Способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электрическим машинам. Способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя заключается в изменении характера вращающегося магнитного поля. Характер вращающегося магнитного поля изменяют путем отключения части одной из обмоток статора двигателя от источника напряжения с целью придания части вращающегося в двигателе магнитного поля эллиптического характера. В результате упрощается способ регулирования частоты вращения и снижается стоимость его реализации. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, а более точно к асинхронным машинам.

Известен способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя, заключающийся в изменении характера вращающегося магнитного поля путем переключения числа пар полюсов обмотки статора асинхронного двигателя (см., например, с.575-578 в кн. А.И.Вольдека «Электрические машины» - Л.: Энергия, 1974 г.)

Данный способ позволяет регулировать частоту вращения не плавно, скачком.

Известен также способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя, заключающийся в изменении характера вращающегося магнитного поля путем изменения частоты тока и величины подводимого к двигателю напряжения (см., например, с.574 в кн. А.И.Вольдека «Электрические машины» - Л.: Энергия, 1974 г.). Данный способ выбран нами в качестве прототипа.

Сложность и высокая стоимость реализации способа - недостаток прототипа.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка в разработанном способе регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в способе регулирования частоты вращения асинхронного многофазного (трехфазного) двигателя, содержащего на статоре одну обмотку, заключающемся в изменении характера магнитного поля, согласно изобретению на статоре располагают, по меньшей мере, еще одну трехфазную обмотку, при этом характер вращающегося магнитного поля изменяют путем отключения части одной из обмоток статора с целью придания одному из вращающихся в двигателе магнитных полей эллиптического характера.

В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного применения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг.1 изображает порядок подключения катушек обмотки статора асинхронного двигателя к источнику напряжения (на поперечном разрезе схематически) при неподвижном роторе;

фиг.2 - порядок подключения катушек обмоток статора асинхронного двигателя при медленном вращении ротора;

фиг.3 - порядок подключения катушек обмоток статора асинхронного двигателя при большей частоте вращения ротора;

фиг.4 показывает упрощенную схему подключения коммутирующим устройством катушек обмоток статора асинхронного двигателя к источнику трехфазного напряжения.

Фиг.1 изображает схематично асинхронный двигатель, состоящий из статора, вращающего магнитопровод 1 (поперечный разрез), на котором размещены катушки 2 и 3 трехфазных обмоток. А; В; С - обозначение фаз источника напряжения. Во внутренней расточке статора расположен ротор 4, как правило, с короткозамкнутой обмоткой. Кроме того на фиг.1 показан порядок подключения катушек обмотки 2 и 3 к источнику напряжения.

На фиг.2 показан тот же вид асинхронного двигателя, что и на фиг.1, но с отключенной одной катушкой в трехфазной обмотке 3. Все обозначения здесь те же, что и на фиг.1.

На фиг.3 показан тот же вид, что и на фиг.1, но с полностью отключенной трехфазной обмоткой 3. остальные обозначения те же, что и на фиг.1.

На фиг.4 показано коммутирующее устройство 5, подключающее катушки обмоток 2 и 3 к источнику трехфазного напряжения. Позициями 6-11 обозначены контакты коммутирующего устройства.

Рассмотрим практическую реализацию данного способа регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

Если к источнику трехфазного напряжения катушки обмотки 2 и 3 подключены в том порядке следования фаз, как это показано на фиг1, то при этом будут замкнуты контакты 6, 7, 8, 9, 10 и 11 коммутирующего устройства 5. Катушки обмоток 2 и 3 включены так, что на половине длины внутренней расточки статора они образуют прямой порядок следования фаз А, В, С, а на другой половине ее длины - противоположный порядок следования фаз С, В, А. При этом будут создаваться два одинаковых и направленных навстречу друг другу круговых вращающихся магнитных поля, пересекающих обмотку ротора и индуктирующих в ней электродвижущие силы (ЭДС) и токи. Токи ротора при взаимодействии с вращающимися магнитными полями создадут моменты M₁ и M₂, одинаковые по величине и уравновешивающие друг друга (фиг.1). Ротор асинхронного двигателя при этом будет неподвижен.

Если коммутирующим устройством 5 отключить одну из катушек трехфазной обмотки 3 (фиг.2 и фиг.4), например катушку, соединенную с фазой А (для этого коммутирующее устройство 5 размыкает контакт 11 (фиг.4)), то катушки трехфазной обмотки 2 будут по-прежнему создавать круговое вращающееся магнитное поле, а катушки обмотки 3, подключенные к фазам В и С источника напряжения, будут создавать эллиптическое вращающееся магнитное поле. Эти магнитные поля, пересекая обмотку ротора, будут индуктировать в ней ЭДС и токи. При взаимодействии кругового вращающегося поля обмотки 2 с токами в обмотке ротора создается момент M₁, такой же по величине, как и ранее (фиг.2). А при взаимодействии эллиптического вращающегося магнитного поля с токами в обмотке ротора будет создаваться момент М₂, который меньше момента M₁, встречно ему направленного. В результате под действием разности моментов M₁ и M₂ ротор будет медленно вращаться.

Для увеличения (регулирования) частоты вращения асинхронного двигателя коммутирующее устройство 5 отключает от источника напряжения остальные две катушки обмотки 3 (фиг.3 и фиг.4). При этом размыкаются контакты 9 и 10. На статоре асинхронного двигателя остается подключенной к источнику трехфазного напряжения только обмотка 2. Токи обмотки 2 создают круговое вращающееся магнитное поле, пересекающее обмотку ротора и наводящее в ней ЭДС и токи. При взаимодействии кругового вращающегося магнитного поля с токами в обмотке ротора создается момент M₁ (фиг.3), под действием которого ротор будет вращаться. При этом частота его вращения будет выше, чем в предыдущем случае, показанном на фиг.2.

По сравнению с прототипом получен более простой и недорогой при реализации способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

Способ регулирования частоты вращения асинхронного многофазного (трехфазного) двигателя, содержащего на статоре одну обмотку, заключающийся в изменении характера магнитного поля, отличающийся тем, что на статоре располагают, по меньшей мере, еще одну трехфазную обмотку, при этом катушки обмоток включают так, что на половине длины внутренней расточки статора они образуют прямой порядок следования фаз, а на другой ее половине - противоположный порядок следования фаз, при этом характер вращающегося магнитного поля изменяют путем отключения части одной из обмоток статора для придания одному из вращающихся в двигателе магнитных полей эллиптического характера.