SU1129701A1

SU1129701A1 - Асинхронный электродвигатель с блоком защиты

Info

Publication number: SU1129701A1
Application number: SU833643205A
Authority: SU
Inventors: Виктор Дмитриевич Завгородний; Наталия Владиславовна Павлович; Степан Васильевич Неверкла
Original assignee: Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1984-12-15

Abstract

АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ, содержащий измерительный элемент в виде дополнительной обмотки, уложенной на ста , торе в одних пазах с основной обмоткой и соединенной с исполнитедьным элементом, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей защиты при одновременном повышении ее быстродействи и чувствительности, обмотка измерительного элемента выполнена из П (- I (l-(-l)jJ концент-ричных катушек, 1- катушка сбйоткй содержит Wt (Xi.)u/число витков и выполнена с шагом Yj 2i.(-1)J пазовых делений, катушки обмотки соединены последовательно согласно при положительном значении весового коэффициента Xj. и встречно - при отрицательном значении Xj,, удовлетвор ющих следукнцим услови м: п . . Zx,()V.0. при K 0;tt5i2j. ЬУ-Р r V-f jK-tP . Ч Ui имеет максимальное значение где W - общее число витков обмотки измерительного элемента ; Р - число пар полюсов обмотки электродвигател ; - число .пазов на полюс и фазу обмотки электродвигател ; число пазов fY i - |Ail - модуль величины весового коэффициента 1 -и катушки KI 1,2; Kj - наибольший общий делитель чисел Zz и Р.

Description

Изобретение относитс к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных трехфазных двига л х с короткоеамкнутым ротором общепр мьшшенного и специального исполнени выполн емых с защитой от перегрузок , с отключением двигател при до стижении электромагнитного момента заданной величины (привод ручного инструмента, гайковертов и т.п.), с зищитой от обрыва фазы, обрыва стер н короткозамкнутой клети и т.п. Известно устройство дл запщты асинхронного двигател , содержащее датчик тока, включенный в фазный проводэлектродвигател , соединенный через Бьшр митель с электронным ключом, и исполнительное реле с кон тактом в цепи питани катушки- магнитного пускател t1. Данное устройство, защищающее двигатель от аномального режима работы , не защищает его от перегрузки обрьша стержн и т.п. Известны также устройства дл тепловой защиты электродвигателей f2 Недостатком этих устройств вл е с их ограниченные возможности защи ты двигател . Наиболее близким к предлагаемому вл етс асинхронньй электродвигатель с блоком защиты, содержащий измерительный элемент в виде обмотки , уложенной на статоре в одних пазах с обмоткой двигател , и исполнительный элемент защиты, соединенньш с измерительным элементом 33 Недостатком такого устройства в л етс то, что оно реагирует на все высшие пространственные гармоники пол машины при ее нормальной работе , которые имеют число полюсов в нечетное число раз больше, чем число полюсов основной гармоники. Кроме того, данный измерительный элемент , выполненный в виде дополнител ной обмотки, не чувствителен к величине мощности и момента на валу двигател . -Целью изобретени вл етс расши рение функциональных возможностей устройства защиты асинхронного двигател при одновременном повышении его быстродействи и чувствительнос ти к контролируемому параметру. Указанна цель достигаетс тем, что в асинЬсронном электродвигателе с блоком защиты, содержащем измери7012 тельный элемент в виде обмотки, уложенной на статоре в одних пазах с. обмоткой двигател , и исполнительный элемент защиты, соединенный с измерительным элементом, дополнительна обмотка вьшолнена из Н I з(-1 (l-C-l))- (1) соосных концентрических катушек разного шага i- катушка обмотки содержитWl 1X1 Iwчисло витков и выполнена с шагом у. 2t - i (l + (-1)) пазовых делений, катушки обмотки соединены последовательно согласно при положительном значении весового коэффициента XL и встречно - при отрицательном значении Xj,, удовлетвор ющих следующим услови м н 5 НИНб -пИ-дл К 0;t1;t2,-, ..49-; р-( iVимеет максимальное значение f:uLi где W - общее число витков обмотки измерительного элемен . та; Р - число пар полюсов обмотки электродвигател ; CJ, - число пазов на полюс и фазу обмотки электродвигател ; число пазов ротора; модуль величины весового коэффициента с-и катушки; при Х 0 1- катушка обмотки отсутствует; Ь 2; наибольший общий делитель чисел Z2.H Р. Картушки обмоТки присваиваютс номера 1 1, 2, 3,..., начина с катушки наименьшего шага. В качестве примера рассмотрим структуру дополнительной обмотки дл трехфазного асинхронного двигател со следующими параметрами: число пазов статора 36; фисло фаз обмотки статора 3; число пар полюсов основной обмотки статора 2; число пазов на полюс и фазу основной обмотки стато ра 3 ; число пазов ротора 28. Согласно (1) обмотка содержит h I (3-3 - I (1-(-1))4 катушки. Согласно (2) катушки выполнены .со следующими шагами (в зубцовых делени х) у 2-1 - I (1 + (-1)) 2; Уг 2-2 4; УЗ 2-3 6; Ул, 2-4 В. В соответствии с (3), (4) и (5) весовые коэффициенты должны удовлет вор ть следующим услови м К,0) (6) -УXlSlhSg ( при К,-1) Xl-Slh/I V O (при ) U5 X Sat1l| UO (при ) Lit Xl5l«13flrO („р„к,ч-2) (10) . У Xt.SLh t: j t 51Иу-Т 1 И1ОД , К2-1 , ). : ZIlXzl ) Система уравнений (6)-(12) выполн етс при условии Таким образом, треть катушка обмотки измерительного элемента отсутствует , а остальные три имеют равное число витков, причем первые две катушки включены последовательно согласно , а четверта - встречно по от ношению к. ним. На чертеже показано расположение измерительного элемента, выполненного в виде дополнительной обмотки, в пазах статора рассматриваемого асин хронного двигател . Дополнительна обмотка расположена в р дом лежащих пазах 1-9 статора , начина с произвольно вз того. Перва катушка 10 обмотки расположе на в пазах 4 и 5 и имеет шаг, равный двум; втора катушка 11 расположена 014 в пазах 3 и 8 имеет шаг, равный четырем; треть катушка не укладываетс ; четверта катушка 12 расположена в пазах 1 и 9 и имеет шаг, равный восьми. При навивке катушки в одну сторону конец первой (К) соединен с началом второй (Н), а начало второй - с концом четвертой катушки. Использование обмотки измерительного элемента согласно изобретению в качестве измерительного элемента системы защиты двигател подтверждаетс следующим. Обмоточный коэффициент дополни .тельной обмотки дл у-и пространст- . венной гармоники пол определ етс вьфажением Kw-yi t H(.yi,j. Так как основна обмотка статора при работе двигател в симметричном режиме создает гармоники пор дка ,+1, то в соответствии с (3) в дополнительной обмотке не наводитс ЭДС ни от какой гармоник;и статора, а также от первой пространственной гармоники ротора, дл которой (1 тоже равна 1 -. Короткозамкнута обмотка ротора с числом пазов z. симметричном режиме работы двигател создает высшие гармоники пор дка ) 1 К ± 1 В соответствии с (4) обмоточный коэффициент дл одной из высших гармоник ротора, пор док которой не совпадает с пор дком высшей гармоники статора, вл етс максимальным. Из примен емых в асинхронных двигател х соотношений чисел Z и Zj., пор док одной из первых высших гармоник ротора никогда не совпадает с пор дком высших гармоник статора. Следовательно, в дополнительной обмотке находитс ЭДС только от этих высших гармоник ротора.- Величина этой ЭДС пр мо пропорциональна величине тока ротора 3 2 . В диапазоне изменени скольжени от О ,05 магнитный поток двигател практически не измен етс , а коэффициент мощности вторичной цепи прак мчески равен единице. Поэтому вехшчина ЭДС дополнительной обмотки пр мо пропорциональна величине мощности двигател и величине его

5

момента, чем и доказана возможность использовани дополнительной обмотки В качестве измерительного датчика мощности и момента на валу двигател .

При обрьте фазы статора двигател дополнительно к составу гармоник пол статора добавл ютс гармоники, кратные трем, которые отсутствуют при симметричном питании. Пор док гармоники , на которую настроена обмотка измерительного элемента, всегда кратен трем, а поэтому в обмотке будет наводитьс ЭДС от этих гармоник статора, дл которых обмоточный коэффициент равен 0,866.

Величина этой ЭДС будет в | раз превьппать ЭДС, соответствующую номинальной нагрузке двигател .

Обрьш стержн ротора сопровождаетс также по влением гармоник, кратным.трем, однако величина ЭДС в этом случае будет несколько меньш

Таким образом, если двигатель имеет систему защиты от перегрузок, в качестве измерительного элемента которой используетс обмотка по предлагаемому техническому решению, то автоматически отключатьс и при обрыве в цепи статора или ротора.

Дополнительна обмотка реагирует также на возникновение витковых и междуфазных замыканий.

Наличие измерительного элемента, обеспечивающего одновременную за- . щиту двигател от перегрузок и не симметрии в цепи статора или ротора исключает необходимость использовани защиты двигател от перегрева.

297016

Ввиду большой крутизнывыходного сигнала обмотка вьтолн етс из тонкого обмоточного провода с относительно небольшим числом витков, что 5 не ухудшает коэффициент заполнени паза дл основной обмотки.

Технико-экономическа целесообразность использовани асинхронного

10 двигател с устройством дл его запщты по сравнению с базовым объектом , в качестве которого прин т асинхронный двигатель 4А.90Ь6БСУС, вьшускаемый отечественной промьшшен15 ностью, подтверждаетс следующим.

Базовый объект снабжен термозащитой , состо щей из блока управлени и встроенных в двигатель т рморезис20 торов. В качестве блока управлени прин т аппарат защиты АЗП (ТУ 16592 .102.74). В качестве терморезисторов используютс полупроводниковые терморезисторы с положительным тем25 пературным коэффициентом сопротивлением типа СГ1А-2-1А5, которые встраиваютс в каждую фазу обмотки витками в лобовой части.

Базовый объект обеспечивает толь30 ко тепловую защиту. Использование предложенного технического реше1ш в базовом объекте- позвол ет обеспечить также защиту от кратковременных перегрузок и от обрыва фазы. Кроме

J того, ввиду достаточной мощности измерительного элемента и его высокой чувствительности в качестве аппарата защиты можно использовать более простое устройст во, например реле.

0 напр жени .

fO // 12 / / У

Claims

АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ, содержащий измерительный элемент в виде дополнительной обмотки, уложенной на ста- ₄ торе в одних пазах с основной обмоткой и соединенной с исполнительным элементом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей защиты при одновременном повышении ее быстродействия и чувствительности, обмотка измерительного элемента выполнена из h = |.[3|- J ¢1-(-1.)^/] концентричных катушек, ι-я катушка обмотки содержит^ =(Xt)Vs/ число витков и вы полнена с шагом »2i.*|[l+(-1)^J пазовых делений, катушки обмотки соединены последовательно согласно при положительном значении весового коэффициента Xi и встречно - при отрицательном значении Xj_, удовлетворяющих следующим условиям:

п

Ех₍«п[(<.к,м)Д-у.]=о, при К-=0;±,1^2;.. .+о;

ΣΖχ.δϊη (tl • . . Г имеет максимальное значение где W - общее число витков обмотки измерительного элемента;

Р - число пар полюсов обмотки электродвигателя;

- число пазов на полюс и фазу обмотки электродвигателя;

Z_z- число пазов ροτοι$&;

|Х[| - модуль величины весового коэффициентаL -й катушки Кг = 1,2;

К₃ - наибольший общий делитель чисел Zj и Р,