FI89317C

FI89317C - Foerfarande foer foerminskning av startstroem av en kortsluten asynkronmotor samt en foer tillaempning av foerfarandet avsedd kortsluten asynkronmotorenhet

Info

Publication number: FI89317C
Application number: FI910769A
Authority: FI
Inventors: Klaus Uuskoski
Original assignee: Kone Oy
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1991-02-18
Publication date: 1993-09-10
Also published as: EP0499989A3; FI910769A0; US5451854A; EP0499989A2; FI89317B; FI910769A

Description

89 31 7

MENETELMÄ OIKOSULKUMOOTTORIN KÄYNNISTYSVIRRAN PIENENTÄMISEKSI SEKÄ MENETELMÄN SOVELTAMISEEN TARKOITETTU OIKOSULKU-MOOTTORIYKSIKKÖ - FÖRFARANDE FÖR FÖRMINSKNING AV STARTSTRÖM AV EN KORTSLUTEN ASYNKRONMOTOR SAMT EN FÖR TILLÄMPNING AV 5 FÖRFARANDET AVSEDD KORTSLUTEN ASYNKRONMOTORENHET

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä oikosulkumoottorin käynnistysvirran pienentämiseksi sekä menetelmän soveltamiseen tarkoitettu oiko-10 sulkumoottoriyksikkö.

Oikosulkumoottorin käynnistys tapahtuu yksinkertaisimmillaan sulkemalla staattoripiirin kytkin. Suuren käynnistysvirta-sysäyksen vuoksi ei oikosulkumoottoria useimmiten kuitenkaan 15 voi käynnistää näin yksinkertaisesti. Suuri virtasysäys voi mm. aiheuttaa niin suuren jännitteen heilahduksen, että muiden sähkölaitteiden, varsinkin lamppujen, toiminta kärsii siitä. Erityisesti näistä syistä johtuen oikosulkumoottoreille on nykyään useita käynnistystapoja, joiden tarkoituk-20 sena on käynnistysvirran pienentäminen. Nykyään käynnistys-; virtaa pienennetään mm. tähti-kolmiokäynnistyksellä tai kyt kemällä staattorin ja syöttävän verkon väliin käynnistystä varten etuvastukset (ns. kusa-kytkentä).

____25 Tähti-kolmiokäynnistystä ei ole mahdollista kuitenkaan käyttää kaikissa tilanteissa, koska kytkennän vaihtohetkellä syntyy verrattain suuria virran transienttimuutoksia, jotka voivat erityisesti heikoissa verkoissa aiheuttaa edellä esitetyn suoran käynnistyksen tavoin häiriöitä muissa sähkö 30 laitteissa, esimerkiksi lamppujen vilkkumista. Käynnistys-vastusten käyttö taas edellyttää ylimääräisten vastusten hankkimista.

Patenttijulkaisuissa US 4417192 ja EP 0205977 on esitetty :\35 käämitystapoja käynnistystä varten. Esitetyt käämitystavat kohdistuvat moottoreihin, joiden napapariluvut ja q:t (ura- 2 8931 7 luvut napaa ja vaihetta kohti) ovat määrätyt. Siten niissä ei esimerkiksi yksitasokäämityksessä voi käyttää yhtä käämi-vyyhteä napaa ja vaihetta kohti.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edelläesitetyt epäkohdat. Keksinnön mukaiselle menetelmälle oikosulkumoottorin käynnistysvirran pienentämiseksi sekä menetelmän soveltamiseen tarkoitetulle oikosulkumoottoriyksikölle tunnusomaiset 10 piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukainen ratkaisu on helposti toteutettavissa. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ei vaihtokontaktorin ja ai-kareleen lisäksi tarvita muita ylimääräisiä osia.

15

Keksinnön mukaisessa käynnistyksessä momenttikäyrässä esiintyvät vain samat yliaaltomomentit kuin normaalissa kytkennässä, koska käynnistyksen aikana kaikki urat ovat käytössä. Kytkennän vaihtohetkellä esiintyvät virran transienttimuu-20 tokset ovat erittäin pieniä, koska staattorivirtaa ei tarvitse katkaista vaihtohetkellä. Näin keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu erityisen hyvin heikkoihin verkkoihin ja ke-vyihin käynnistyksiin, kuten esimerkiksi hydraulihissi-moottoreihin asuintaloissa. Esimerkiksi kevyissä käynnistyk-25 sissä käynnistysvirta pienentyy noin 50% ja transienttivirta vielä enemmän.

Keksintö soveltuu rajoituksetta kaikille käämitystyypeille napaluvusta, uraluvusta ja q:sta riippumatta.

30

Lisäksi keksinnön mukaisen moottorin laskenta voidaan tehdä samoilla menetelmillä kuin nykyistenkin oikosulkumoottorei-den, ja keksinnön mukaisella ratkaisulla on mahdollista säätää moottorin käynnistysmomenttia.

-35 3 89317

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen oikosulkumoottorin staat-5 torikäämitystä.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen oikosulkumoottorin uraa urassa olevine johtimineen.

10 Keksinnön mukaisessa kolmivaiheisessa oikosulkumoottorissa kunkin vaiheen käämijohdot, jotka muodostavat käämivyyhdet kussakin vaiheessa, muodostuvat osajohtimista. Kuvion 1 mukaisesti on staattorikäämityksen kunkin vaiheen L1, L2 ja L3 käämi johtojen osajohtimet, joita kuviossa 1 esitetään vas-15 tuksina R11, R12, R13, R21, R22, R23, R31 , R32 ja R33, ja jotka ovat eristettyä dynamolankaa, jaettu kahteen yhden tai useamman rinnakkaisen osajohtimen sisältävään osaan. Kumpikin osa (haara) on vaiheittain symmetrinen.

20 Käynnistyksen ajaksi kytketään vain toinen osajohtimien osa R11 , R21 ja R31 syöttöjännetteeseen ja toinen osa R12, R13, R22, R23, R32 ja R33 irti syöttöjännitteestä, jolloin seurauksena on langan poikkipinnan pieneneminen ja staattorir-.-·· esistanssin kasvu. Tällöin moottorin oikosulkuimpedanssi ”'25 kasvaa, ja käynnistysvirta ja käynnistysmomentti pienenevät.

.. Kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa on rinnakkaisia osajohtimia kolme, ja käynnistyksessä käytetään niistä vain yhtä. Käämityksen osien suhteita, esim. osissa olevien osajohtimien lukumäärää, asettelemalla voidaan virran ja momentin arvoja 30 muuttaa halutulla tavalla. Käämityksen kytkentä voi olla kuvion 1 mukainen tähtikytkentä tai kolmiokytkentä. Myös kaikki rinnakkaiskytkennät ovat mahdollisia.

Kuviossa 2 on vielä esitetty L1 -vaiheen käämijohdon 1, joka •;-.35 kuten edellä kuviossa 1 muodostaa käämi vyyhden, ja joka on sijoitettu uraeristyksellä 2 varustettuun uraan 3, rin- 4 89317 nakkaiset osajohtimet 11, 12 ja 13, joista siis vain yhtä, mustalla merkittyä osajohdinta 11 käytetään käynnistyksessä. Kuvion 2 mukaisesti käämijohdon osajohtimet sijaitsevat jokaisessa vaiheessa samoissa urissa ja on käämitty samoilla 5 käämiaskelilla.

Käynnistyksen alussa kytketään syöttöjännite moottoriin sulkemalla staattorikäämityksen navoissa olevan vaihtokontak-torin koskettimet S11, S12 ja S13. Käynnistyksen tapahduttua 10 suljetaan aikareleen (ei esitetty) avulla myös toisen osa-johtimien osan ensimmäiseen kytkevän vaihtokontaktorin koskettimet S21, S22 ja S23.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu-15 tusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edelläesitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten puitteissa.

Kuvion 2 mukaisen jaetun käämijohdon sijasta on mahdollista 20 käyttää kolmea erillista osajohdinta, jotka sijoitetaan samoihin uriin. Tämä johtaa kuitenkin osajohtimen käynnisrasi-tuskestävyyden pienentymiseen, koska osajohtimesta siirtyvä lämpö ei pääse välittömästi siirtymään viereiseen, käynnistyksessä virrattomaan osajohtimeen. Tällainen siirtyminen on 25 mahdollista kuvion 2 tapauksessa, kun käämijohto on muodostettu kolmesta rinnakkaisesta osajohtimesta.

Claims

1. Menetelmä oikosulkumoottorin käynnistysvirran pienentämiseksi, jonka oikosulkumoottorin staattorikäämitys on sijoi- 5 tettu uriin (3), ja jossa staattorikäämityksessä kunkin vaiheen (L1-L3) käämi muodostuu ainakin kahdesta rinnankytketystä, eristetystä osajohtimesta (11-13), tun nettu siitä, että osajohtimet (11-13) on staatto-riresistanssin kasvattamiseksi käynnistysvaiheessa jaettu 10 ainakin kahteen rinnakkaiseen osaan siten, että käynnistyksen aikana yksi tai useampia osia on kytketty irti syöttö jännitteestä ja yksi tai useampia osia syöttöjännitteeseen, ja että osajohtimet (11-13) on sijoitettu samoihin uriin (3). 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että osajohtimet on jaettu vaiheittain symmetrisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että rinnakkaisten osien suhteet ovat aseteltavissa virran ja/tai momentin arvojen muuttamiseksi.

4. Oikosulkumoottoriyksikkö, jonka oikosulkumoottorin .25 staattorikäämitys on sijoitettu uriin (3), ja jossa staatto-. .. rikäämityksessä kunkin vaiheen (L1-L3) käämi muodostuu ainakin kahdesta rinnankytketystä, eristetystä osajohtimesta (11-13), tunnettu siitä, että yksikköön kuuluu kussakin vaiheessa osajohtimet (11-13) staattoriresistanssin 30 kasvattamiseksi käynnistysvaiheessa ainakin kahteen rinnakkaiseen osaan jakavat kytkentäelimet (S21 , S22,S23), joita ohjataan siten, että käynnistyksen aikana yksi tai useampia osia on kytketty irti syöttöjännitteestä ja yksi tai useampia osia syöttöjännitteeseen, ja että osajohtimet (11-13) on .35 sijoitettu samoihin uriin (3). 6 89317

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen oikosulkumoottoriyksikkö, tunnettu siitä, että yksikössä on ohjauselin, kuten aikarele, mainittujen kytkentäelimien sulkemiseksi käynnistyksen jälkeen. 5

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen oikosulkumoottoriyksikkö, tunnettu siitä, että käämi muodostuu joko yhdestä käämijohdosta (1) tai erillisistä osajohtimista.

7 89317