RU6953U1

RU6953U1 - SWITCHING SCHEME FOR TWO PHASE ASYNCHRONOUS SHORT-ROTOR MOTOR

Info

Publication number: RU6953U1
Application number: RU97107940/20U
Authority: RU
Inventors: Г.В. Носов; С.В. Пустынников
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-06-16

Abstract

Схема включения двухфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, содержащая первую и вторую одинаковые обмотки статора, сдвинутых герметически под углом 90 эл. град., фазосдвигающий конденсатор, отличающаяся тем, что в схему дополнительно введены индуктивность и резистор, причем обмотки статора, индуктивность и конденсатор включены по мостовой схеме так, что обмотки статора являются противоположными плечами моста, а питающая однофазная сеть подключается между точкой соединения первой обмотки статора с конденсатором и точкой соединения второй обмотки статора с индуктивностью, резистор включен между другими противоположными точками моста, причем сопротивление переменному току индуктивности, конденсатора и резистора равны по величине.The circuit for switching on a two-phase squirrel-cage induction motor, containing the first and second identical stator windings, hermetically shifted at an angle of 90 el. grad., phase-shifting capacitor, characterized in that the inductance and resistor are additionally introduced into the circuit, and the stator windings, inductance and capacitor are connected in a bridge circuit so that the stator windings are opposite shoulders of the bridge, and the supply single-phase network is connected between the connection point of the first stator winding with a capacitor and the connection point of the second stator winding with the inductance, a resistor is connected between other opposite points of the bridge, and the resistance to alternating current of the inductance, capacitor and resistor are equal in magnitude.

Description

СХЕМА ВЮПОЧЕЕШЯ ДВУХФАЗНОГОTWO-PHASE SCHEMATIC SCHEMATIC

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СASYNCHRONOUS MOTOR WITH

КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМSHORT-ROTORED ROTOR

Полезная модель отнооитоя к электротехнике и может быть использована для подклю хения двухфазного двигателя к однофазной сети.A useful model for electrical engineering and can be used to connect a two-phase motor to a single-phase network.

Известна схема включения асинхронных двигателей к однофазной сети переменного напряжения через пусковую обмотку 1 , которая подключается во время ityCKa и создает совместно с рабочей обмоткой вращающееся магнитное поле. Для создания сдвига фаз между токами пусковой и рабочей обмоток статора двигатеохя в цепь пусковой обмотки включают последовательно фазосдвигаюпщй конденсатор. После Достижения номинальной частоты вращения ротора двигателя пусковз о обмотку отключают. Недостатками такой схемы являются больпгае токи при пуске двигателя и то, что магнитное поле статора вращается только при пуске и неподвижно в номинальном режиме, что значительно уз дшает рабочие характеристики двигателя 1. xv There is a known scheme for connecting asynchronous motors to a single-phase alternating voltage network through a starting winding 1, which is connected during ityCKa and creates a rotating magnetic field together with the working winding. To create a phase shift between the currents of the starting and working windings of the motor stator windings, a phase-shifting capacitor is connected in series to the starting winding circuit. After reaching the nominal rotor speed of the engine, the start-up winding is disconnected. The disadvantages of this scheme are the greater currents when starting the engine and the fact that the stator magnetic field rotates only when starting and is stationary in the nominal mode, which significantly reduces the performance of engine 1. xv

Наиболее близким к полезной модели техническим -The closest to a utility model is technical -

решением является схема включения двухфазного асинхронного двигателя, содержащего на статоре две одинаковые обмотки - главную и вспомогательную, сдвивугыё в пространстве на 90 эл.г|щусов. Главную обмотку включают в однофазную оетъ, а вспомогательную- включают в ту же сеть, но через рабочий конденсатор 1 . В моменг пуска, для создания кругового вращающегося магнитного поляthe solution is a scheme for switching on a two-phase asynchronous motor containing on the stator two identical windings - the main and auxiliary, shifting in space by 90 el. The main winding is included in a single-phase mains, and the auxiliary winding is included in the same network, but through a working capacitor 1. At launch moment, to create a circular rotating magnetic field

статора, параллельно рабочему конденсатору включают дополнительный пусковой конденсатор, который отключается после достижения ротором даигателя номинального числа оборотов. Недостаткасми данной схемы включения являются большие токи при ;цвигатвяя и то, что круговое вращающееся магнитное поле статора создается только при пуске и номинальной мещшической нагрузке на валу двигателя. При отличии механической нагрзгзки от номинальной вращающееся магнитное поле стато{т становится эллиптическим, что приводит к увеличению скольжения и дополнительным потерям мощности двигателя. Кроме того, несвоевременное отключение пускового конденсатора при достижении ротором двигателя номинальных оборотов может привести к резонансу напряжений, из- за чего напряжения на обмотках статора могут в 2- 3 раза превысить напряжение гштшощей сети, что весьма опасно для изо.11яции обмоток статора..stator, parallel to the working capacitor include an additional starting capacitor, which is turned off after the rotor reaches the nominal speed. The disadvantages of this switching circuit are high currents at; it is also driven by the fact that a circular rotating magnetic field of the stator is created only at start-up and at a nominal meshchic load on the motor shaft. When the mechanical loading differs from the nominal one, the rotating magnetic field of the stato {t becomes elliptical, which leads to an increase in slip and additional loss of engine power. In addition, untimely shutdown of the starting capacitor when the rotor reaches the nominal speed can lead to a voltage resonance, due to which the voltage on the stator windings can be 2–3 times higher than the mains voltage, which is very dangerous for stator windings ..

Все перечисленные недостатки снижают надежность работы двухфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и увеличивают потери мощности в двигателе при измененш механической нагрузки на его валу, а бо.11ьшие пусковые токи опасны для самоток статора и питающей сети.All these shortcomings reduce the reliability of operation of a two-phase squirrel-cage induction motor and increase the power loss in the motor when the mechanical load on its shaft is changed, and higher inrush currents are dangerous for the stator and the mains to flow.

Задачей полезной модели является ограничение токов во время пуска двигат@л% повьопение надежности и уменьшение потерь мопрюсш щ- юинхронном двигателе с корот козамкнзоым ротором црШ работе двигателя с изменяющейся механической нагрузкор на его Baj и питании от однофазной сети с ограш1че1Ш1||1 Ё мощностью.The objective of the utility model is to limit currents during start-up with a motor @ l% in order to increase reliability and reduce losses of a short-circuit synchronous motor with a short-circuited rotor which allows the motor to operate with a varying mechanical load on its Baj and be powered by a single-phase network with a limited power supply.

Это достигается в схему вюпочения двухфазного асинхронного двнга|Ч|щ с короткозамкнутым ротором к однофазной сети, содер11шр|;ую первую и вторую одинаковые обмотки статора, сдвмвутых геометрически под углом 90 эл. градусов, ф осдвигающий конденсатор, согласно полезной модели ШЁа1Ш19твльно введены индуктивность и резистор, причем €|©моши статора индуктивность и конденсатор включены по мостовой схеме таким образом, что обмотки статора являются противоположными плечами моста, а однофазная питающая сеть подключается между точкой соединения первой обмотки статора с конденсатором, и точкой соед|р1ения второй обмотки статора с индуктивностью, резистор включен между дфугими противоположными точками поста, причем сопротивления переменному току индуктившости конденсатора и резистора равны по величине.This is achieved in a two-phase asynchronous dvng circuit with a squirrel cage rotor connected to a single-phase network, containing 11shr |; the first and second identical stator windings, geometrically coupled at an angle of 90 el. degrees, f is a biasing capacitor, according to the utility model Шёа1Ш19, an inductance and a resistor are introduced, and the stator inductance and capacitor are connected in a bridge circuit so that the stator windings are opposite shoulders of the bridge, and a single-phase supply network is connected between the junction point of the first stator winding with a capacitor, and the connection point of the second stator winding with the inductance, the resistor is connected between other opposite points of the post, and the resistance to alternating current inductance lice capacitor and resistor are equal in magnitude.

Заявляемая поцщЕгая модель имеет следующие преимущества перед ус ойством прототипа:The inventive useful model has the following advantages over the prototype:

1.При любом режиме работы двигателя (пуск, номинальный резрЕМ, 1рменение мехаоЕЩческой нагрузки на валу двшшеля) фазы |4;ежду токами в обмоткшс статору составляет 90 эл. градусов. Это позволяет в ЛЁшбо режиме иметь круговое вращающееся магнишое поле статора, тем самым уменьшаются потери шщршбти в двигателе.1. For any mode of engine operation (start-up, nominal resREM, 1 application of mechanical load on the double-shaft) of phase | 4; The current between the stator windings is 90 el. degrees. This makes it possible to have a circular rotating magnetic field of the stator in the LESHBO mode, thereby reducing the losses in the motor.

2.Величины тцрэдж ; ©Шмотках статора при пуске двигателя ограБ ежлг (%сшротивлеш1ями резистора, конденсатора и шщущшвности, что повышает надежность работы; дашртеля и питающей однофазной сети.2. The magnitude of the TC; © Stator's gears at start-up of the BogGL engine (% with resistance of the resistor, capacitor and voltage, which increases the reliability of operation; of the dartel and the supply single-phase network.

3. При любом режиме работы двигателя (пуск, номинальный режим, изменение механической нагрузки на валу двигателя) величина тока питающей однофазной сети неизменна и определяется напряжением сети и сопротивлением резистора, причем угол сдвига фаз тлежду этим током и напряжением равняется нулю. В результате в любом режиме из однофазной сети потребляется неизменная активная мощность при коэффициенте мощности равном единице, что позволяет исшользоватъ для питания двигателя однофазную сеть ограниченной мощности. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема полезной модели.3. For any mode of operation of the engine (starting, nominal mode, changing the mechanical load on the motor shaft), the current value of the supplying single-phase network is unchanged and is determined by the voltage of the network and the resistance of the resistor, and the phase angle along this current and voltage is zero. As a result, in any mode, a constant active power is consumed from a single-phase network with a power factor equal to one, which allows a single-phase limited-power network to be used for powering the engine. Figure 1 presents a circuit diagram of a utility model.

Устройство содержит однофазг то электрическую сеть с выводами 1 и 2, двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и с одинаковыми обмотками статора 3 и 4, сдвш утыми геометрически под углом 90 эд. градусов, фазосдвигаюпщй конденсатор 5, индуктивность 5 и резистор 7.The device contains a single-phase electrical network with terminals 1 and 2, a two-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor and with the same stator windings 3 and 4, geometrically aligned at an angle of 90 ed. degrees, phase-shifting capacitor 5, inductance 5 and resistor 7.

Устройство работает следующим образом. Расчет схемы полезной модели по методу узловых потенциалов показывает, что 1фи пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, когда сопротивления обмоток статора весьма малы, токи в этих обмотках максималыш и определяются по формудшм: пусковой ток обмотки статора 3The device operates as follows. The calculation of the utility model circuit using the nodal potential method shows that 1phi start of an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, when the stator winding resistances are very small, the currents in these windings are maximum and are determined by the form: stator winding starting current 3

1(П):.У;1 (P):. U;

пусковой ток обмотки cjTETOpa 4cjTETOpa 4 winding inrush current

.v..v.

где R - сопротивление резистора 7;where R is the resistance of the resistor 7;

У - напряжение между выводами 1 и 2 питающей однофазной сети.Y is the voltage between the terminals 1 and 2 of the supply single-phase network.

В результате пусковые токи обмоток статора 3 и 4 равны по величине и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 эл. градусов. При этом конденсатор 5, индуктивность 6 и резистор 7 оказываются включенными параллельно и при равенстве величин их сопротивлений переменному току в цепи наблюдается резонанс токов и входной ток однофазной сети, протекающий между выводами 1 и 2,As a result, the starting currents of the stator windings 3 and 4 are equal in magnitude and phase-shifted relative to each other by 90 el. degrees. In this case, the capacitor 5, the inductance 6 and the resistor 7 are turned on in parallel, and when the values of their resistance to alternating current in the circuit are equal, the resonance of the currents and the input current of the single-phase network flowing between terminals 1 and 2 are observed,

будет равенwill be equal

Т(П) У/ - - /RПри работе двигателя в номинальном и другом режимах токи в обмапсах огатора определяются по формулам:T (P) U / - - / RWhen the engine is operating in the nominal and other modes, the currents in the ohmator's ohms are determined by the formulas:

I ц. I иI c I and

1-1 :- -и, 1д и,1-1: - -i, 1d and,

- (R + Zj) - - (R + Z4) где - активно-ш1дуктивные сопротивления обмоток етатораЗ и 4. Входной ток при этом по прежнему равен- (R + Zj) - - (R + Z4) where are the active-inductance resistances of the windings of the emitter Z and 4. The input current is still equal to

7RЕоли сопротивления обмоток статора 3 и 4 много больше сопротивления резистора, то при в цепи наблюдается режим близкий к резонансу напряжений и напряжения на обмоткак статора 3 и 4 будут максимальны и равны 7R The resistance impedance of the stator windings 3 and 4 is much greater than the resistance of the resistor, when in the circuit there is a mode close to the resonance of the voltage and voltage across the winding of the stator 3 and 4 will be maximum and equal

u(. У s Л - Цu (. At s Л - Ц

При этом входной ток остается неизменным и равнымIn this case, the input current remains unchanged and equal

Таким образом, расчеты показывают,гЧто при равенстве величин сопрагавлений переменному току конденсатора 5, индуктивности б и резистора 7 сдвиг фаз между токами в обмотках статора 3 и 4 равен 90 зл. градусов при любых режимах работы двигателя, что позволяет постоянно создавать круговое вращающееся магнитное поле статора. При этом величины токов при пуске двигателя ограничены. Следовательно повышается надежность и умеш шаются потери мощности в двигателе при работе с изменяющейся механической нагрузкой на его валу. Кроме того, ток питающей однофазной сети остается неизменным по величине и совпадающим по фазе со своим напряжением как при пуске так и при любом режиме работы двигателя, что позволяет обеспечить постоянную потребляемую из сети авливную мощность, равнуюThus, the calculations show that if the values of the co-comparisons between the alternating current of the capacitor 5, inductance 6 and the resistor 7 are equal, the phase shift between the currents in the stator windings 3 and 4 is 90 PLN. degrees under any operating conditions of the engine, which allows you to constantly create a circular rotating magnetic field of the stator. At the same time, the currents at startup are limited. Consequently, reliability increases and power losses in the engine are reduced when working with a changing mechanical load on its shaft. In addition, the current of the supplying single-phase network remains unchanged in magnitude and coinciding in phase with its voltage both at start-up and at any operation of the motor, which allows for a constant power consumption equal to

тСХ) и/ - /Rр иуTLC) and / - / Rr

/RДаЕшая полезная модель реализована в устройстве бытового деревообрабатывающего станка для включения приводного двухфазного асинхронного двигателя с короткозашснутым ротором в однофазную сеть с ограниченной мощностью. Расчет варианта предлагаемой схемы показывает, что при напряжении U 220 В, частоте Гц, потребляемой мощности двигателя Рдаиг 350 Вт, при оборотах ротора около 3000 об/мин и коэффициента мощности двигателя созф 0.8 , когда модули сопротивлений обмоток статора двигателя подобраЕГЫ равными сопротивлениям резистора, конденсатора и индуктивности, т. е. Z Z3 R Хс XL 31.85 Ом, из сети потребляется мощность Р 1520 Вт и ток I 6,9 А. При этом КПД схемы составляет Г| 0,89, а пусковые токи обмоток статора равны 1(П) 9,8 А. / R The next utility model is implemented in the device of a household woodworking machine for incorporating a two-phase asynchronous drive motor with a short-circuited rotor into a single-phase network with limited power. The calculation of the variant of the proposed scheme shows that at a voltage of U 220 V, a frequency of Hz, power consumption of the engine Rdaig 350 W, at a rotor speed of about 3000 rpm and a motor power factor of 0.8, when the resistance modules of the stator windings of the motor are selected to be equal to the resistances of the resistor, capacitor and inductance, that is, Z Z3 R Xs XL 31.85 Ohm, power P 1520 W and current I 6.9 A are consumed from the network. In this case, the efficiency of the circuit is G | 0.89, and the starting currents of the stator windings are 1 (P) 9.8 A.

1. М.М. Кацман, Электрические машины, М.; Высшая пжола, 1990.1. M.M. Katzman, Electric machines, M .; Higher Pzhola, 1990.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

Claims

The circuit for switching on a two-phase squirrel-cage induction motor, containing the first and second identical stator windings, hermetically shifted at an angle of 90 el. deg., phase-shifting capacitor, characterized in that the inductance and resistor are additionally introduced into the circuit, and the stator windings, inductance and capacitor are connected in a bridge circuit so that the stator windings are opposite shoulders of the bridge, and the supply single-phase network is connected between the connection point of the first stator winding with a capacitor and the connection point of the second stator winding with the inductance, a resistor is connected between other opposite points of the bridge, and the resistance to alternating current of the inductance, capacitor and resistor are equal in magnitude.