CN2035933U - 低速重载高速轻载异步电机变级绕组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变极调速交流电机的绕组。传统的Y/YY或△/YY单绕组双速电机，在低速重载高速轻载的使用状态下运行性能差。本设计仍将每相绕组分成两半线圈，但使两半线圈正并联得低速、反串联得高速，这样不但绕组形式简单，而且特别适用于低速时需重载起吊或切削，高速时需轻载返回或退刀这类机械设备的主电机，本绕组不但可用于双速电机。也可再配以另一套其他级数绕组设计成三速、四速电机。

Description

本实用新型涉及调速交流电机的绕组。

传统的Y／YY或△／YY的单绕组双速电机，虽然具有绕组形式简单的优点，但只是对于低速出力低于或接近于高速出力以及一般起动要求的电机，才能获得较为良好的运行性能。对于一些需要低速重载起动和运行，高速轻载起动和运行的电机（如塔式起重机的主电机等），使用上述变极绕组就不能满足实际工况的使用要求，不能获得良好的运行性能。

本实用新型的目的是提供一种异步电机的变级绕组，它不但形式简单，而且能在低速重载起动和运行，高速轻载起动和运行的服役条件下，具有良好的运行性能，以满足配套机械实际工况的需要。

本实用新型的技术解决方案是仍象传统的单绕组双速电机一样，将每相绕组线圈分成两半，（本专业技术人员可按常规的设计程序确定合理的绕组参数）但使两个线圈正并联（头一头，尾一尾相联）而得低转速极对数，使两个线圈反串（尾一尾相联）而得高转速极对数。

本实用新型三相单绕组变极双速电机的接线图见图1，引出线数为6根；低速为2Y，联接图见图2；高速为1Y，联接图见图3。

本实用新型绕组的变极原理是：把A相绕组分成两半：线圈A₁X₁和A₂X₂。图4a中是两个线圈反串联，得出P＝1。图4b中是两个线圈正并联，得出P＝2。在换极时，一半线圈中的电流方向不变，而另一半线圈中的电流改变了方向。

由于在低速时有两条并联的支路，而在高速时为一条串联支路（作为对照，传统的绕组是低速为一条串联支路而高速为两条并联支路），这就使得：

1.低速重载起动和运行时产生的大电流和高速轻载和运行时所产生的小电流获得了合理的通路。

2.低速和高速时的电机绕组阻抗分配合理：

a.低速时绕组并联，匝数少则电阻和漏抗小（漏抗系数正比于匝数²）小，从而提高了起动转矩和最大转矩〔因为：起动转矩∝1／起动总阻抗²，最大转矩∝1／定子电阻＋ $\sqrt{{\mathrm{(\; 定子电阻\; ）}}^2\mathrm{＋\; （\; 总漏抗\; ）}{}^2}$ ，并且：起动总阻抗＝ $\sqrt{{\mathrm{(\; 起动总电阻\; ）}}^2\mathrm{＋\; （\; 起动总漏抗\; ）}{}^2}$ ，起动总电阻＝定子电阻＋起动时转子电阻，所以起动转矩和最大转矩都变大〕。

b.通过适当的匝数和线径选择后，起动电流倍数也能满足使用要求（如可使起动电流控制在额定电流的7倍以下）。

3.低速重载和高速轻载时的定子铜耗分配合理，从而使它们的定子绕组温升也较接近。

本实用新型绕组不但可设计为双速电机，而且再配以另一套其他极数的绕组即可设计成三速或四速电机（两套绕组电机）。本实用新型绕组不但可用于鼠笼转子多速电机的设计，而且也能用于绕线转子多速电机的定、转子绕组设计，以提高其低速时的出力和过载能力，提高高速时的功率因数及其他运行性能。

本实用新型绕组同样形式简单，在工艺上及工时消耗上与传统的变极绕组相同，本专业的技术人员看见接线图即可应用实施。

对于低速时需重载起吊或切削，高速时需轻载返回或退刀这类机械设备，如起重机、机床、电梯等的配套电机，本实用新型绕组都有推广运用的价值，使之获得良好的运行性能和经济效益。

以下用具体数据说明本实用新型与现有技术相比所具有的优点和积极效果：

表1中，4极、2极两栏所列数据为在保证重载使用时4极性能接近的条件下，采用本实用新型绕组（新方案）和若采用传统绕组（旧方案）的各项运行性能计算值（本专业技术人员可用常规方法完成这种计算）。由此可见，如果4极性能基本接近，则传统绕组的2极性能极差，并且不符合轻载使用的条件，如：

（1）.2极旧方案的起动转矩和最大转矩分别为额定转矩的近10倍和10倍以上，这将对电机造成机械损伤甚至损坏，而新方案就没有这样的问题。

（2）.2极旧方案的起动电流倍数高达14.6倍，使电机的控制线路电器设备选用极不合理，而且对这类频繁起动的电机极容易烧坏绕组。2极新方案起动电流仅为2.9倍。

（3）.若用旧方案，4极和2极的定子铜耗相差悬殊，这将使两个极数下的温升分配不合理（4极温升很高，2极温升很低）。

综上所述，传统的单绕组双速电机绕组，对于象塔吊电机这类低速重载使用，高速轻载使用的电机是不适用的，而本实用新型的变极绕组却能保证在这种工况下具有良好的运行性能。

图1为本实用新型中三相单绕组双速电机变极绕组的接线图。

图2为低速时的联接图。

图3为高速时的联接图。

图4为本实用新型的变极原理示意图。

实施例：为QT16塔式起重机新产品设计制造配套主电机。用户对该电机的要求如下：

型号    YZD180L－4／2／16

功率    5.5／2／1.8    KW

起动转矩和最大转矩不小于1.8倍额定转矩，起动电流不大于额定电流的6倍。

实际使用工况为：

4极（1500转／分）负载起吊，16极（375转／分）到位，2极（3000转／分）空勾返回。

该电机为三速，采用两套绕组。其中4／2极为一套本实用新型绕组，16极为另一套传统设计绕组。

样机经型式试验性能合格，达到技术协议要求，并经实际工况使用证明性能优良。两台样机的性能数据如下表二（在工作制S₃每周期10分钟的情况下测试）：

Claims (4)

1、低速重载高速轻载异步电机变极绕组，由单绕组变极，将每相绕组线圈分成两半，其特征在于：使两半线圈正并联就构成三相2Y接法的低速电机，使两个线圈反串联就构成三相1Y接法的高速电机。

2、如权利要求1所述的变极绕组，其特征在于：所说的绕组为鼠笼转子多速电机的定子绕组。

3、如权利要求2所述的变极绕组，其特征在于：所说的绕组为鼠笼转子单绕组双速电机的定子绕组。

4、如权利要求1所述的变极绕组，其特征在于：所说的绕组为绕线转子三速、四速电机的定、转子绕组。

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