Асинхронный электродвигатель с блоком защиты

 

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, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей защиты при одновременном повышении ее быстродействия и чувствительности, обмотка измерительного элемента выполнена из П (- I (l-(-l)jJ концент-ричных катушек, 1-я 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,, удовлетворяющих следукнцим условиям: 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 электродвигателя; - число .пазов на полюс и фазу обмотки электродвигателя; число пазов fY i - |Ail - модуль величины весового коэффициента 1 -и катушки KI 1,2; Kj - наибольший общий делитель чисел Zz и Р.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ 3

РЕСПУБЛИН

0Ю 01) 31дц Н 02 К 11/00; Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aRTOPCtCOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ех,,.t(, )," Y,J=o, ь при К, 0» 11+21. ° ° +,э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ (21) 3643205/24-07 (22) 20.09.83 (46) 15.12.84. Бюл. У 46 (72) В.Д. Завгородний, Н.В. Павлович и С.В. Неверкла (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.313(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 726083, кл. Н 02 Н 7/08, 1978.

2. Авторское свидетельство. СССР

У 760290, кл. Н 02 Н 7/08, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

В 756536, кл. H 02 H 7/08, 1978. (54)(57) 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 исполнительным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей защиты при одновременном повышении ее быстродействия и чувствительности, обмотка измерительного элемента выполнена и = — 3 ф — — 1-(-1) Д концент-, 2" 9 2 ричных катушек, -я катушка сбмоткй содержитW„. =(X<)4 число витков и выполнена с шагом =2 --(1+(-1)т 1 па1

2 зовых делений, катушки обмотки соединены последовательно согласно при положительном значении весового коэффициента Xj и встречно — при отрицательном значении Х1, удовлетворяющих следукнцим условиям:

3 имеет максимальное значение где \4 — общее число витков обмотки измерительного элемента;

Р— число пар полюсов обмотки . д электродвигателя;

ЪФ вЂ” число .пазов на полюс и фазу обмотки электродвиЭиай гателя;

Z — число пазов ротозей; (Х I — модуль величины весового

4 коэффициента L -й катушки

K> = 1,2;

K> — наибольший общий делитель чисел Zg и Р.

1129701

Изобретение относится к электро. машиностроению и может быть использовано в асинхронных трехфазных двигателях с короткозамкнутым ротором общепромышленного и специального исполнения, выполняемых с защитой от перегрузок, с отключением двигателя при достижении электромагнитного момента заданной величины (привод ручного инструмента, гайковертов и т.п.), с эищитой от обрыва фазы, обрыва стержня короткозамкнутой клети и т.п.

Известно устройство для защиты асинхронного двигателя, содержащее датчик тока, включенный в фаэный провод электродвигателя, соединенный через выпрямитель с электронным ключом, и исполнительное реле с контактом в цепи питания катушки магнитного пускателя f.11.

Данное устройство, защищающее двигатель от аномального режима работы, не защищает его от перегрузки, обрыва стержня и т.п.

Известны также устройства для тепловой защиты электродвигателей(2)„

Недостатком этих устройств является их ограниченные возможности защиты двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому Зо является асинхронный электродвигатель с блоком защиты, содержащий измерительный элемент в виде обмотки, уложенной на статоре в одних пазах с обмоткой двигателя, и ис.У5 полнительный элемент защиты, соединенный с измерительным элементом(31.

Недостатком такого устройства является то, что оно реагирует на все высшие пространственные гармоники поля машины при ее нормальной работе, которые имеют число полюсов в нечетное число раз больше, чем чис.ло полюсов основной гармоники. Кроме того, данный измерительный элемент, выполненный в виде дополнительной обмотки, не чувствителен к величине мощности и момента на валу двигателя..Целью изобретения является расши- 50 рение функциональных возможностей устройства защиты асинхронного двигателя при одновременном повышении его быстродействия H чувствительности к контролируемому параметру. 55

Указанная цель достигается тем, что в асинхронном электродвигателе с блохом защиты, содержащем измерительный элемент в виде обмотки, уложенной на статоре в одних пазах с, обмоткой двигателя, и исполнительный элемент защиты, соединенный с измерительным элементом, дополнительная обмотка выполнена из

Н = — (39- - (1-(-1)%4 (1)

1 1 1 г г соосных концентрических катушек разного шага (-я катушка обмотки содержит Ц „= )((,учисло витков и выполнена с шагом

2j — — (1+(— 1) ) (2)

2 пазовых делений, катушки. обмотки соединены последовательно согласно при положительном значении весового коэффициента Х и встречно — при отрицательном значении Х, удовлетворяющих следуюпдм условиям

УУ

Х(и и(6K 1) «)=O

L =--1 бф (3) для . К =0;+1;+2)... +ф; (4) имеет максимальное значение (Х,I=1. где Ж вЂ” общее число витков обмотки измерительного элемента;

Р— число пар полюсов обмотки электродвигателя;

9, — число пазов на полюс и фазу обмотки электродвигателя у

Z — число пазов ротора;

1>(1- модуль величины весового

L коэффициента с -й катушки; при Х1 =0 -я катушка обмотки отсутствует;

Ki,= У 2У

Ê2j- наибольший общий делитель чисел Z

Катушки обмотки присваиваются номера (= 1, 2, 3,..., начиная с катушки наименьшего шага.

В качестве примера рассмотрим структуру дополнительной обмотки для трехфазного асинхронного двигателя со следующими параметрами: число пазов статора 36; фисло фаз обмотки статора 3; число пар полюсов основной

3 1 129 обмотки статора 2; число пазов на полюс и фазу основной обмотки статора ф = 3; число пазов ротора 28.

Согласно (1) обмотка содержит

И = — (3 "3 — — (1-(-1) ) =4 катушки.

1 1

2 2

Согласно (2) катушки, выполнены со следующими шагами (в зубцовых делениях) 10

20 у„= 2 1 — — (1+(-1) ) = 2;

2

2 ° 2=4;

2 ° 3 = 6; у =24 =8.

В соответствии с (3), (4) и (5)

15 весовые коэффициенты должны удовлетворять следующим условиям

18 (при К -0) (6)

5 — " 2. ь= 0

j=1

И у, 01 — "1 =О (при К =-1) (Л у,=1

X.Sjh 7 — =О (при К =+1) (8)

T.

9 с 25

1. =1 > Х 5Й11 — "=0 (при И„, =-2) (9)

L-1 -О

Я (при К =+2) (10) 30 (=n

A i. S i.и — - — i = 2 X j 5„g — ll i= lnqy

23К +2, Tf . . 15—

9 с! 3 ("2 1 з =2) . (1 )

35 " а1 =1 И2J

Система уравнений (6)-(12) выпол-. няется при условии

1 1

3 " 3 40

Таким образом, третья катушка об-: мотки измерительного элемента отсутствует, а остальные три имеют равное число витков, причем первые две катушки включены последовательно со- 45 гласно, а четвертая — встречно по отношению к ним.

На чертеже показано расположение измерительного элемента, выполненно го в виде дополнительной обмотки, в пазах статора рассматриваемого асинхронного двигателя.

Дополнительная обмотка расположена в рядом лежащих пазах 1-9 статора, начиная с произвольно взятого. 55

Первая катушка 10 обмотки расположена в пазах 4 и 5 и имеет шаг, равный двум; вторая катушка 11 расположена

701 4 в пазах 3 и 8 имеет шаг, равный четырем; третья катушка не укладывается; четвертая 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 концои четвертой катушки.

Использование обмотки измерительного элемента согласно изобретению в качестве измерительного элемента системы защиты двигателя подтверждается следующим.

Обмоточный коэффициент дополнительной обмотки для у -й пространст- ° венной гармоники поля определяется выражением

К,i La (i) — . У,), Так как основная обмотка статора при работе двигателя в симметричном режиме создает гармоники порядка

11=(ЯК +1, то в соответствии с (3). в дополнительной обмотке не наводится

ЭДС ни от какой гармоники статора, а также от первой пространственной гармоники ротора, для которой у тоже равна 1;

Короткозамкнутая обмотка ротора с числом пазов 2,2 в симметричном режиме работы двигателя создает высшие гармоники порядка )= ХЕК+1

P соответствии с (4) обмоточный коэффициент для одной из высших гармоник ротора, порядок которой не совпадает с порядком высшей гармоники статора, является максимальным.

Из применяемых в асинхронных двигателях соотношений чисел Z< и Z порядок одной из первых высших гармоник ротора никогда не совпадает с порядком высших гармоник статора.

Следовательно, в дополнительной обмотке находится ЭДС только от этих высших гармоник ротора; Величина этой ЭДС прямо пропорциональна величине тока ротора32

В диапазоне изменения скольжения

Л от 0 до5и (0,05 магнитный поток двигателя практически не изменяется, а коэффициент мощности вторичной цепи ираки"- ески равен единице. Поэтому величина ЭДС дополнительной обмотки прямо пропорциональна величине мощности двигателя и величине его

1129701

Ввиду большой крутизны выходного сигнала обмотка выполняется из тонкого обмоточного провода с относительно небольшим числом витков, что

5 не ухудшает коэффициент заполнения паза для основной обмотки.

I момента, чем и доказана возможность использования дополнительной обмотки в качестве измерительного . датчика мощности и момента на валу двигателя.

При обрыве фазы статора двигателя дополнительно к составу гармоник поля статора добавляются гармоники, кратные трем, которые отсутствуют при симметричном питании. Порядок 10 ъ! гармоники у, на которую настроена обмотка измерительного элемента, всегда кратен трем, а поэтому в обмотке будет наводиться ЭДС от этих гармоник статора, для которых обмо- 15 точный коэффициент равен 0,801„

Величина этой ЭДС будет в > раз превышать ЭДС, соответствующую номинальной нагрузке двигателя.

Обрыв стержня ротора сопровождается также появлением гармоник, кратным трем, однако величина ЭДС в этом случае будет несколько меньше.

Таким образом, если двигатель имеет систему защиты от перегрузок, 25 в качестве измерительного элемента которой используется обмотка по предлагаемому техническому решению, то он будет автоматически отключаться и при обрыве в цепи статора или Зц ротора.

Дополнительная обмотка реагирует также на возникновение витковых и е междуфазных замыканий.

Наличие измерительного элемента, обеспечивающего одновременную защиту двигателя от перегрузок и неt t симметрии в цепи статора или ротора, исключает необходимость использования защиты двигателя от перегрева. 4р

Технико-экономическая целесообразность использования асинхронного двигателя с устройством для его защиты по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят асинхронный двигатель 4А.90Е6БСУС, выпускаемый отечественной промышленностью, подтверждается следующим.

° Базовый объект снабжен термоза щитой, состоящей из блока управления и встроенных в двигатель терморезисторов. В качестве блока управления принят аппарат защиты АЗП (ТУ 16592.102.74) . В качестве терморезисторов используются полупроводниковые терморезисторы с .положительным температурным коэффициентом сопротивлением типа СГ14-2-145, которые встраиваются в каждую фазу обмотки виткамьг- в лобовой части.

Базовый объект обеспечивает только тепловую защиту. Иснольэование предложенного технического решения в базовом объекте позволяет обеспечить также защиту от кратковременных перегрузок и от обрыва фазы. Кроме того, ввиду достаточной мощности измерительного элемента и его высокой чувствительности в качестве аппарата защиты можно испопьзовать более простое устройство, например реле напряжения.

1129701

jf 17

Составитель Н. Никаноров

Редактор А. Долинич Техред И.Асталош КоРРектоР А. Тяско

Заказ 10115 Тираш 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного ком тета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Асинхронный электродвигатель с блоком защиты Асинхронный электродвигатель с блоком защиты Асинхронный электродвигатель с блоком защиты Асинхронный электродвигатель с блоком защиты Асинхронный электродвигатель с блоком защиты 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям и защитным аппаратам электроподвижного состава, и предназначено для быстрого гашения поля главных полюсов тяговых двигателей, питаемых через тиристорные преобразователи
Наверх