Обмотка асинхронного двигателя

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в любой промышленности и на транспорте. Обмотка асинхронного двигателя, состоящая из двух частей, соединенных, соответственно, в треугольник и звезду при соотношении чисел витков треугольника и звезды равным , при этом соотношение величин ₀=30 эл. град. и пазового угла _z не равно целому числу (₀/_zk, где k - любое целое число), а результирующие векторы индукции магнитного потока катушек в рабочем воздушном зазоре образуют между собой угол ₀. Техническим результатом является возможность модернизации существующего парка стандартных асинхронных машин, у которых соотношение величин ₀=30 эл. град. и пазового угла _z не равно целому числу (₀/_zk, где k - любое целое число).

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в любой промышленности и на транспорте.

Известны трехфазные асинхронные машины, в которых осуществлено подавление высших гармоник, препятствующих вращению, за счет применения статорной обмотки, выполненной составной в виде композиции из двух частей - двух независимых трехфазных обмоток, соединенных, соответственно, в треугольник и звезду, каждая из которых подключена к питающей сети, при этом начала одноименных фаз обеих обмоток смещены в пространстве относительно друг друга на угол сдвига ₀=30 эл. град. и вектор магнитной индукции каждой из фаз пересекает ось магнитопровода. Из них аналогом выбран двухполюсный асинхронный двигатель, статорная обмотка которого (RU 2046515 С, Н02К 17/06, 20.10.1995) выполнена таким образом, что укорочение шага обеих частей обмотки задают в пределах от 0,388 до 0,416 при соотношении чисел витков треугольника и звезды равном , а прототипом выбрана машина электрическая вращающаяся, статорная обмотка которой (USA 5,559,385, Н02К 3/28, 24.09.1996) также содержит составную обмотку, обе трехфазные части которой (обмотки треугольника и звезды) сравнимы по мощности и занимают одинаковое число пазов, одноименные фазы при этом размещены внахлест (с взаимным перекрытием), причем вектор индукции магнитного потока каждой из фаз пересекает ось магнитопровода. Также в прототипе вектора индукции магнитного потока следующих одна за другой фаз попарно смещены во времени на 90 градусов, магнитные оси фаз попарно взаимно-перпендикулярны, а вектор индукции магнитного потока статора перпендикулярен вектору тока, индуцированного в шине ротора, и совпадает с ним по фазе.

По сравнению с общеизвестным трехфазным асинхронным двигателем, в котором статорная обмотка выполнена в виде секций из множества витков изолированного медного провода, соединенных в разные группы, которые соединены в звезду или треугольник, указанные выше аналоги и прототип обладают рядом преимуществ и отличаются, прежде всего, большей удельной мощностью и повышенными энергетическими характеристиками. Так, при перегрузке частота вращения вала прототипа уменьшается, но при этом ток практически не растет. То же происходит и при внезапном падении напряжения в цепи. Двигатель продолжает экономично работать с меньшими оборотами, не перегреваясь. После восстановления напряжения питания до номинального уровня, аналоги автоматически самозапускаются и выходят на расчетный режим работы. Это идеальное качество при «тяжелом пуске» с большим временем переходного процесса, когда требуется «раскрутить» нагрузку с моментом сопротивления значительно, в 2-3 и более раз, превышающим номинальный момент. При недогрузке коэффициент мощности обычного двигателя резко падает, попадая в область низких значений, а при перегрузке частота вращения вала уменьшается незначительно, ток резко растет и двигатель перегреваться. В прототипе при недогрузке коэффициент мощности падает плавно, оставаясь в области высоких значений, за счет чего такой электродвигатель работает очень экономично. КПД обычного двигателя резко падает при понижении напряжения питания, а КПД прототипа снижается плавно, сохраняя высокие показатели даже при значительных падениях напряжения (30% и более). Недостатком аналогов и прототипа является невозможность изготовить обмотки, у которых соотношение величин угла ₀=30 эл. град. и пазового угла _z=2/z не равно целому числу, где - число пар полюсов, z - число пазов. Например, статор имеет 36 пазов, по числу полюсов обмотка 2=4, т.е. статорная обмотка занимает 720 электрических градусов, следовательно, на паз приходится 20 электрических градусов, а сдвиг начал фаз для подавления высших гармоник должен составлять 1,5 паза, что невыполнимо в прототипе: _z=360°* 2/36=20, ₀/_z=3/2.

Техническим результатом является возможность модернизации существующего парка стандартных асинхронных машин, у которых соотношение величин ₀=30 эл. град. и пазового угла _z не равно целому числу (₀/_zk, где k - любое целое число).

Достигается это тем, что обмотка асинхронного двигателя, состоит из двух частей, соединенных, соответственно, в треугольник и звезду при соотношении чисел витков треугольника и звезды равным , при этом соотношение величин ₀=30 эл. град. и пазового угла _z не равно целому числу (₀/_zk, где k - любое целое число), а результирующие векторы индукции магнитного потока катушек в рабочем воздушном зазоре образуют между собой угол ₀.

Принцип работы полезной модели тот же, что и у обычного асинхронного двигателя и аналогов.

Примеры использования полезной модели.

Статорные обмотки стандартных асинхронных трехфазных двигателей АДМ112L4, P₂=7,5 кВт, синхронная частота 1500 об/мин, с z₁=36, 2=4, _z=20 были перемотаны в соответствии со схемой, представленной на фиг.1, каждая из которых объединяет в себе две части - звезду и треугольник. Двигатели были испытаны в режиме прямого включения и совместно с частотным регулятором, при этом обеспечивали равномерное вращение при частоте питающей трехфазной сети в диапазонах от 0,5 до 50 Герц и от 3 до 200 Герц.

Таким образом, полезная модель в техническом и функциональном отношении приобрела новые качества и может быть использована, например, в метрополитене, жилищно-коммунальном хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Обмотка асинхронного двигателя, состоящая из двух частей, соединенных соответственно в треугольник и звезду при соотношении чисел витков треугольника и звезды, равным , отличающаяся тем, что при соотношении величин ₀=30 эл. град и пазового угла _z, не равным целому числу (₀/_zk, где k - любое целое число), результирующие векторы индукции магнитного потока катушек в рабочем воздушном зазоре образуют между собой угол ₀.