SU1101979A1 - Многофазна обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигател (ее варианты) - Google Patents

Abstract

1. Многофазна  обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигател , кажда  фаза которой состоит из соединенных между собой двух частей , точка соединени  которых выведана на контактные кольца, и содержит группы катушек, состо щие из попеременно подключаеь ж к разным част м концентрических катушек, шаг внутренней из которых и рассто ние между соседними сторонами катушек равны полюсному делению дл  /Зольшего числа полюсов, а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  использовани  обмоточного проЕода,общее число размещенных последовательно групп катушек равно 2р , кажда  группа катушек содержит катушек , где р и р2 соответственно меньшее и большее число пар полюсов, Р S шаг внешней катушки каждой группыравен разности полюсных делений дл  (Л меньшего и большего чисел полюсов, причем принадлежащие к соседним группам катушки с одинаковым шагом включены в разные части фазной об- р мотки, а включенные в одну часть катушки соседних групп соединены встречно.

Description

S

SS

SJ

СО

СО

5 5

S:} §; ёЗ

йй

2. Многофазна  обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигател , кажда  фаза которой состоит из соединенных между собой двух частей, точка соединени  которых выведена на контактные кольца, и содержит группу шаблонных катушек, причем рассто ние между соседними сторонами катушек равно полюсному делению дл  большего числа полюсов, а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов, отличающа с  тем, что, с целью

улучшени  использовани  обмоточного провода, шаг катушки равен сумме или разности полюсных делений дл  меньи.его и большего чисел полюсов, общее число размещенных последовательно и попеременно подключаемых к разным част м фазной обмотки груп катушек равно , а кажда  группа катушек содержит Р2/2р согласно соединенных катушек, где р и Pj - соответственно меньшее и большее число пар полюсов .

1

Изобретение относитс  к многоскоростным асинхронным электродвигател м и может быть использовано дл  электропривода механизмов с регулированием скорости, например крановых механизмов.

Известен двухскоростной асинхронный двигатель с фазным ротором, содержащим двухскоростные полюснопереключаемые обмотки с независимыми входами по Каждой из полюсностей tlJНедостатком этого двигател   вл  етс  наличие шести выводов от роторных обмоток (шести контактных колец вместо трех в обычной обмотке фазного ротора ).

Известна также обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигател , кажда  фаза которой состоит из катушек, включенных в две параллельные ветви, и выполнена с числом катушек, соответствующим большему число полюсов Z,

Недостатком обмотки  вл етс  ее применимость при соотношении чисел полюсов 2:1, что определ ет небольшой диапазон регулировани  скорости двигател .

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигател , в которой кажда  фаза состоит из соединенных между собой двух частей, точка соединени  которых выведена на контактные кольца, и содержит группы катушек, состо щие из попеременно подключаемых к разным част м концентрических катушек, шаг внутренней из которых и рассто ние между соседними сторонами катушек равны полюсному делению дл  большего числа полюсов , а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов 3J.

Недостатком известной обмотки  вл етс  недоиспользование обмоточного провода. Кажда  из двух частей фазной обмотки имеет разное сопротивление из-за неодинаковой длины лобовых частей групп катушек, включенных в разные части. Вследствие этого токи во включенных в разные части проводников будут отличатьс  один от другого, что вызывает неравномерный нагрев, т.е. недоиспользование по нагреву тех проводников, по которым протекают меньшие токи. Кроме того, лобовые части обмоток имеют повышенную длину, что вызывает повышенный расход обмоточного провода .

Цель изобретени  - улучшение использовани  обмоточного провода.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно первому варианту в многофазной обмотке ротора двухскоростного асинхронного двигател , кажда  фаза которой состоит из соединенных между собой двух частей, точка соединени  которых выведена на контактные кольца, и содержит группы катушек, состо щие из попеременно подключаемых к разным част м концентрических катушек, шаг внутренней из котбрых и рассто ние между соседними сторонами катушек равны полюсному делению дл  большего числа полюсов, а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов , общее число размещенных последовательно групп катушек равно 2 р, кажда  группа катушек содержит р2 /2р катушек,где р и p,j - соответственно меньшее и большее число пар полюсов, 1ьаг внешней катушки каждой группы равен разности полюсны делений дл  меньшего и большего чисе ,, полюсов, причем принадлежащие к соседним группам катушки с одинаковым шагом включены в разные части фазной обмотки, а включенные в одну часть катушки соседних групп соединены встречно.

Кроме того, согласно второму варианту в многофазной обмотке ротора двухскоростного асинхронного двигател , кажда  фаза которой состоит из соединенных между собой двух частей, точка соединени  которы с выведена на контактные кольца, и содержит группы шаблонных катутиек, причем рассто ние между соседними сторонами катушек равно полюсному делению дл  большего числа полюсов, а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов, шаг катушки равен сумме или разности полюсных делений дл  меньшего и большего чисел полюсов, общее число размещенных последовательно и попеременно подключаемых к разным част м фазной обмотки групп катушек равно 2р , а кажда  группа катушек содержит pj /2р согласно соединенных катушек, где р и р - соответственно меньшее и большее число пар полюсов На фиг. 1 показана используема  дл  чисел полюсов обмотки статора 4 и 16 схема концентрической обмотк одной фазы ротора с числом пазов 48 при выполнении внешних катушек с шагом, равным разности полюсных делений дл  меньшего и большего чисел полюсов; на фиг. 2 и 3 - отно с вдиес  к схеме на фиг. 1 кривые распределени  магнитной индукции в зазоре и злектродвижущие силы провод ников одной фазы ротора дл  чисел полюсов 4 и 16 соответственно; на фиг. 4 и 5 - схемы соединени  часте обмотки и направлени  электродвижущ сил в проводниках фазы ротора, отно с щиес  к схеме на фиг. 1, дл  чисел полюсов 4 и 16 соответственно на фиг. 6 - схема соединени  частей обмотки фаз ротора с параллельным подключением этих частей в каждой фазе; на фиг. 7 - используема  дл  чисел полюсов обмотки статора 4 и 2 схема шаблонной обмотки одной фазы ротора с числом пазов 72 при выполнении катушек с шагом, равным сумме полюсных делений дл  меньшего и боль шего чисел полюсов; на фиг. 8 - используема  дл  чисел полюсов обмотки статора 4 и 32 схема шаблонной обмот ки одной фазы ротора с числом пазов 96 при выполнении катушек с шагом, равным разности полюсных делений дл  меньшего и большего чисел полюсов; на фиг. 9 - используема  дл  чисел полюсов обмотки статора 2 и 24 схема концентрической обмотки одной фазы ротора с числом пазов 72 при выполнении внешних катушек с шагом, равны разности полюсных делений дл  меньше го и большего чисел полюсов; на фиг. 10 - используема  дл  чисел по люсов обмотки статора 2 и 12 схема шаблонной обмотки одной фазы ротора с числом пазов 72 в случае расположени  сторон каждой .подгруппы катушек с шагом, равным разности полюсны делений дл  меньшего и большего чисел полюсов; на фиг. 11 - используема  дл  чисел полюсов обмотки статора 4 и 16 схема концентрической обмотки фазы ротора с числом пазов 48 при вып и-ении внешних катушек с шагом, равным сумме полюсных делений дл  меньшего и большего чисел полюсов . Б пазах 1-48 (фиг. l) размещены проводники обмотки ротора, при этом обмотка одной фазы размещена в пазах 1,4,7,10,13,16,19,22,25,28, 31,34,37,40,43 и 46 и выполнена Б виде последовательно размещенных 2р 4 групп концентрических кату1иек, а кажда  группа содержит - 2P1 4 2 катушки, где и Pj 8 - соответственно меньшее и большее число пар полюсов обмоток статора. Шаги всех внутренних катушек первой, второй , третьей и четвертой групп, размещенных в пазах, 4,7,16,19,28,31, 40 и 43 соответственно, равны трем, что совпадает с полюсным шагомt2 3 дл  большего числа полюсов, согласно формуле т -2 2р. где г - число пазов ротора. Шаги всех внешних катушек первой второй, третьей и четвертой групп, размещенных в пазах 1,10,13,22,25,34, 37 и 40 соответственно, равны дев ти, что совпадает с разностью полюсных шагов соответственно дл  меньшего и большего чисел полюсов. Рассто ние между сторонами катушек равно полюсному шагу Tj 3 дл  большего числа полю Указанна  фазна  обмотка разделена на две части, при этом перва  часть содержит последовательно соединенные внешнюю катушку первой, внутреннюю катушку второй, внешнюю катушку третьей и внутреннюю катушку четвертой групп соответственно, а втора  часть включает в себ  последовательно соединенные оставшиес  катушки. Внешние катушки в каждой части включены согласно между собой и встречно с внутренними катушками. Зажимы первой части катушек обозначены индексами и к S ,а зажимы второй части - индексами виг. Зажимы Б и г соответственно первой 49 и второй 50 частей обмотки первой фазы объехшнены и через контактное кольцо 51 и присоединен к добавочному резистору 52 (фиг. 6 Аналогичным образом объединены зажимы 6 и г первой 53 и второй 54 частей обмотКи второй фазы, а такж зажимы 5 и г первой 55 и второй 56 частей обмотк.и третьей фазы. Указанные объединенные зажимы через контактные кольца 57 и 58 соответственно присоединены к добавочным резисторам 59 и 60, соединенным с резистором 52 по трехфазной схеме. Зажимы с и в соответственно обмото первой, второй и третьей фаз объед нены между собой. Кроме приведенной на фиг, 6 схемы соединени  частей обмотки ротора, возможно соединение этих частей по мостовой схеме или по схеме треугольника, В пазах 61-132 (фиг. 7) размеще ны проводники обмотки ротора, при этом обмотка одной фазы расположена в пазах 61,64,67,70,73,76,79,82,85 88,91,94,97,100,103,106,109,112, 115,118,121,124,127 и 130 и выполнена в виде двенадцати равномерно распределенных по окружности ротор шаблонных катушек 133 - 144, т.е. число катушек равно большему числу pj 12 пар полюсов. Рассто ние межд одинаковыми /например, между левыми сторонами катушек равно - 6 шагом по пазам, а рассто  12 ние между соседними сторонами кату шек равно полюсному шагу 3 дл  большего числа подцосо где - число пазов ротора. Шаги :всех катушек одинаковые и равны 21 что совпадает с суммой полюсных шагов 2. 3 - 4 , ,. соответственно дл  меньшего и большего 2 чисел полюсов. Вс Катушки объединены в группы, PI 12 кажда  из которых содержит 2р 4 3 катушки, соединенные последовательно и согласно. При этом катушки 133-135 образуют первую катушки 136 138 - вторую, а катушки 139 - 141 и 142 - 144 - соответственно третью и четвертую группы. Перва  и треть  группы катушек соединены последовательно и согласно между собой и образуют одну из частей обмотки фазы с зажимами а и 5 . Втора  и четверта  группы катушек образуют вторую часть обмотки данной фазы с згшимами в и г . Обе части обмотки фазы соединены с аналогичными част ми обмотки двух других фах по схеме (фиг. 6). В пазах 145 - 240 (фиг. 81 размещены проводники обмотки ротора, при этом обмотка одной фазы расположена в пазах 145,148,151,154,157,160,163, 166,169,172,175,178,181,184,187,190, 193,196,199,202,205,208,211,214,217, 220,223,226,229,232,235 и 238 и выполнена в виде шестнадцати равномерно распределенных по окружности ротора шаблонных катушек 241 - 256. Рассто ние между одинаковыми (например , левымиJ сторонами катушек равно 2 96 - . п- г 6 шагам по пазам, а расстоГ2  ние между соседними сторонами катушек равно полюсному шагу 2 96 - 3 дуп  большего числа 2р 32 ПОЛЮСОВ, где - число пазов ротора . Шаги всех катушек одинаковы и равны 21, что совпадает с разностью полюсных шагов -. -4г - - соответственно дл  меньшего и большего чисел полюсов. Все катушки объединены в 2 р -4 группы/ РЗ 16 кажда  из которых содержит j 4 4 катушки, соединенных последовательно и согласно. При этом катушки 241-244 образуют первую, катушки 245-248 - вторую, а катушки 249-252 и 253 - 256 - соответственно третью и четвертую группы. Перва  и треть  группы катупюк соединены последовательно и согласно между собой и образуют одну из частей обмотки фазы с зажимами ч и 6 . Втора  и четверта  группы катушек образуют вторую часть обмотки данной фазы с зажимами б и г , В пазах 61-132 (фиг. 9)размещены проводники обМотки ротора, при этом обмотка одной фазы размещена в пазах 61,64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94, 97,100,103,106,109,112,115,118,121, 124,127,и 130 и выполнена в виде последовательно размещенных 2р-, 2 групп концентрических катушек, а PI 12 ,кажда  группа содержит :у--- - -- катушек , где и - соответственно меньшее и большее число пар полюсов обмотки статора. Перва  и втора  группы содержат по шесть концентрических катушек 257-262 и 263268 соответственно(обозначены, начина  от внутренней катушки). Шаги внутренних катушек 257 и 263 равны трем, что совпадает с полюсным шагом 2 12 -- 3 дл  большего числа 2р2 24 полюсов, где т 72 - число пазов ротора. Шаги внешних катушек 262 и 268 равны 33, что совпадает с разностью полюсных шагов т: - ,1- - II - .fi 1- 2р, - 2 и Т2 3 соответственно дл  меньшего и больше го чисел полюсов, а рассто ние межд соседними сторонами катушек равно полюсному шагу Tj 3 дл  большего чис ла полюсов. Соединенные согласно меж ду собой катушки 262,260 и 258 с четными номерами первой группы и соединенные согласно между собой катушки 267,265 и 263 с нечетными номерами второй группы соединены по следовательно и навстречу одна друг и образуют одну из частей обмотки фазы с зажимами а и 5 . Аналогично соединены между собой катушки 268, 266 и 264 с четными номерами второй группы и катушки 261, 259 и.257 с нечетными номерами первой группы, образу  вторую часть обмотки данной фазы с зажимами в и г . В пазах 61 - 132 (фиг. 10)размещены проводники обмоткн ротора, при этом обмотка одной фазы расположена в пазах 61,62,67,68,73,74,79,80.85, 86,91,92,97,98,103,104,109,110,115, 116,121,122,127 и 128 и выполнена в виде шести равномерно распределен ных по окружности катушечных подгру 269 - 274, кажда  из которых состои их двух шаблонных катушек. Рассто н между серединами одинаковых (например , левых/ сторон катушечных под г. 72 групп равно -г- - 12 шагам по Г2 Ь пазам, а рассто ние между серединам сторон соседних катушечных подгрупп - 2 72 , равно полюсному шагу дл  большего числа полюсов, где - число пазов ротора. Шаги всех катушечных подгрупп одинаковы и равны 30, что совпадает с разност полюсных шагов .,. , 1- 2|.зб „ 2 6 . 2Pi2 соответственно дл  меньшего и большего чисел полюсов. Все катушки объединены в группы, кажда  из которых содержит 6-2 3 катушечных подгрупп, соединенных последовательно.и согласно . Одна из этих групп включает в себ  катушечные подгруппы,269 - 271 и образует одну из частей обмотки фазы с зажимами а и Б . Катушечные подгруппы 272 - 274 образуют другую часть обмотки данной фазы с зажимами в иг . Дл  ...:сел полюсов обмоток статора 4 и 16 и в случае концентрической обмотки внешние концентрические катушки могут быть выполнены с шагом, равным сумме полюсных делений дл  меньшего и большего чисел полюсов (фиг. Ill. В пазах 1 - 48 (фиг. lit размещены проводники обмотки ротора, при этом обмотка одной фазы размещена в пазах 1,4,7,10,13,16,19,22,25, 28,31,34,37,40,43 и 46 и выполнена в виде 2р, 4 групп концентрических катушек, а кажда  группа содержит р о ---, 2 катушки, где рт 2 и т соответственно меньшее и большее числа пар полюсов. Перва , втора , треть  и четверта  груйпы содержат пары KaTyujeK 275,,. 278;279,280 и 281,282 (внутренние катушки обозначены нечетными, а внешние - четными номерами К Шаги внутреннихкатушек равны трем,что совпадает с полюсным шагом i 7 Л R II :3 дл  большего числа полюсов, где 2 48 - число пазов ротора. Шаги внешних катушек равны 15, что совпадает с суммой полюсных шагов 12 и 2 соответственно дл  меньшего н большего чисел полюсов, а рассто ние между соседними сторонами катушек равно полюсному шагу дл  большего числа полюсов. Все катушки разделены на две части, одна из которых с зажимами « и 5 образована последовательным и согласным соединением между собой катушек 276 и 275 первой и катушек 280 н 279 третьей групп. Аналогично друга  часть с зажимами виг образована последовательным и согласным соединенным катушек 278 и 277 второй и катушек 282 и 281 четвертой групп. Принцип действи  схемы (фиг. 1) заключаетс  в следующем. Если обмотка статора двигател  обеспечивает число полюсов магнитного пол , равное 4, то магнитна  индукци  распределена по зазору двигател  по синусоидальному закону (фиг. 2). При этом, поскольку электродвижуюцие силы (ЭДС в каждом : проводнике ротора пропорциональны магнитной индукции в месте расположени  этого проводника, то векторы (фиг. 2 ) с индексами, е , е ,. . . ,е характеризуют ЭДС в проводниках 1,4,..,,46 соответственно.

В случае, когда число полюсов обмотки статора равно 16, распределение магнитной индукции по зазору двигател  имеет вид кривой (фиг, .3, где изображены также -векторы ЭДС el,, е,,.,, проводника 1,4/.,.,46 соответственно.

Дл  числа полюсов, равного 4, ЭД в проводниках каждой части включены последовательно и согласно, при этом ЭДС в первой части проводников направлены от зажима а к зажиму 5 , ; а во второй части - от зажима г, к зажиму 8 (фиг. 4). При числе полюсов равном 16, ЭДС в проводниках каждой части также включены последовательн но в данном случае в отличие от предыдущегр, ЭДС во второй части проводников изменили свое направление на противоположное и.направлены от зажима в к зажи-му г (фиг, 5) , что вызывает изменение направлени  тока в одной из частей проводников. Указанные направлени  ЭДС.(фиг, 6, сплошные стрелки) в обеих част х проводников дл  случа  числа полюсо равного 4, вызывают протекание фазногб тока только по фазной обмотке , поскольку вследствие того, что величины ЭДС и сопротивлений частей 49 и 50 соответственно одинаковы, ток в цепи резистора 52 равен нулю. Следовательно, в данном случае обмотка ротора оказываетс  замкнутой накоротко. Дл  направлений ЭДС в 49 и 50 (фиг, 6, пунктирные стрелки)при числе полюсов, равном 16, токи в этих част х фазной обмотки замыкаютс  через контактное кольцо 51 и резистор 52, т.е. в данном случае обмотка ротора  вл етс  фазной , когда роторный ток протекает через контактные кольца к внешней цепи - добавочным резисторам 52, 59,60.

Если в схеме (фиг 6)переключить зажимы одной из частей проводников Кс1ждой фазы (например, в первой фазе к общей точке подключить зажим б , а зажим « подсоединить к контактному кольцу 51), то в противоположность предьгдуадехиу случаю, при числе полюсов, равном 4, ротор буде фазным, а при числе полюсов, равном 16, ротор будет короткозамкнутым.

Кроме схема, приведенной на фиг. 6, возможным  вл етс  также соединение частей проводников по мостовой схеме или по схеме треугольника .

Принцип действи  схем обмоток ротора (фиг. 7 - 11) аналогичен описанному дл  схемы (фиг. 1) .

Предлагаемое устройство дает улучшение использовани  обмоточного провода по сравнению с известным, так как обеспечивает меньшую длину

1 лобовых частей обмоток и характеризуетс  одинаковым выполнением обеих частей обмоток, вызывающим их равномерный нагрев.

Изобретение обеспечивает высокий диапазон регулировани  скорости двигател . Создание электроприводов с двухскоростными асинхронными двигатл ми , снабженными предлагаемыми фазными обмотками на роторе, дает возможность при наличии контактных колец получить электропривод с высокими регулировочными свойствами при использовании простых и дешевых , управл ющих средств. Это обуславливает высокие технико-экономические показатели устройств.

Включение в роторную цепь двигател  дополнительных элементов (в простейшем случае добавочных резистров ) обеспечивает дополнительные возможности по регулированию скорости и дальнейшему повьт ению ее диапазона регулировани .

Изобретение целесообразно в больших масштабах использовать дл  крановых механизмов, где дл  обеспечени  точной установки грузозахватного органа требуютс  малые скорости его движени  и желательно (в силу массовости крановых установок и необходимости простого их обслуживани  в услови х эксплуатации) применение наиболее простых систем электропривода.

Изобретение следует использовать как в механизмах подъема, так и в механизмах передвижени  кранов, где оно обладает большими технико-экономическими преимуществами перед известными двухскоростными двигател ми с короткозамкнутым ротором. Последние, например, в р де случаев целесообразно использовать в механимах передвижени , которые обладают большим значением приведенного к валу двигател  момента инефции, .вызывающим зат нутый во времени пус механизма и возможный перегрев обмоток двигател . Предлагаемьле схемы обмоток ротора при подключении к сети высокоскоростной обмотки статора и включении в ротор дополнительных резисторов дают возможность осуществить плавный и благопри тный по нагреву обмоток реостатный дуск двигател . В то же врем  в таком двигателе при подключении к сети кизкоскоростной обмотки статора роторна  обмотка будет замкнута накоротко , а при этом обеспечиваетс  стабильна  работа электропривода на пониженной скорости, что дает повышенную точность установки груза и увеличивает производительность работы крана.

g« r e;, ;, , ,.

-IVlll

M eiff

w n egs ett

Фиг. 2 . B« .

bi

Claims (2)

1. Многофазная обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя, каждая фаза которой состоит из соединенных между собой двух частей, точка соединения которых выве- дена на контактные кольца, и содержит группы катушек, состоящие из попеременно подключаемых к разным частям концентрических катушек, шаг внутренней из которых и расстояние между соседними сторонами катушек равны полюсному делению для /большего числа полюсов, а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов, отличающаяся тем, что, с целью улучшения использования обмоточного провода,общее число размещенных последовательно групп катушек равно 2р, , каждая группа катушек содержит р₂/2р^ катушек , где р, и р₂ - соответственно меньшее и большее число пар полюсов, о шаг внешней катушки каждой группыравен разности полюсных делений для меньшего и большего чисел полюсов, причем принадлежащие к соседним труп пам катушки с одинаковым шагом включены в разные части фазной обмотки, а включенные в одну часть катушки соседних групп соединены встречно.

Фи г.1

SUIIQIBI

2. Многофазная обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя, каждая фаза которой состоит из соединенных между собой двух частей, точка соединения которых выведена на контактные кольца, и содержит группу шаблонных катушек, причем расстояние между соседними сторонами катушек равно полюсному делению для большего числа полюсов, а число катушек в каждой фазе равно большему числу пар полюсов, отличающаяся тем, что, с целью улучшения использования обмоточного провода, шаг катушки равен сумме или разности полюсных делений для меньшего и большего чисел полюсов, общее число размещенных последовательно и попеременно подключаемых к разным частям фазной обмотки групп катушек равно’ 2р, , а каждая группа катушек содержит Рг/^Р] согласно соединенных катушек, где р_л и р₂ - соответственно меньшее и большее число пар полюсов .