低速重載高速輕載異步電機變級繞組的製作方法
2023-05-18 11:51:26
專利名稱：低速重載高速輕載異步電機變級繞組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及調速交流電機的繞組。
傳統的Y／YY或△／YY的單繞組雙速電機，雖然具有繞組形式簡單的優點，但只是對於低速出力低於或接近於高速出力以及一般起動要求的電機，才能獲得較為良好的運行性能。對於一些需要低速重載起動和運行，高速輕載起動和運行的電機(如塔式起重機的主電機等)，使用上述變極繞組就不能滿足實際工況的使用要求，不能獲得良好的運行性能。
本實用新型的目的是提供一種異步電機的變級繞組，它不但形式簡單，而且能在低速重載起動和運行，高速輕載起動和運行的服役條件下，具有良好的運行性能，以滿足配套機械實際工況的需要。
本實用新型的技術解決方案是仍象傳統的單繞組雙速電機一樣，將每相繞組線圈分成兩半，(本專業技術人員可按常規的設計程序確定合理的繞組參數)但使兩個線圈正並聯(頭一頭，尾一尾相聯)而得低轉速極對數，使兩個線圈反串(尾一尾相聯)而得高轉速極對數。
本實用新型三相單繞組變極雙速電機的接線圖見
圖1，引出線數為6根；低速為2Y，聯接圖見圖2；高速為1Y，聯接圖見圖3。
本實用新型繞組的變極原理是把A相繞組分成兩半線圈A1X1和A2X2。圖4a中是兩個線圈反串聯，得出P＝1。圖4b中是兩個線圈正並聯，得出P＝2。在換極時，一半線圈中的電流方向不變，而另一半線圈中的電流改變了方向。
由於在低速時有兩條並聯的支路，而在高速時為一條串聯支路(作為對照，傳統的繞組是低速為一條串聯支路而高速為兩條並聯支路)，這就使得1.低速重載起動和運行時產生的大電流和高速輕載和運行時所產生的小電流獲得了合理的通路。
2.低速和高速時的電機繞組阻抗分配合理a.低速時繞組並聯，匝數少則電阻和漏抗小(漏抗係數正比於匝數2)小，從而提高了起動轉矩和最大轉矩〔因為起動轉矩∝1／起動總阻抗2，最大轉矩∝1／定子電阻＋( 定子電阻 )2＋ ( 總漏抗 )2]]>，並且起動總阻抗＝( 起動總電阻 )2＋ ( 起動總漏抗 )2]]>，起動總電阻＝定子電阻＋起動時轉子電阻，所以起動轉矩和最大轉矩都變大〕。
b.通過適當的匝數和線徑選擇後，起動電流倍數也能滿足使用要求(如可使起動電流控制在額定電流的7倍以下)。
3.低速重載和高速輕載時的定子銅耗分配合理，從而使它們的定子繞組溫升也較接近。
本實用新型繞組不但可設計為雙速電機，而且再配以另一套其他極數的繞組即可設計成三速或四速電機(兩套繞組電機)。本實用新型繞組不但可用於鼠籠轉子多速電機的設計，而且也能用於繞線轉子多速電機的定、轉子繞組設計，以提高其低速時的出力和過載能力，提高高速時的功率因數及其他運行性能。
本實用新型繞組同樣形式簡單，在工藝上及工時消耗上與傳統的變極繞組相同，本專業的技術人員看見接線圖即可應用實施。
對於低速時需重載起吊或切削，高速時需輕載返回或退刀這類機械設備，如起重機、工具機、電梯等的配套電機，本實用新型繞組都有推廣運用的價值，使之獲得良好的運行性能和經濟效益。
以下用具體數據說明本實用新型與現有技術相比所具有的優點和積極效果
表1中，4極、2極兩欄所列數據為在保證重載使用時4極性能接近的條件下，採用本實用新型繞組(新方案)和若採用傳統繞組(舊方案)的各項運行性能計算值(本專業技術人員可用常規方法完成這種計算)。由此可見，如果4極性能基本接近，則傳統繞組的2極性能極差，並且不符合輕載使用的條件，如(1).2極舊方案的起動轉矩和最大轉矩分別為額定轉矩的近10倍和10倍以上，這將對電機造成機械損傷甚至損壞，而新方案就沒有這樣的問題。
(2).2極舊方案的起動電流倍數高達14.6倍，使電機的控制線路電器設備選用極不合理，而且對這類頻繁起動的電機極容易燒壞繞組。2極新方案起動電流僅為2.9倍。
(3).若用舊方案，4極和2極的定子銅耗相差懸殊，這將使兩個極數下的溫升分配不合理(4極溫升很高，2極溫升很低)。
綜上所述，傳統的單繞組雙速電機繞組，對於象塔吊電機這類低速重載使用，高速輕載使用的電機是不適用的，而本實用新型的變極繞組卻能保證在這種工況下具有良好的運行性能。
圖1為本實用新型中三相單繞組雙速電機變極繞組的接線圖。
圖2為低速時的聯接圖。
圖3為高速時的聯接圖。
圖4為本實用新型的變極原理示意圖。
實施例為QT16塔式起重機新產品設計製造配套主電機。用戶對該電機的要求如下型號YZD180L－4／2／16功率5.5／2／1.8KW起動轉矩和最大轉矩不小於1.8倍額定轉矩，起動電流不大於額定電流的6倍。
實際使用工況為4極(1500轉／分)負載起吊，16極(375轉／分)到位，2極(3000轉／分)空勾返回。
該電機為三速，採用兩套繞組。其中4／2極為一套本實用新型繞組，16極為另一套傳統設計繞組。
樣機經型式試驗性能合格，達到技術協議要求，並經實際工況使用證明性能優良。兩臺樣機的性能數據如下表二(在工作制S3每周期10分鐘的情況下測試)
權利要求1.低速重載高速輕載異步電機變極繞組，由單繞組變極，將每相繞組線圈分成兩半，其特徵在於使兩半線圈正並聯就構成三相2Y接法的低速電機，使兩個線圈反串聯就構成三相1Y接法的高速電機。
2.如權利要求1所述的變極繞組，其特徵在於所說的繞組為鼠籠轉子多速電機的定子繞組。
3.如權利要求2所述的變極繞組，其特徵在於所說的繞組為鼠籠轉子單繞組雙速電機的定子繞組。
4.如權利要求1所述的變極繞組，其特徵在於所說的繞組為繞線轉子三速、四速電機的定、轉子繞組。
專利摘要本實用新型涉及變極調速交流電機的繞組。傳統的Y/YY或△/YY單繞組雙速電機，在低速重載高速輕載的使用狀態下運行性能差。本設計仍將每相繞組分成兩半線圈，但使兩半線圈正並聯得低速、反串聯得高速，這樣不但繞組形式簡單，而且特別適用於低速時需重載起吊或切削，高速時需輕載返回或退刀這類機械設備的主電機，本繞組不但可用於雙速電機。也可再配以另一套其他級數繞組設計成三速、四速電機。
文檔編號H02K17/02GK2035933SQ8820621
公開日1989年4月12日 申請日期1988年5月23日 優先權日1988年5月23日
發明者陳居貴, 江文鑫 申請人:昆明電機廠