нулю 1 аналогичная трансформах орная схема для четырехполюсного двигателя показана на фиг.3. Схема состоит из четырех железных сердечников, двух первичных обмоток 1 - 1, двух короткозамкнутых обмоток 2 - 2 и двух последовательно соединенных обмогок 3 - 3,При согласованном включении обеих первичных обмоток 1 - 1 (т, е. таком включенки, при котором направления э.д.с, в обмотках 3 - 3 совпадают, как это показано сплошными стрелками) все вторпчные обмотки оказываются замкнутыми накоротко. Такое включение соответствует нормальномувключению ооеих обмоток 1 - 1.Пуск однако осуществляется нес помощью согласованного включения, а методом противовключения.При противовключении обеихпервичных обмоток по схемефиг. 3 (т. е, таком включении, прикотором направления э,д.с. в об.мотках 3 - 3 противоположны, какпоказано пунктирными стрелками),достигаемом переключением концоводной из обмоток 1, оказываютсявключенными накоротко тольколишь обмотки 2 - 2,Такая схема включения соответствует включению двух составляюгцих двигателей при условиивзаимного сдвига магнитных полейнаЯО эл. градусов. По цепи 3 - 3протекает только лишь разност.ный ток. Если обе обмотки 3 - 3одинаковы по конструкции, онитоком совершенно не обтекаются,Таким образом количество обтекаемых током вторичных ветвейуменьшается, что равнозначно увеличению сопротивления вторичнойцепи.При изменении тем или инымспособом угла сдвига фаз э,д,с. вобмотках 3 - 3 представляется возможным также менять величинуприведенного к первичной обмотке сопротивления вторичных цепей.Изменение угла сдвига фаз э.д.с.достигается одним из известныхспособов, например, потенциал.регулятором и пр.Пуск двигателя производитсяпереводом включения статорныхобмоток с положения противовключения в согласованное включение (перевод, в зависимости отприменяемого метода, может бытьпостепенный или скачкообразный).Возможен также и более примитивный, однако практически в ряде случаев удовлетворительныйпуск двигателя путем раздельноговключения оомоток 1 - 1,Так например, при включении всеть левой обмотки 1 ток ощутительной величины обтекает толькосоответствующую ей левую обмотку 2, Правая обмотка 2 током не обтекается. По цепи 3- 3 будет проходить ток незначительной величины вследствие того, что правая обмотка 3 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 оомотки 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 3, так как с уменьшением частоты скольжения ее индуктивное сопротивление падает, Это обстоятельство отражается положительно на уменьшении скачка тока при включении второго составляющего двигателя после разворота ротора, а также на ускорении времени пуска, а следовательно, и на уменьшении,количества выделяемого в обмотках в процессе пуска тепла.Для увеличения пускового момента обмотки 2 - 2 должны быть выполнены из материала с большим, 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 3 - 3 может быть расположена в болееглубоких 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 тра нсформаторно й схемы по фиг. 4, в соответствии с которой обмотки 2 и 3 каждого из составляющих двигателей имеют общую магнитную систему (т. е. козфициент магнитной связи практически .ра-. вен единице).При пуске методами противо- включения или раздельного включения подооные обмотки образуют: особые условия, повышающие доб- ротность пуска (т. е. отношение пускового момента к пусковому току).Для примера ниже рассмотрен пуск методом противовключения., Для упрощения выяснения принципа дейстзия принято, что обмотки 2 и 3 в конструктивном отношении (за исключением схемы соединения) вполн идентичны.В рассмотренной выше схеме по, фиг. 3 в пусковом режиме увели-. чиваются приведечные значения как активного, так и реактивного. сопротивления вторичной обмотки,При расположении обмоток в общих пазах, что аналогично схеме. совершенной магнитной связи по фиг, 4, увеличивается только активное сопротивление (в два: раза), в то время как реактивиое сопротивление остается неизменным (так как при равном количе; сгве витков в нескольких ветвях: вторичной обмотки активное соп. ротивление последней зависит. от количества включенных ветвей, а,. реакгивное сопротивление в толь лишь от второй степени количест-, ва витков каждой из составляю-: щих ветвей).Вследствие указаниого увеличение добротности пуска при нахождении оомоток в общих пазах может быть достигнуто без применения особых, указанных выше, конструктивных форм пазов и повышения удельного сопротивления проводников пусковой обмот. ки 2.Наличие в описанных выше известных двигателях двух корпусов усложняет их конструкцию.Предлагаемый двигатель выполняется по типу однокорпусных с зональным" (фиг. 1) расположением обмоток по окружности маш ины.Выполнение многоцепных роторных обмоток для однокорпусных двигателей видно на фиг. 6, 7, 8 (и оказана 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 2 р=4, состоящая 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 3 в окружн 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 образован и и вращаю ще. го 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 в о. ло четверти сторон катушек; вследствие указанного пусковой ток к пусковой момент во втором случае будут соответственным образом меньше, нежели в первом,Пусковая обмотка (в отличие от окружной, которая при всех усло виях должна иметь фазное исполнение) может также быть выполнена в виде беличьего колеса.При пуске методом раздельного включения отдельных дуговых обмоток многополюсного статора возможно, во избежание односто. ронних динамических ударов при пуске, осуществление последнего с помощью включения двух (или большего четного числа) диаметрально противоположных дуг, об. разующих в момент пуска не односторонний вращательный момент, а пару сил. Предмет изобретения1. Асинхронный двигатель со статором, имеющим две отдельные многофазные обмотки, располо. женные 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 и, 1, отличаю щи Йся тем, что, с целью устранения ди. намического удара от одностороннего воздействия начального вращающего момента, при пуске од. новременно включают диаметрально-противоположно расположенные обмотки статора.Г 1 иг г. бтв, рьдвктор В. Н. Костров Теки. редактор Г. ф. Соколов 1662. Подписано к пеиати 9/111-1948 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак Типографии Госплгниздэта им. Воровского, Калуга Фиг. 1 Фиг г / Фиг. 2 иг. 4бб 575