Обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя

Союз Советскик Социалистических Республик(51)М КзН 02 К 3/28 Н 02 К 17/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621,3, ,045.58(088.8) Дата опубликования описания 251180(72) Автор изобретения Л. Б. Масандилов Московский ордена Ленина энергетический институт(54) ОБМОТКА РОТОРА ДВУХСКОРОСТНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯИзобретение относится к многоскоростным асинхронным двигателям и может быть использовано для электропривода механизмов с регулированием скорости.5Известны двухскоростные асинхронные двигатели с контактными кольцами, в которых каждая фаза обмотки ротора выполнена иэ четырех ветвей, соединенных в схему моста (1).10Недостатком этих устройств является необходимость в наличии шести выводов (контактных колец) для роторных обмоток, а также применимость этого.устройства только при соотношении чи сел пар полюсов, равном 2:1, что определяет ограниченный диапазон регулирования скорости.Известны также устройства, в которых ротор асинхронного двигателя со держит двухскоростную полюснопереключаемую обмотку с независимыми входами по каждой иэ полюсностей (2 13 .Недостатком этих устройств является наличие шести выводов от роторных 25 обмоток (шести контактных колец).Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя, каждая Фаза которой 30 состоит иэ катушек, включенных в двепараллельные ветви, при этом обмоткаротора является фаэной для большегои короткозамкнутой для меньшего числаполюсов ( 41,Недостатком устройства являетсяего 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 двухскоростногоасинхронного двигателя, у которойпроводники каждой Фазы разделены надве части и включены в две электрические цепи, имеющие общие точки,подключенные к кольцам ротора, каждаяупомянутая часть проводников образуетсовокупность включенных в одну иэуказанных электрических цепей катушечных групп, причем первая и последняя стороны катушечных групп в пределах двойного полюсного деления, соответствующего наименьшему числу парполюсов, принадлежат одной части,сторона каждой катушечной группы одной части в пределах указанного полюсного деления последовательно чередуется со стороной одной из катушечныхгрупп другой части, а расстояние между чередующимися сторонами катушечныхгрупп"равно диаметральному шагу дляиаибольшего числа пар полюсов, приэтом средний шаг всех катушечныхгрупп равен диаметральному шагу длянаименьшего числа пар полюсов,5 В схеме на фиг. 1 в 1, 236 пазах размещены проводники обмотки ротора, при этом обмотка одной фазы 45 размещена в 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31 и 34 пазах, Проводники, расположенные в 1 и 34 пазах, объединены в катушечную группу (катушку). Аналогичным обра.зом объединены в ка тушечные 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 катушечная группа отнесена к противоположной части по сравнению со своей внешней катушечной группой, а все катушечные-. группы, отнесенные к одной части, соединены последовательно. В схеме на фиг. 1 имеется шесть катушечных групп,60 разделенных на две части по три катушечных группы в каждой части. Зажимы первой из этих частей обозначены индЕксами а и б, а зажимы второй части - индексами в и г. 65 На фиг. 1 представлена используемая для чисел полюсов обмотки статора 2 и 12 схема соединения проводни- (О ков одной фазы ротора, для концентрической обмотки при числе пазов, равном 36; на Фиг. 2 и 3 - относящиеся к схеме на фиг. 1 кривые распределения магнитной индукции в зазоре и15 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 электродвижущих сил в проводниках фазы ротора, относящиеся к схеме на фиг, 1, для чисел полюсов, равных 2 и 12 соответственно; на Фиг, б - схема соединения частей проводников Фаз ротора с параллельным подключением этих частей 25 в каждой 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 проводников одной фазы ротора с числом пазов 48 для концентрической обмотки в случае расположения сторон каждой ка- З 5 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. Принцип действия схемы на фиг, 1заключается в следующем,Если обмотка статора двигателяобеспечивает число полюсов, равное 2,то магнитная индукция распределена псзазору двигателя по синусоидальномузакону, как показано на Фиг. 2 (кривая 37), При этом, поскольку электродвижущие силы (ЭДС) в проводникахпропорциональны магнитной индукциив месте расположения этого проводника, то изображенные на Фиг. 2 векторы с индексами е, е ,ез 4 характеризуют ЭДС в 1,434 проводниках соответственно. В случае, когдачисло полюсов обмотки статора равно12, распределение магнитной индукциипо зазору двигателя имеет вид кривой38 на Фиг. 3, на которой изображены1векторы ЭДС е е 4,.еэ в проводниках 1, 434 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 найравлены 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 фаэный ток является суммой токов обеих частей и протекает по контактным кольцам и добавочным резисторам,Если в схеме Фиг, б 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.Формула изобретения Обмотка ротора двухскоростногоасинхронного двигателя, у которойпроводники каждой фазы разделены на Приведенная на фиг. 6 схема соединения частей проводников обмотки ротора не является единственно возможной, На фиг, 7 и 8 соответственнопоказаны мостовая схема соединениячастей (в которой отсутствует токнулевой последовательности) и соединения их по схеме треугольника.В схеме обмотки на фиг. 1 в пределах двойного полюсного деления длячисла полюсов 2 Опервая и последняястороны катушечных групп одной фазы 0расположенные 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 28пазах, относятся к первой части, йт. д., т, е. в пределах одного полюсного деления чередуются стороны катушечных групп, принадлежащих к различ- щным частям, причем расстояние междуэтими чередующимися сторонами (расположенными, например, в 4 и 7 пазахфиг. 1), равно диаметральному шагудля 2 р. При этом шаг каждой вйутренней катушечной группы оказываетсяменьше, чем у внешней, а средний шагвсех катушечных групп равен диаметральному шагу для 2 р.При отмеченных особенностях схемыобмотки на фиг. 1 следует, что в пределах двойного полюсного деления длянаименьшего числа полюсов 2 рвсепроводники расположены по обе стороныпо средней линии (на фиг, 1 средняялиния лежит между 17 и 18 пазами), . З 5причем проводники, симметричные относительно этой средней линии, принадлежат к одной части. В каждой части ЭДС достигает наибольшего значения,если распределение величины магнитнойиндукции в воздушном зазоре такжеоказывается симметричным относительно вышеуказанной средней линии, азначение индукции в месте расположения этой линии Равно нули. При этом 4ЭДС в обоих проводниках одной катушечной группы равны друг другу повеличине и совпадают по направлениюкак между собЬй, так и с другими ЭДСв проводниках данной части (фиг. 4 ии 5).В соответствии с изложенными принципами на фиг. 9 представлена схемаобмотки фазы ротора, проводники которого расположены в 51, 52,98пазах. Каждая сторона катушечныхгрупп в этой схеме размещена в двухсоседних пазах, при этом проводникиодной фазы 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 проводниковвыведены к зажимам а, б и в, г соответственно, Обмотка на фиг. 9 обеспечивает переключение числа полюсов с2 рна 2 р. б 5 Ротор с описанными особенностямиможно 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 2 рна 2 р.При 2 ри числе зубцов 48 диаметральный шаг по пазам, определяемый отношением числа зубцов кчислу полисов,составляет 24. В случае шаблонной обмотки шаг для катушечных групп одной части больше диаметрального шагаи равен 27, а для катушечных группдругой части он меньше диаметрального и равен 21. Средний же шаг дляэтих катушечных групп2+гт24, т, е.равен диаметральному шагу. Зажимы аи б, в и г соответственно первой ивторой частей могут подключаться кобмоткам двух других фаз ротора посхемам на фиг. б, 7 или 8,В схеме на фиг, 11 обеспечиваетсяизменение числа полюсов с 2 рдо2 р. Катушечные группы каждой части соединены для всех фаз по схемамна Фиг, б, 7 или 8,Предлагаемое устройство обеспечивает увеличение диапазона регулирования скорости двигателя по сравнениюс известным и тем самым значительноповышает технические возможностиэлектроприводов с двухскоростнымасинхронным двигателем, Вместе с тем,создание электроприводов с двухскоростными асинхронными двигателями приналичии контактных колец позволяетреализовать электролривод с высокимирегулировочными свойствами с простымии дешевыми управляющими средствами,Это определяет большие технико-экономические преимущества электроприводов с предлагаемыми в данной заявке двигателями по сравнению с другимитипами электроприводов при одинаковомдиапазоне регулирования скорости,Включение в роторную цепь двигателя дополнительных элементов (в простейшем случае добавочных резисторовобеспечивает дополнительные возможности по регулированию скорости идальнейшему повышению диапазона еерегулирования.Изобретение может найти широкоеприменение и в больших масштабах дляэлектропривода механизмов крановых илифтовых установок, где для обеспечения точной установки рабочего органатребуются малые скорости его движенияи желательно (в силу массовости этихустановок и необходимости простогоих обслуживания в условиях эксплуатации) применение наиболее простых систем электропривода.две части и включены в две электрические цени, имеющие общие точки, подключенные 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 образуетсовокупность включенных в5 одну из указанных электрических цепей катушечных групп, причем первая и последняя стороны катушечных групп в пределах двойного полюсного деления, соответствующего наименьшему числупар полюсов, принадлежат одной части, сторона каждой катушечной группы одной части в пределах указанного полюсного деления последовательно чередуется со стороной одной из кату шечных групп другой части, а расстояние между чередующимися сторонамикатушечных групп равно диаметральному шагу для наибольшего числа парполюсов, при этом средний шаг всехкатушечных групп равен диаметральному шагу для наименьшего числа парполюсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 237994, кл. Н 02 К 17/14, 1966. 2. Авторское свидетельство СССР М 470040, кл. Н 02 К 17/14, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР Р 570959, кл.,Н 02 К 17/14, 1977. 4. Авторское свидетельство СССР Р 206702, кл, Н 02 К 17/14, 1965.едактор Т. Кугрышев аж 783 Подписное сударственного комитета СССР ам изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб., д Заказ 8160/6 Ти Г4/ 3035, Мос Филиал ППП "Патент", г. Уж л.,Проектная оставитель А. Кецарисехред А.Щепанская Корректор А. Гриценк