CN101227115A - 组合补偿型绕线转子异步电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机，具体为一种组合补偿型绕线转子异步电机。解决重载起动设备的电机在起动时需在其绕组转子回路中联接频敏变阻器，所带来的电能消耗较大和其配用起动变阻器及切换开关导致其起动装置较为复杂的问题。包括定子绕组、转子绕组，将定子绕组连接成二组或三组三相绕组，至少两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的组合接线，其三个补偿端经开关与呈星形接法的转子绕组的三个线端连接，并在呈星形接法的转子绕组的三个线端连接一个由呈星形接法的三个开关组成的开关组。避免了绕组转子异步电机配用起动变阻器的繁锁性，还利用其曲折联接及其并联电容器的内补偿作用，在正常运转中产生较为显著的节电效果。
Description
技术领域
本发明涉及电机，具体为一种组合补偿型绕线转子异步电机。
背景技术
在绕线转子异步电动机的转子回路串入不同电阻时，其临界转矩保持不变，而临界转差率与外接电阻成正比变化。现行技术对于球磨机类的重载起动设备，大多采用在其绕组转子回路中联接频敏变阻器而进行电机的重载起动，在其起动完成后，再在其集电环及碳刷处将转子绕组短接而进入正常运转。由于这种电机的极数较高并需配用起动变阻器，因此其较低的功率因数导致其电能消耗较大，还因其配用起动变阻器及切换开关导致其起动装置较为复杂。专利号为ZL03145525.5、名称为“交流电动机的内补偿绕组”的发明专利，采用每相定子绕组分为二个不直接相联的绕组段而联接成具有三个补偿端的3V形接线，并在其中三个电势相量相对滞后π/3电角度的绕组上分别并联单相电容器、因此其在同等负载可产生降低运行电流值达20％的节电效果。但其用作为绕线转子异步电动机的定子绕组时，存在其起动转矩降低与不适宜对高电压的定子绕组进行内补偿的问题。
发明内容
本发明为了解决重载起动设备的电机在起动时需在其绕组转子回路中联接频敏变阻器，所带来的电能消耗较大和其配用起动变阻器及切换开关导致其起动装置较为复杂的问题，提供一种组合补偿型绕线转子异步电机。该补偿型绕线转子异步电机用定子绕组的电阻与漏抗做为其起动阻抗，对较大功率的特别是高压绕线式异步电动机，以较高的节电效果及简易的控制装置而达到同步电动机的运行性能及效果。
本发明是采用如下技术方案实现的：组合补偿型绕线转子异步电机，包括定子绕组、转子绕组，将定子绕组连接成二组或三组三相绕组，至少两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的组合接线，其三个补偿端经开关与呈星形接法的转子绕组的三个线端连接，并在呈星形接法的转子绕组的三个线端连接一个由呈星形接法的三个开关组成的开关组。将定子绕组(不改变定子绕组的下线结构或下线方式)连接成二组或三组三相绕组是本领域技术人员公知且非常容易实现的。专利号为ZL03145525.5、名称为“交流电动机的内补偿绕组”的发明专利中，公开了两组三相绕组联接成具有三个补偿端的3V形接线。将三组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的最公知的接线，就是将三组三相绕组都连接成星形接法，其中性点就是补偿端。电机起动时，闭合三个补偿端与转子绕组之间的开关，用定子绕组的电阻与漏抗做为其起动阻抗，起动完成后，断开三个补偿端与转子绕组之间的开关，再闭合转子绕组的三个线端处的开关组，而进入正常运转。
将定子绕组连接成三组三相绕组，两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的组合接线，剩余的一组三相绕组呈星形连接并制成高压绕组。
将定子绕组连接成二组三相绕组，两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的组合接线。
两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的组合接线，形成三个补偿端的组合接线中的两组三相绕组中，相对另一组三相绕组电势相量滞后π/3电角度的三相绕组的每相绕组两端，连接有由电容和开关串接而成的并联支路。用于在同等负载可产生降低运行电流值达20％的节电效果。
将定子绕组连接成三组三相绕组，三组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端的组合接线，任一组三相绕组的每相绕组两端并联有电容。用于在同等负载可产生降低运行电流值达20％的节电效果。
本发明的内补偿的原理是：在三相定子绕组联接成3V形的接线，并在电势相量相对滞后π/3电角度的三相绕组上分别并联单相电容器时，基本上与电机绕组中的滞后其电压相量为π/6相角的电流形成垂直的叠加关系，使其并联电容器的绕组合成电流相量向滞后方向转移，其串联关系的绕组合成电流相量向超前方向转移，从而产生电容器的容性功率与电机的感性功率在电机内部平衡的节能效果；在三相定子绕组联接成具有三个补偿端的3Y形接线时，不同组与不同相绕组上分别联接的单相电容器同样可在相量分解的作用下，使其绕组中的电流相量发生相位转移而产生内补偿效果。本发明的转子绕组与定子绕组的三个补偿端联成回路的工作原理是：在各相定子绕组分别成两路或三路并对转子绕组形成通路时，其定子绕组的电阻与漏抗值相对转子形成2-4倍的阻抗值，在电机起动时其较大数值的转子感应电势受其串联阻抗的限流作用及转差率增大的作用而大幅度下降，并保证其起动转矩基本上不变；转子电势经由定子绕组回路的流进与流出的电流是等量的，因此其并不影响定子磁势的变化；随其转速的上升，三个补偿端的电势值逐渐回落在零，其转子电势也同步下降，此时切断与定子绕组的联接而自成闭合回路，电机进入稳定运转。
本发明的效果是：将定子绕组联接成三路V形或Y型的接线而成转子绕组的限流回路，不仅避免了绕组转子异步电机配用起动变阻器的繁锁性，还利用其曲折联接及其并联电容器的内补偿作用，在正常运转中产生较为显著的节电效果。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的组合补偿型绕组转子异步电机主回路接线原理图。
图2为本发明实施例2所述的组合补偿型绕组转子异步电机主回路接线原理图。
具体实施方式
实施例1(如图1所示)
组合补偿型绕线转子异步电机，包括定子绕组、转子绕组，将定子绕组连接成二组或三组三相绕组，至少两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线，其三个补偿端O1、O2、O3经开关K4与呈星形接法的转子绕组W01-W02-W03的三个线端连接，并在呈星形接法的转子绕组W01-W02-W03的三个线端连接一个由呈星形接法的三个开关组成的开关组K5。开关K4和开关组K5采用交流接触器。
本实施例中，将定子绕组连接成三组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3，两组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线(按照Wa1、Wb2、Wb1、Wc2、Wc1与Wa2的顺序依次相联成其电势相量是3V形的接线，即两组绕组的同相两绕组段的首端分别相联，其Wa1与Wb2、Wb1与Wc2、Wc1与Wa2三对绕组的末端分别相联而引出其电势值在正常运转时是近于零值的三个补偿端O1、O2、O3)，剩余的一组三相绕组Wa3-Wb3-Wc3呈星形连接并制成高压绕组。
两组三相绕组Wa1-Wc1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线，形成三个补偿端O1、O2、O3的组合接线中的两组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2中，相对另一组三相绕组Wa2-Wb2-Wc2电势相量滞后π/3电角度的三相绕组Wa1-Wb1-Wc1的每相绕组两端，连接有由电容C01、C02、C03和开关K3串接而成的并联支路。开关K3采用交流接触器。
三相绕线转子异步电动机的定子绕组的结构为：将6000V或10000V的高压绕组排放于定子铁心线槽的上层，并占据其绕槽间的1/2-2/3；将380-460V的低压绕组排放于定子铁心线槽的下层，并保持同相绕组的相对位置；(Wa1)与(Wa2)、(Wb1)与(Wb2)、(Wc1)与(Wc2)是匝数及导线截面完全相同的两组绕组，两组绕组配合而共同构成电机对称的磁极；高、低压绕组分别采用庶极式绕组排放方式，还须考虑补偿电容器提高绕组电势的因素而较常规提高2％-8％的绕组匝数。单相电力电容器的额定电压值选择为相电压的110％，其三只电容器的总容量按电机铭牌功率值的1/6-1/3倍的数值选取。
三相高压绕组Wa3-Wb3-Wc3联接成星形接线，其三个电源端径高压断路器联K1接于A、B、C三相高压电源端。三个补偿端经交流接触器K4与三相转子绕组联接。在图中省略了转子的集电环及碳刷。三只电容器C01、C02、C03经交流接触器K3控制对应并联于其电势相位相对滞后π/3相角的三相绕组Wa1-Wb1-Wc1的每相绕组两端。
在电机起动时，先闭合交流接触器K4与高压断路器K1，再闭合交流接触器K2；在电机转速接近于额定转速时，断开定、转子绕组相联的交流接触器K4、随后闭合交流接触器K5使三相转子绕组自成闭合回路；闭合交流接触器K3而将三只电容器投入进入内补偿的运转状态。
实施例2(如图2所示)
组合补偿型绕线转子异步电机，包括定子绕组、转子绕组，将定子绕组连接成二组或三组三相绕组，至少两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线，其三个补偿端O1、O2、O3经开关K4与呈星形接法的转子绕组W01-W02-W03的三个线端连接，并在呈星形接法的转子绕组W01-W02-W03的三个线端连接一个由呈星形接法的三个开关组成的开关组K5。开关K4和开关组K5采用交流接触器。
本实施例中，将定子绕组连接成三组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3，三组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线，具体做法是三组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3分别联接成引出三个独立补偿端O1、O2、O3的三组星形接线。任一组三相绕组Wa3-Wb3-Wc3的每相绕组两端并联有电容C01、C02、C03。本例的三个补偿端做为电源端时，原有电源端便作为补偿端。
本例的电机起动的控制方式是：在交流接触器K5断开时，闭合交流接触器K4与K2进行电机的重载起动，其三相转子绕组W01-W02-W03的电势经由交流接触器K4作用于三个补偿端，其电流流进并等量流出定子绕组等效的限流回路而进行其起动；在电机接近于额定转速时，断开交流接触器K4而闭合交流接触器K5进入稳定运转；三个单相电容器C01、C02、C03由三相绕组Wa3-Wb3-Wc3提供部分电容电流，另一部分电容电流流至补偿端进行相量分解而对其它两相的绕组提供正向的电容电流，从而产生容性与感性无功能量的内部平衡过程。
实施例3
组合补偿型绕线转子异步电机，包括定子绕组、转子绕组，将定子绕组连接成二组或三组三相绕组，至少两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线，其三个补偿端O1、O2、O3经开关K4与呈星形接法的转子绕组W01-W02-W03的三个线端连接，并在呈星形接法的转子绕组W01-W02-W03的三个线端连接一个由呈星形接法的三个开关组成的开关组K5。开关K4和开关组K5采用交流接触器。
本实施例中，将定子绕组连接成二组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2，两组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线。即按照实施例1的图1将三相高压绕组Wa3-Wb3-Wc3及高压开关K1取消，仅用低压的二组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2并按图1的3V形联接方式进行组合联接。
两组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2联接成具有其电势值近于零的三个补偿端O1、O2、O3的组合接线，形成三个补偿端O1、O2、O3的组合接线中的两组三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2中，相对另一组三相绕组Wa2-Wb2-Wc2电势相量滞后π/3电角度的三相绕组Wa1-Wb1-Wc1的每相绕组两端，连接有由电容C01、C02、C03和开关K3串接而成的并联支路。开关K3采用交流接触器。
二组低压的三相绕组Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2采用同相位的两段绕组分别产生一种极性的磁极的绕组排布方式，以保证其组合绕组磁势的平衡。其起动方式是：在断开交流接触器K3并闭合交流接触器K4后，再闭合交流接触器K2进行电机的重载起动；在接近于额定转速时，断开交流接触器K4并闭合交流接触器K5使转子绕组闭合成回路；闭合交流接触器K3而将三只电力电容器对应并联于三相绕组Wa1-Wb1-Wc1的每相绕组两端而进入正常运转。本例的内补偿可在同等负载下，产生电机运行电流降低20％的节电效果。
Claims (7)
1.一种组合补偿型绕线转子异步电机，包括定子绕组、转子绕组，其特征为：将定子绕组连接成二组或三组三相绕组，至少两组三相绕组联接成具有其电势值近于零的三个补偿端(O1、O2、O3)的组合接线，其三个补偿端(O1、O2、O3)经开关(K4)与呈星形接法的转子绕组(W01-W02-W03)的三个线端连接，并在呈星形接法的转子绕组(W01-W02-W03)的三个线端连接一个由呈星形接法的三个开关组成的开关组(K5)。
2.如权利要求1所述的组合补偿型绕线转子异步电机，其特征为：将定子绕组连接成三组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3)，两组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2)联接成具有其电势值近于零的三个补偿端(O1、O2、O3)的组合接线，剩余的一组三相绕组(Wa3-Wb3-Wc3)呈星形连接。
3.如权利要求2所述的组合补偿型绕线转子异步电机，其特征为：剩余的一组三相绕组(Wa3-Wb3-Wc3)制成高压绕组。
4.如权利要求1所述的组合补偿型绕线转子异步电机，其特征为：将定子绕组连接成三组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3)，三组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2、Wa3-Wb3-Wc3)联接成具有其电势值近于零的三个补偿端(O1、O2、O3)的组合接线。
5.如权利要求1所述的组合补偿型绕线转子异步电机，其特征为：将定子绕组连接成二组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2)，两组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2)联接成具有其电势值近于零的三个补偿端(O1、O2、O3)的组合接线。
6.如权利要求2或3或5所述的组合补偿型绕线转子异步电机，其特征为：形成三个补偿端(O1、O2、O3)的组合接线中的两组三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1、Wa2-Wb2-Wc2)中，相对另一组三相绕组(Wa2-Wb2-Wc2)电势相量滞后π/3电角度的三相绕组(Wa1-Wb1-Wc1)的每相绕组两端，连接有由电容(C01、C02、C03)和开关(K3)串接而成的并联支路。
7.如权利要求4所述的组合补偿型绕线转子异步电机，其特征为：任一组三相绕组(Wa3-Wb3-Wc3)的每相绕组两端并联有电容(C01、C02、C03)。
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