CS248339B1 - Indukční rotorový spouštěč asynchronního kroužkového motoru - Google Patents

Abstract

Ěešení se týká indukčního rotorového spouštěče, který umožňuje samočinný rozběh asynchronního kroužkového motoru. Spouštěč je tvořen magnetickým lištěným obvodem trojfázové tlumivky s pěti sloupky. Na každém ze tří vnitřních sloupků je umístěno vinutí jedné fáze trojfázové tlumivky. Vinutí všech tří fází této tlumivky jsou vzájemně zapojena do hvězdy. Vnitřní sloupky magnetického obvodu jsou obklopeny závitem nakrátko a jsou opatřeny vzduchovou mezerou. Vinuti všech tří jsou připojena k rotorovému vinutí stroje. Závit nakrátko může být proveden z trubky pro průchod chladící kapaliny

Description

Vynález se týká indukčního rotorového spouštěče umožňujícího samočinný rozběh asynchronního kroužkového motoru.

Je znám indukční rotorový spouštěč sestávající v každé fázi z paralelního řazení prvního činného odporu se sériovou kombinací tlumivky a druhého činného odporu. Tato tlumivka je bud vzduchová, tj. reaktor, nebo s magnetickým listěným obvodem.

V dalším bude tento indukční rotorový spouštěč označen jako spouštěč prvního typu.

Je také znám indukční rotorový spouštěč, sestávající v každé fázi z tlumivky, jejíž magnetický obvod není listěný, ale plný, nebo je složený ze silných železných desek. Ztráty v železe tohoto masivního magnetického obvodu se dají nahradit ztrátami ve fiktivním činném odporu, paralelně připojeném ke každé fázi vinutí tlumivky. Náhradní schéma uvedeného indukčního spouštěče, označeného jako spouštěč druhého typu, je stejné jako schéma indukčního rotorového spouštěče prvního typu, avšak druhý činný odpor je u indukčního spouštěče druhého typu dán činným odporem vinutí každé fáze tlumivky, nebo je to samostatný přístroj.

Účelem obou zmíněných typů indukčních rotorových spouštěčů je změnit náhradní schéma kroužkového asynchronního motoru na náhradní schéma podobné náhradnímu schéma dvouklecového asynchronního motoru soustavy Boucherotovy, který se vyznačuje velkým záběrným momentem, menším momentem zvratu a menším záběrným proudem proti kroužkovému asynchronnímu motoru spouštěnému přímo bez použití jakéhokoliv rotorového spouštěče. Průběh momentu motoru je pak na otáčkách jen málo závislý.

248 339

Oba popsané typy indukčních rotorových spouštěčů mají své nevýhody. U spouštěče prvního typu, který se dá vcelku dobře po výpočtové stránce navrhnout včetně výpočtu indukčním spouštěčem docílené momentové charakteristiky M = f(n) motoru, vznikají obtíže v tom smyslu, že v zařízeních umístěných v prostorech s nebezpečím výbuchu, musí být první i druhý činný odpor, jakož i vzduchový reaktor provedeny v nevýbušném závěru, což vyžaduje velký prostor.

U indukčního rotorového spouštěče druhého typu, využívajícího ztráty v železe masivního magnetického obvodu, je značně obtížné vypočítat spolehlivě momentovou charakteristiku M « f(n) motoru, a je proto nutné teprve podle provedených zkoušek upravovat parametry tlumivky, což není vždy snadné.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny indukčním rotorovým spouštěčem asynchronního kroužkového motoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na magnetickém listenem obvodu trojfázové tlumivky s pěti sloupky je na každém ze tří vnitřních sloupků umístěno vinutí jedné fáze trojfázové tlumivky. Vinutí všech tří fází této tlumivky jsou vzájemně zapojena do hvězdy, tři vnitřní sloupky magnetického obvodu jsou obklopeny závitem nakrátko a jsou opatřeny vzduchovou mezerou. Vinutí všech tří fází jsou připojena k rotorovému vinutí asynchronního kroužkového motoru, jehož statorové vinutí je spojeno s trojfázovou sítí. Podstatou vynálezu dále je, že závit nakrátko je proveden z trubky pro průchod chladící kapaliny.

Výhodou uvedeného indukčního rotorového spouštěče je, že nepotřebuje dva samostatné odporníky, čímž je jednodušší a je méně náročný na prostor. Tam, kde se žádá několik spouštěcích stupňů, jako například u těžních strojů s asynchronním kroužkovým motorem, je možné řadit indukční spouštěče jako samostatné moduly do série a vyřazovat je příslušným stykači. Přitom i druhý odporník bude mít stejný počet stupňů řazených do série jako bude počet stupňů jednotlivých modulů.

Na připojeném výkresu je na obr. 1 naznačen příklad trojpólového indukčního rotorového spouštěče asynchronního kroužkového motoru podle vynálezu a na obr. 2 je pro lepší názornost

248 339 jeho jednopólové schéma. Na obr. 3 je v magnetickém pětisloupkovém obvodu naznačen průběh magnetického toku ^5 třetí harmonické bez dalších magnetických toků konfázových lichých harmonických dělitelných třemi.

Magnetický listěný obvod 1_ trojfázové tlumivky s pěti sloupky má na třech vnitřních sloupcích, z nichž každý je opatřen vzduchovou mezerou 2, umístěno vinutí 2 vždy jedné fáze trojfázové tlumivky. Činný odpor každé fáze je znázorněn mimo vinutí 3 a je naznačen jako první odporník 4 Čárkovaně, aby se tím vyznačilo, že se nejedná o zvláštní samostatnou součást.

Všechna vinutí 3 jsou spojena vzájemně do hvězdy a jsou připojena k rotorovému vinutí 5b asynchronního kroužkového motoru, jehož statorové vinutí 5a je připojeno k trojfázové síti 6. Vnitřní sloupky magnetického listěného obvodu ® vinutím 3 jsou obklopeny jedním společným závitem 7 nakrátko. Protože se v závitu nakrátko maří značný činný výkon, jehož hodnotě je úměrný točivý moment asynchronního kroužkového motoru, je možno závit 7 nakrátko provést z trubky protékané vodou, což umožňuje jeho chlazení. Přitom vzhledem k odizolování závitu 7 nakrátko od vinutí 2» jakož i pro nepatrné napětí v něm, nevznikají obtíže s odizolováním okruhu chladící vody od země a chladící voda nemusí být vodou destilovanou, tj. nevodivou, ale může zde být použito vody z vodovodu.

Do závitu 7 nakrátko se neindukuje proud účinkem trojfázového vinutí 3? protože v obr. 1 nezneUzorn^é magnetické toky první harmonické všech tří fází jsou v každém okamžiku v rovnováze a jejich výsledná hodnota je nulová. Do závitu Ί_ nakrátko se však indukuje proud účinkem magnetického toku třetí harmonické a dalších lichých harmonických dělitelných třemi, které ve všech vnitřních sloupcích magnetického obvodu jsou konfázové. ^obr. 3 je ;znazíJrn£in jen z nich největší, tj. magnetický tok třetí harmonické.

Jouleovy ztráty v závitu 2 nakrátko, které vznikají účinkem do něj indukovaných proudů lichých konfázových harmonických dělitelných třemi, je možné nahradit ztrátami ve fiktivním odporu připojeném paralelně k vinutí 3, přičemž každá fáze tohoto fik4

248 339 tivního odporu je označena jako druhý odporník 8 nakreslený též čárkovaně, aby se tím vyznačilo, že to není zvláštní samostatná součást.

V dále uvedeném popisu funkce značí použité symboly:

- magnetický tok třetí harmonické

I? - proud třetí harmonické v závitu 7_ nakrátko

- napětí třetí harmonické v závitu 7 nakrátko

- impedance třetí harmonické v závitu 7 nakrátko

P~ - Jouleova ztráta v závitu 7 nakrátko _v “

Rj - činná složka impedance Z^

Rg - fázová hodnota odporu druhého odporníku 8

- fázové napětí třetí harmonické na druhém odporníku 8

- počet závitu každé fáze vinutí £

U₂ - kroužkové sdružené napětí asynchronního kroužkového motoru v klidu f^ - kmitočet trojfázové sítě £ f₂ - kroužkový kmitočet p - závitový převod rij - jeden závit jedné fáze náhradního zapojení do trohúhelníku

Z teorie je známo, že trojfázové vinutí,např. transformáto ru, zapojené do hvězdy, neumožňuje přirozenou magnetizaci magnetického obvodu, která při sinusovém časovém průběhu napětí a magnetického toku vyžaduje nesinusový časový průběh magnetizaóního proudu, což je dáno přirozenými vlastnostmi železa tvořící ho magnetický obvod, tj. jeho sycením a hysterezí. Tento nesinusový časový průběh magnetizačniho proudu by pak obsahoval liché harmonické proudy dělitelné třemi, o nichž je z teorie dále známo, že mají ve všech fázích v každém okamžiku stejný směr, čili jsou konfázové.

Při spojení vinutí 3 do hvězdy nemohou vsak tyto konfázové proudové složky vinutím 3 protékat, takže není proto splněna podmínka přirozené magnetizace a vznikne pak vnucená magnetizace, která se vyznačuje tím, že místo v magnetizačním proudu vzniknou nyní konfázové liché harmonické dělitelné třemi v magnetickém toku.

248 339

Právě tyto konfázové magnetické toky lichých harmonických dělitelných třemi, z nichž pro jednoduchost je uvažován jen tok ₃ třetí harmonické, jsou základem předloženého vynálezu.

Aby se magnetický tok stejného smyslu ve všech vnitřních sloupcích magnetického obvodu dobře uzavřel a nemusel procházet dlouhými vzduchovými cestami o velkém magnetickém odporu, je použit magnetický obvod s pěti sloupky, přičemž každým krajním sloupkem prochází tok o hodnotě 1,5· jak ukazuje obr. 5· Protože i hodnota 1,5·^ je malá proti hodnotě magnetického toku první harmonické, mohou být krajní sloupky menšího průřezu než sloupky vnitřní.

Žávit 7 nakrátko obemyká tedy celkový magnetický tok 3·$^’ jak ukazuje obr. 3» čímž se do závitu 7 nakrátko indukuje napětí třetí harmonické a dalších konfázových lichých harmonických dělitelných třemi, zatím zanedbaných.

Napětí protlačí impedancí Z^ závitu 7 nakrátko proud

I _ ^U3 ⁵ ' -Z,' a v činné složce impedance Z^ vznikne Jouleova ztráta b ‘ ^R3 · ^1?í

Ta se dá převést na primární stranu myšleného transformátoru s třetí harmonickou v magnetickém toku jako ztráta ve fiktivním trojfázovém odporu označeném jako druhý odporník 8 s fázovou hodnotou Rg, čili y/2

P₃ = H₅ . I* . 5 -Λ- , kde je fázové napětí 5· harmonické, tj. napětí U^/3, převedené v závitovém převodu P = N^/1 na primární stranu.

I

Bude proto

248 339

3_ ’

kde je počet závitů každé fáze vinutí 3. ^a 3^e jeden závit jedné fáze náhradního zapojení do trojúhelníku rovnocenní jednomu společnému závitu 7 nakrátko, kdy každá fáze tohoto náhradního zapojení do trojúhelníku by měla při vlastním magnetickém toku Φ jen napětí U^/3, když celkové napětí v závitu 7 nakrátko od od celkového magnetického toku 3 · ₃ je U₅.

Vinutí £ o počtu závitů má fázové rotorové napětí první harmonické, tj. · napětí TJ^/ VT, tj. při skluzu s = 1, kdy kroužkový kmitočet f^ = s . f^ = 1 . f ₁ , tj. kmitočet f^ trojfázové sítě b_. I při značném magnetickém přesycení, tj. při velké magnetické indukci první harmonické a při daném průřezu vnitřních sloupků, tj. při velkém magnetickém toku první harmonické, byla by reaktance vinutí 3 při počtu závitů veliká, a nemohla by proto z rotorového vinutí 5b asynchronního kroužkového motoru při fázovém napětí Ug / Í3 první harmonické převzít rotorový proud, který je řádově rovný jmenovitému rotorovému proudu asynchronního kroužkového motoru a je potřebný pro vznik jmenovitého momentu.

Je proto nutné snížit hodnotu reaktance vinutí zavedením vzduchové mezery £ v každém vnitřním sloupku magnetického obvodu £, při daném magnetickém toku první harmonické.

Claims (2)

1. Indukční rotorový spouštěč asynchronního kroužkového motoru, vyznačený tím, že na magnetickém listenem obvodu (1) trojfázové tlumivky s pěti sloupky je na každém ze tří vnitřních sloupků umístěno vinutí (5) jedné fáze trojfázové tlumivky, vinutí (5) všech tří fází trojfázové tlumivky jsou vzájemně zapojena do hvězdy, tři vnitřní sloupky magnetického obvodu jsou obklopeny závitem (7) nakrátko a jsou opatřeny vzduchovou mezerou (2), přičemž vinutí (5) všech tří fází jsou připojena k rotorovému vinutí (5b) asynchronního kroužkového motoru, jehož statorové vinutí (5a) je spojeno s trojfázovou sítí (6).

2. Indukční rotorový spouštěč podle bodu 1, vyznačený tím, že závit (7) nakrátko je proveden z trubky pro průchod chladící kapaliny.

1 výkres