Асинхронный трехфазный двигатель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<111964875 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио04.03. 81 (21) 3256680/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень ¹ 37

f $ 3 ) AA. Кй з

Н 02 К 17/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 3 3. . 33 (088. 8) Дата опубликования описания07.10.82 (72) Автор изобретения

Лущик

- ВСЕСОЮЗНАЯ

1 Па ТЕНТНОТЙХНИЧЕСИА%

ИЬЛИЭТЕКА

Стахановский филиал Коммунарского горнометаллургического института (71) Заявитель (54) АСИНХРОННЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к асинхройным многофазным двигателям как с коротков амкнутыми, так и с фазными роторами.

Известны двигатели, зубцы которых являются явновыраженными полюсами, несущими на себе сосредоточенную обмотку. Это дает воэможность увеличить индукцию в зубцах и, следовательно, в витке до 1,7-1,8 Тл, а значит имеется возможность уменьшить длину витка по сравнению с двигателем обычной конструкции, в которых индукция в витке составляет 0,5-0,7 .Тл. Длина витка определяет расход .медного провода, потери в меди, в конечном итоге расход активных материалов и КПД.

Однако такая конструкция магнитной система находит применение только в однофазных двигателях с экранирующими витками (1), а также в некоторых типах двухфазных (конденсаторных) двигателях для бытовых нужд из-за следующих недостатков: виток имеет форму узкого и длинного прямоугольника, что по сравнению с квадратной формой

: витка приводит к завышенному расходу меди; при тонких катушках, которые обеспечивают минимальный расход меди, плохо используется междуполюсное прост ранство и растут ° габариты двигателя в радиальном направлении.

Известны асинхронные многофазные двигатели. с явновыраженными полюсами, выполненными в виде П-образных пакетов, горизонтальная часть которых несет на себе сосредоточенную обмотку и параллельна оси машины, а под вертикальными частями размещены две половины ротора, закрепленные на одном валу (21.

Недостатком этого двигателя является необходимость в два раза большего числа витков обмотки статора по сравнению с однороторной конструкцией. Это приводит к значительному перерасходу медного провода, а также увеличи вает инду кти внс е сопроти вл ение рассеяния, которое пропорционально квадрату числа витков, следствием чего являются низкие значения пускового и максимального моментов.

Наиболее близким и изобретению по технической сущности является асинхронный трехфазный двигатель, статор которого содержит охваченные катушками фазных обмоток аксиально расположенные когтеобраэные зубцы, выполненные в. виде пакетов, концы которых с од«

З0.ной стороны образуют расточку статора.

964875

4 а с другой стороны замкнуты общим кольцевым ярмом, .Фазные обмотки состоят каждая из 2р катушечных групп, отстоящих друг от друга на 180 эл.град. и включенных между собой последовательно-встречно (3). 5

Однако в данном двигателе магнитное поле в воздушном зазоре имеет такую же Форму, как и в обычной, трехфазной асинхронной машины с со средоточенной обмоткой, число пазов на по- 10 люс и фазу в которой равно единице.

Магнитное поле имеет сильно развитые пятую и седьмую пространственные гармонические, их обмоточные коэффици-, . енты имеют такую же величину, как и для основной гармонической, а это затрудняет пуск двигателя и уменьшает

КПД в номинальном режиме работы.

Цель изобретения - улучшение пусковых свойств двигателя и увеличение

КПД.

Укаэанная цель достигается тем, что число когтеобразных зубцов равно 12 р, катушечные, группы каждой фа" зы выполнены иэ четырех катушек, вклю ченных последовательно-согласно и расположенных на четырех рядом расположенных зубцах, при этом числа витков катушек находятся в соотношении

1:3:3:1, где р — число число пар полюсов, 30

На фиг.1 и 2 изображен трехфазный двухполюсный асинхронный двигатель с, когтеобразными зубцами, продольный и поперечный разрезыуна фиг.3 — схема трехфазной обмотки двигателя; íà 35 фиг. 4 — а) фаза двухслойной распреде-, ленной обмотки с q 2 и у = — ; б) кри.

5, 6 вая распределения н.с. фазы; в) условное изображение катушек фазы ког- 40 теобразных зубцов; на фиг. 5 — а) трех ° фазная и распределенная обмотка с

2 и. у = — Т у б) кривая распреде5

6 ления н. с. трехфаэной обмотки1 в) ус- 45 ловное изображение катушек трехфазной обмотки когтеобразных зубцов;

r) условное изображение катушек упрощенной трехфазной обмотки когтеобразных зубцов.

Статор асинхронного монофазного двигателя состоит из ярма 1 (Фиг.- 1, и 2), которое представляет собой на витое и з . ленты электротехнической стали кольцо, и когтеобразных зубцов

2, горизонтальная часть которых несет на себе обмотку 3. Под частью когтеобразных зубцов, свободной от обмотки, находится ротор 4. Корпус двигателя должен быть немагнитным, например алюминиевым. Число когтеоб- . 60 разных зубцов равно 12р, где р - чис-, ло пар полюсов.

Фазные обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. (фиг. 3) и состоят каждая иэ 2р ка- 65 тушечных групп. Катушечные группы отстоят друг от друга на 180 эл.гдад. и включены между собой последовательно-встречно. Каждая катушечная группа состоит иэ четырех катушек 1,2,3,4 °

Числа витков катушек 1 и 4 равны между собой, wq-- u1, Числа витков катушек 2 и 3 также равны между собой и в 3 раза больше чисел витков катушек

1 и 4, т.е. 2=®s - 3 ч,=З чд. Катушки . с устроенным числом витков на фиг. 3 обозначены жирными линиями.

Магнитное поле, создаваемое обмоткой, имеет такой же состав высших пространственных гармонических, как и магнитное поле, создаваемое респределенной обмоткой при числе пазов на ,полюс и фазу q = 2 и укорочении у=-т,.

На Фиг. 4а показана фаза двухслойной распределенной обмотки при

12,q=2,иу= — т. Нафиг4

5 приведена кривая распределения н.с. этой фазы. Такую же н.с. создают охватывающие каждый зубец катушки, числа витков которых и направление намотки показаны условно, стрелками на фиг. 4 в

На Фиг. 5 а показана трехфазная распределенная обмотка с q = 2 и

5.

= -7 а на фиг. 55 - н.с., создавемая данной обмоткой для момента времени, когда ток в фазе A равен максимальному значению. Известно, что результирующая н.с. трехфаэной обмотки равна сумме н.с. трех отдельно взятых фазных обмоток, сдвинутых между собой на угол 120 эл.град . Поэтому для когтеобразного двигателя, статорная обмотка которого должна создавать такую же н.с., как и распределенная обмотка обычного двигателя (Фиг. 5о ), на каждом когтеобразном зубце должны располагаться катушки всех трех фаз, намотанных в определенном направлении, показанном на фиг. 5 стрелками, и по числу витков также находящихся между собой в строго определенном соотношении (на фиг. 5 в 12:2) .

Обмотку, показанную на фиг. 5е можно упростить. Н.с. одинаковой ве личины любых двух фаз можно заменить такой же по величине н.с. третьей фазы, взятой с обратным знаком:

14+10=3 Sin wt t3 „Sin (wt-240 4Эщ(э пш1+

+sin wicopy 240 -sos ш1 sill 240о)=.Э (з) шФ,- — sin м>1 + — ооью /=3 — sill щt, +

Я

1 2

+ coS wt)=-Зщэ п (ыФ+240 ):-i sin(mp120 ) ="1

Аналогично 1А4 8 с . - В+" С 4

Поэтому три типа катушек на каждом стержне (фиг. 5 в ) можио заменить дву964875i мя типами катушек, как показано стрелкамн на фиг. 5ъ . То же самое изображено в виде катушек. на фиг. 3 °

Обмоточные коэффициенты для основной и выс аих гармонических, подсчитываемые по формуле

М, 546 - К0б - "Кр ) К,Ч = 81п — 9 90 е р з 1, t

Ч . !О имеют следующйе значения; Коб = 0,933; Кдб = К0 1=0,067, т.е. обмоточные коэффициенты для высших гармонических имеют в 14 раз меньшие значения 15 по сравнению с обмоточным коэффици- ентом для основной гармонической.

Расход медного провода s предлагаемом двигателе примерно. такой же, как в обычном двигателе. Это проис-. .Е ходит за счет того, что индукция магнитного потока, пронизывающего виток, в 4 раза больше индукции потока,в витке в серийных двигателях.

Благодаря предпоженной обмотке дви- гатель имеет хорошие пусковые свойства и малые значения добавочных потерь.

Помимо этого обмотка проста в изготовлении, обладает механической и диэлектрической прочностью, что повыаает надежность двигателя. Обмотка ремонто.способна в эксплуатационных условиях, так как сгоревшую катушку легко можно заменить запасной, не демонтируя двигатель. Это значительно облегчает эксплуатацию двигателя. Катушки легко герметизируются, что важно для водопогружных двигателей., двигателей для перекачки агрессивных сред, работающих s химически активной среде и т.д.

Формула изобретения

Асинхронный трехфазный двигатель со статором, содержащим охваченные катушками фазных обмоток аксиально расположенные когтеобразные зубцы, выполненные в виде пакетов, концы которых с одной стороны образуют расточку статора, а с другой стороны замкнуты общим кольцевым ярмом, фаэныеобмотки, состоящие из 2р катушечных групп, отстоящих друг от друга на 180 эл. град. и включенных между собой последовательно-встречно, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения пусковых характеристик и увеличения КПД, число когтеобраэных зубцов равно 12р, катушечные группы каждой фазы выполнены из четырех катушек, включенных последовательносогласно и расположенных. на четырех рядом расположенны с зубцах, при этом числа витков «атушек находятся в соотнсшении 1:3:Ззl где .р — число пар полюсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вольдек А.И. Электрические машины. Л., Энергия, 1974, с. 614.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 139726, кл. 21 сР,19/02, 1954.

2. Авторское свидетельство СССР

М 289481, кл. Н 02 К 17/00ю 1969,