一種低調速損耗的繞線式異步電動機及其調速裝置的製作方法
2024-01-21 23:48:15
專利名稱：一種低調速損耗的繞線式異步電動機及其調速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改進的繞線式異步電動機及其串極調速控制裝置，屬電動機技術領域。
背景技術：
繞線式異步電動機廣泛應用於工業生產中，其調速節能控制具有重要的經濟價值。異步電動 機的調速方式主要有變頻調速和串極調速，串極調速是通過控制電機的轉子電流實現的。由於電 機轉子側的電壓低，控制電路簡單，易於實現，故繞線式異步電動機的串極調速具裕艮好的應用 前景。但是，繞線式異步電動機轉子側的電流較大，串極調速時轉子電流必然要流經滑環和電流 調節器件，這不僅會使異步電動機的損耗增大，效率降低，而且還會加快滑環磨損，縮短其使用 壽命，這是目前串極調速控制繞線式異步電動機所存在的一個主要缺點。 發明內容
本實用新型的目的在於克服現有技術的不足、^共一種在串極調速控制時具有低調速損耗的 繞線式異步電動機，並給出該電動機的調速裝置。 本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的
一種低調速損耗的繞線式異步電動機，由定子、三相定子繞組、轉子、轉子繞組和滑環組成， 所述定子繞組採用普通三相繞組結構；所述轉子繞組包括並列安裝於轉子上的兩套三相繞組，分 別是調速繞組和不調速繞組，所述調速繞組末端星型連接，各首端分另輕轉子上的相應滑環與外 界電路連接；所述不調速繞組各相的首端和末端短接。
一種低調速損耗的繞線式異步電動機的調速裝置，它包括繞線式異步電動機及調速控制電路 兩部分，各部分構成如下
a.繞線式異步電動機它由定子、三相定子繞組、轉子、轉子繞組和滑環組成，所述定子繞會跌用普an相繞組結構；
所述轉子繞組包括並列安裝於轉子上的兩套三相繞組，分別是調速繞組和不調速繞組，所述調速 繞組末端星型連接，各首端分別經轉子上的相應滑環與外界電路連接；所述不調速繞組各相的首 端和末端短接。
b.調速控制裝置
它由整流電路、儲能元件、斬波電路和逆變器組成，所述儲能元件為電感L,和電容C2;所述 整流電路的輸出接至電感U和電容C2，在電容C2的兩端並聯斬波電路的斬波管、以，變器的輸 入端，逆變器的輸出端接至三相電源。
上述低調速損耗的繞線式異步電動機的調速裝置，在逆變器的輸入端增設電感L3，在電感 和電容C2之間增設隔離二極體Dl 。
上述低調速損耗的繞線式異步電動機的調速裝置，在整流電路的輸出端和電容G之間並聯一 個或多個斬波電路。
本實用新型的轉子採用XXH相繞組，其中一個三相繞組與滑環連接作為調速繞組，另一個繞 組如同普通異歩電機一樣將繞組首尾短接。調速控制電路僅對該三相繞組中的電流進行調節，使 流過調速控制電路和滑環的電流大大減小，既降低了損耗，又提高了滑環的使用壽命；轉子電流 調節控制電路採用斬波電路對轉子電流進行調節，並用逆變器將儲存於電感中的能量回饋電網， 可進一步提高節能效果。同傳統繞線式異步電動機相比，本實用新型不僅效率高，而且滑環不易 磨損，fl!ffl壽命長。以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型轉子繞組結構示意圖； 圖2是調速電路的電原理圖。
圖中各標號為al、 bl、 cl、轉子三相調速繞組首端，xl、 yl、 zl、轉子三相調速繞組末端， a2、 b2、 c2、轉子三相不調速繞組首端，x2、 y2、 z2、轉子三相不調速繞組末端，N、調速繞組公共點滑環接點，a、 b、 c、滑環接點，ZQ、全波整流橋，IGBT1、 IGBT2、斬波管，d、 C2、電容，
U L2、 L3、電感，Dl、 D2、隔離二極體，NBQ、逆變器。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型提出一種在轉子上並列安裝兩套三相繞組的轉子結構，其中一套的首 端al、 bl、 cl與轉子JD(寸應的滑環連接，稱itk^相繞組為調速繞組；另外一套的首端a2、 b2、 c2 分別其末端短接，稱此三相繞組為不調速繞組。三相調速繞組與三相不調速繞組按照相同的排列 方式並列分布在轉子槽中，不調速繞組相當於將轉子繞組直接短路，其繞組的電流由電動機本身 的運動方程決定。調速繞組的電流經滑環引出，調速繞組中的電流接至轉子電流調節電路中(調 速繞組公共點滑環接點N在附圖所給實施例中無用，在調速電路中不用連接；如果轉子調節繞組 採用三個單相整流橋進行整流時，該公共點N可以^柳，即N僅備用於將來不同的整流方式)。 由於在滑環和開關控制器件上產生的損耗都與其通過的電流成平方正比關係，當電流減少一半時， 損耗將減少到原來的四分之一；所以採用上a^又三相轉子繞組的結構，將轉子電流分成了兩部分， 故在轉子調節電路中控制的只是部分轉子電流，因此可大大減少轉子繞組引出電流在滑環和斬波 丌關器件上的損耗。
本實用新型的定子繞組是一般的三相繞組結構，與一般異歩電機的定子繞組相同。 參看圖2，將與轉子調速繞組相連的三相滑環接到全波整流橋ZQ的三^it入端，電容d為濾 波電容，全波整流橋ZQ的正極輸出端分別經電感Ll和電感L2接斬波器件IGBT1和IGBT2; 二極 管D1、 D2為隔離二極體，它們的負極經濾波電容C2和電感L3接逆變器(NBQ)的輸入端；逆變器 的輸出接至三相交流380V的電源。
在圖2中，採用了並聯斬波器件的電路結構，可以根據不同的繊運行方式進一步減少斬波 器件的開關損耗。當不需要調速時，控制斬波器件IGBT1和IGBT2處於導通狀態，調速繞組處於 短路狀態，調速繞組與不不調速繞組類似，在調速繞組和不調速繞組中均有感應電流產生。當需 要調速時，根據不同的負荷條件，禾傭高頻P麗信號使一個IBGT斬波管或兩個斬波管工作在開關 狀態，當需要調速的範圍較小時，只需要使一個IBGT斬波管工作在開關狀態，則此時產生的斬波器件開關損耗也就最小。
當斬波管IGBT1工作在開關狀態，且處於開(即導通)狀態時，整流齢對電感U進行充電， 即電感L,的磁場能量將增加，電感L1中增加的磁場能量來源於轉子上三相調速繞組中的磁場能量; 當斬波管IGBT1處於關(即斷開)狀態時，由於磁鏈守恆原理，電感U的電流不會發生突變，電 感L衝的電流會經過二極體D1對電容C2進行充電，即電感Li的磁場能量)ltM^，電容G的電場 能量將增加；電容C2上增加的電場能量會由逆變器轉換成三相交流電能送到380V的三相電網中。 通過以上斬波管IGBT1的工作，實現了將電機轉子上調速繞組中的磁場能量取出，即減少了電機 轉子輸出的機械能量，達到了調節電動機轉速的作用。
權利要求1、一種低調速損耗的繞線式異步電動機，其特徵是，它由定子、三相定子繞組、轉子、轉子繞組和滑環組成，所述定子繞組採用普通三相繞組結構；所述轉子繞組包括並列安裝於轉子上的兩套三相繞組，分別是調速繞組和不調速繞組，所述調速繞組末端星型連接，各首端分別經轉子上的相應滑環與外界電路連接；所述不調速繞組各相的首端和末端短接。
2、 一種低調速損耗的繞線式異步電動機的調速裝置，它包括繞線式異步電動機及調速控制電 路兩部分，各部分構成如下a. 繞線式異步電動機它由定子、三相定子繞組、轉子、轉子繞組和滑環組成，所述定子繞會跌用普i!H相繞組結構； 所述轉子繞組包括並列安裝於轉子上的兩套三相繞組，分別是調速繞組和不調速繞組，所述調速 繞組末端星型連接，各首端分別經轉子上的相應滑環與外界電路連接；所述不調速繞組各相的首 端和末端短接。b. 調速控制裝置它由整流電路、儲能元件、斬波電路和逆變器組成，所述儲能元件為電感Li和電容C2;所述 整流電路的輸出接至電感L和電容C2，在電容C2的兩端並聯斬波電路的斬波管、以及逆變器的輸 入端，逆變器的輸出端接至三相電源。
3、 根據權禾頓求2所述低調速損耗的繞線式異步電動機的調速裝置，其特徵是，在整流電路 的輸出端和電容C2之間並聯一個或多個斬波電路。
4、 根據權利要求2或3所述低調速損耗的繞線式異步電動機的調速裝置，其特徵是，在整流 電路的輸出端和電容G之間並聯一個或多個斬波電路。
專利摘要一種低調速損耗的繞線式異步電動機，屬電動機技術領域，用於降低調速損耗問題。其技術方案是該繞線式異步電動機由定子、三相定子繞組、轉子、轉子繞組和滑環組成，所述定子繞組採用普通三相繞組結構；所述轉子繞組包括並列安裝於轉子上的兩套三相繞組，分別是調速繞組和不調速繞組，所述調速繞組末端星型連接，各首端分別經轉子上的相應滑環與外界電路連接；所述不調速繞組各相的首端和末端短接。本實用新型還給出了相應的調速裝置。本實用新型使流過調速電路和滑環的電流大大減小，既降低了損耗，又提高了滑環的使用壽命。另外，通過逆變器將儲存能量回饋電網，進一步提高了節能效果。
文檔編號H02K3/28GK201234175SQ20082007784
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月11日 優先權日2008年7月11日
發明者波 張, 偉 曲, 清 董, 顏湘武 申請人:華北電力大學(保定)