Асинхронный трехфазный двигатель

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1964875(22) Заявлено 04.03.81 (21) 3256680/24-07с присоединением заявки Мо(511 М. Кп. Н 02 К 17/12 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий. 33 (088. 8) Дата опубликования описания 07.10.82(72) Авторизобретения В. Д. Лущик ВСЕСОЮЗНАЯ1 ПА ТЕНТНОТЙХНИЧЕСИА%ИЬЛИЭТЕКА Стахановский филиал Коммунарского горнометаллургического института(54) АСИНХРОННЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к асинхройным многофазным двигателям как с короткозамкнутыми, так и с фазными роторами.Известны двигатели, зубцы которых являются явновыраженными полюсами, несущими на себе сосредоточенную обмотку. Это дает воэможность увеличить индукцию в зубцах и, следовательно, в витке до 1,7-1,8 Тл, а значит имеется возможность уменьшить длину витка по сравнению с двигателем обычной конструкции, в которых индукция в витке составляет 0,5-0,7 .Тл. Длина витка определяет расход .медного провода, потери в меди, в конечном итоге расход активных материалов и КПД.Однако такая конструкция магнитной системою находит применение только в однофазных двигателях с экранирующими витками 11, а также в некоторых типах двухфазных (конденсаторных) двигателях для бытовых нужд из-за сле. дующих недостатков: виток имеет форму узкого и длинного прямоугольника, что па сравнению с квадратной формой витка приводит к завь 1 шенному расходу меди; при тонких катушках, которые обеспечивают минимальный расход меди, плохо используется междуполюсное прост ранство и растутгабариты двигателяв радиальном направлении.Известны асинхронные многофазныедвигатели.с явновыраженными полюсами, выполненными в виде П-образныхпакетов, горизонтальная часть которых несет на себе сосредоточеннуюобмотку и параллельна оси машины, апод вертикальными частями размещеныдве половины ротора, закрепленные наодном валу 21.Недостатком этого двигателя является необходимость в два раза большего числа витков обмотки статора посравнению с однороторной конструкцией. Это приводит к значительному перерасходу медного провода, а такжеувеличивает индуктивнсе сопротивление рассеяния, которое пропорциональ"но квадрату числа витков, следствиемчего являются низкие значения пускового и максимального моментов,Наиболее близким и изобретению потехнической сущности является асинх ронный трехфазный двигатель, статоркоторого содержит охваченные катушкамифгзных обмоток аксиально расположенные когтеобраэные зубцы, выполненныев виде пакетов, концы которых с одЗ 0.ной стороны образуют расточку статора.а с другой стороны замкнуты общимкольцевым ярмом, фазные обмотки состоят каждая из 2 р катушечных групп, отстоящих друг от друга на 180 эл.град.и включенных между собой последовательно-встречно 3). 5Однако в данном двигателе магнитное поле в воздушном зазоре имеет такую же Форму, как и в обычной, трехфазной асинхронной машины .с со средоточенной обмоткой, число пазов на по люс и Фазу в которой равно единице.Магнитное поле имеет сильно развитыепятую и седьмую пространственные гармонические, их обмоточные коэффици-енты имеют такую же величину, как идля основной гармонической, а это затрудняет пуск двигателя и уменьшаетКПД в номинальном режиме работы.Цель изобретения - улучшение пуско.вых свойств двигателя и увеличениеКПД,Укаэанная цель достигается тем,что число когтеобразных зубцов равно 12 р, катушечные, группы каждой Фа"зы выполнены иэ четырех катушек, вклю 2ченных последовательно-согласно ирасположенных на четырех рядом расположенных зубцах, при этом числа витков катушек находятся в соотношении1:3:3:1, где р " число " число парполюсов,30На Фиг.1 и 2 изображен трехфазныйдвухполюсный асинхронный двигатель с,когтеобразными зубцами, продольный ипоперечный разрезыува фиг.З - схематрехфазной обмотки двигателя; на 33фиг, 4 - а) фаза двухслойной распреде-,ленной обмотки с Ч=2 и у = - ; б)кри.5,6вая распределения н.с. фазы; в) условное изображение катушек фазы когтеобразных зубцов; на фиг. 5 - а)трехфазная и распределенная обмотка с2 и. у = - Т 1 б) кривая распреде 56ления н. с. трехфаэной обмотки; в) условное изображение катушек трехфазной обмотки когтеобразных зубцов;г) условное изображение катушек упрощенной трехфазной обмотки когтеобразных зубцов.50Статор асинхронного монофазногодвигателя состоит из ярма 1 (Фиг. 1,и 2), которое представляет собой на.витое из ленты электротехническойстали кольцо, и когтеобразных зубцов2, горизонтальная часть которых несет на себе обмотку 3. Под частьюкогтеобразных зубцов, свободной отобмотки , находится ротор 4. Корпусдвигателя должен быть немагнитным,например алюминиевым. Число когтеоб-,60разных зубцов равно 12 р, где р - чис"ло пар полюсов.Фазные обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град,(фиг. 3) и состоят каждая иэ 2 р ка тушечных групп. Катушечные группы отстоят друг от друга на 180 эл.гдад. и включены между собой последовательно-встречно. Каждая катушечная группа состоит иэ четырех катушек 1,2,3,4Числа витков катушек 1 и 4 равны между собой, п=ад, Числа витков катушек 2 и 3 также равны между собой и в 3 раза больше чисел витков катушек 1 и 4, т.е. ж 2:аз - 3 ч,=Ззчд. Катушки с устроенным числом витков на фиг, 3обозначены жирными линиями.Магнитное поле, создаваемое обмоткой, имеет такой же состав высших пространственных гармонических, как и магнитное поле, создаваемое респределенной обмоткой при числе пазов ну ,полюс и фазу Ч = 2 и укорочении у=-С,На Фиг. 4 а показана фаза двухслойной распределенной обмотки при з 1 = 12, Ч = 2, и у = - т . На фиг 45приведена кривая распределения н.с, этой фазы, Такую же н.с. создают охватывающие каждый зубец катушки, числа витков которых и направление намотки показаны условно, стрелками на фиг. 4 вНа Фиг, 5 а показана трехфазная распределенная обмотка с Ч = 2 и5.= - Т, а на Фиг. 5 б - н,с., создавемая данной обмоткой для момента времени, когда ток в фазе А равен максимальному значению, Известно, что результирующая н.с. трехфаэной обмотки равна сумме н.с. трех отдельно взятых Фазных обмоток, сдвинутых между собой на угол 120 эл.град, Поэтому для когтеобразного двигателя, статорная обмотка которого должна создавать такую же н.с., как и распределенная обмотка обычного двигателя (Фиг. 50 ), на каждом когтеобразном зубце должны располагаться катушки всех трех фаз, намотанных в определенном направлении, показанном на фиг, 5 стрелками, и по числу витков также находящихсямежду собой в строго определенном соотношении (на фиг. 5 в 1:2:2).Обмотку, показанную на фиг. 56 можно упростить. Н.с. одинаковой ве личины любых двух фаз можно заменить такой же по величине н.с, третьей фазы, взятой с обратным знаком:1+3 сЭ З 1 о сцСЭ Во (щС)=Эщ(81 пЫ+ +ВЫ оСоо 5 240-соэ шС во 240 )=.Э(91 дщС- - - з 1 л оН + - саз щ С /=3- в 1 п щ С+й1 п 1 2соз щ С: -Эщ 81 о (ыС+240 )=-1 Ва (ШС- -120 ) ф"18АналогичноА 8 с . В" Сф АПоэтому три типа катушек на каждом стержне (фиг. 5 в ) можио заменить двумя типами катушек, как показано стрелками на Фиг. 5 ъ . То же самое изображено в виде катушек на фиг. 3Обмоточные коэффициенты для основной и высаих гармонических, подсчитываемые по формуле 5Яб"уК 0 б-"КрК =1 п - 980Р з 9, гГ .О имеют: следующйе значения; К 06= 0,933) Кобз- Ко 61= 0067, т.е. обмоточные коэффициенты для высших гармонических имеют в 14 раз меньшие значения по сравнению с обмоточным коэффици- ентом для основной гармонической.Расход медного провода в предлагаемом двигателе примерно. такой же, как в обычном двигателе. Это проис-. ходит за счет того, что индукцня магнитного потока, пронизывающего виток, в 4 раза больше индукции. потока .в витке в серийных двигателях.Благодаря предложенной обмотке двигатель имеет хорошие пусковые свойства и малые значения добавочных потерь. Помимо этого обмотка проста в изготовлении, обладает механической и диэлектрической прочностью, что повьааает надежность двигателя. Обмотка ремонто.- способна в эксплуатационных условиях, так как сгоревшую катушку легко можно заменить запасной, не демонтируя двигатель. Это значительно облегчает эксплуатацию двигателя. Катушки легко герметизируются, что важно для водопогружных двигателей., двигателей для перекачки агрессивных сред, работающих в химически активной среде и т.д.Формула изобретенияАсинхронный трехфазный двигательсо статором, содержащим охваченныекатушками Фазных обмоток аксиальнорасположенные когтеобразные зубцы,выполненные в виде пакетов, концы которых с одной стороны образуют расточку статора, а с другой стороны замкнуты общим кольцевым ярмом, Фаэные .обмотки, состоящие из 2 р катушечныхгрупп, отстоящих друг от друга на180 эл. град. и включенных между собой последовательно-встречно, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения пусковых характеристик иувеличения КПД, число когтеобраэныхзубцов равно 12 р, катушечные группыкаждой Фазы выполнены из четырех катушек, включенных последовательносогласно и расположенных. на четырехрядом расположенны с зубцах, при этомчисла витков атушек находятся в соотнсвении 1:3:3:1, где .р - число парполюсов.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Вольдек А.И. Электрические машины. Л., фЭнергия, 1974, с. 614.2. Авторское свидетельство СССРР 139726, кл. 21 сР,19/02, 1954.2. Авторское свидетельство СССРМ 289481, кл. Н 02 К 17/00 ф 1969,