專利名稱：一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)及其調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的繞線式異步電動機(jī)及其串極調(diào)速控制裝置，屬電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
繞線式異步電動機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其調(diào)速節(jié)能控制具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。異 步電動機(jī)的調(diào)速方式主要有變頻調(diào)速和串極調(diào)速，串極調(diào)速是通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流實(shí) 現(xiàn)的。由于電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓低，控制電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)，故繞線式異步電動機(jī)的串極 調(diào)速具有很好的應(yīng)用前景。但是，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電流較大，串極調(diào)速時轉(zhuǎn)子 電流必然要流經(jīng)滑環(huán)和電流調(diào)節(jié)器件，這不僅會使異步電動機(jī)的損耗增大，效率降低，而 且還會加快滑環(huán)磨損，縮短其使用壽命，這是目前串極調(diào)速控制繞線式異步電動機(jī)所存在 的一個主要缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種在串極調(diào)速控制時具有低調(diào)速損耗 的繞線式異步電動機(jī)，并給出該電動機(jī)的調(diào)速裝置。 本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種低調(diào)速損耗的繞線式異歩電動機(jī)，由定子、三相定子繞組、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞組和滑 環(huán)組成，所述定子繞組采用普通三相繞組結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子繞組包括并列安裝于轉(zhuǎn)子上的兩 套三相繞組，分別是調(diào)速繞組和不調(diào)速繞組，所述調(diào)速繞組末端星型連接，各首端分別經(jīng) 轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)滑環(huán)與外界電路連接；所述不調(diào)速繞組各相的首端和末端短接。
一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)的調(diào)速裝置，它包括繞線式異步電動機(jī)及調(diào)速控
制電路兩部分，各部分構(gòu)成如下 a.繞線式異步電動機(jī)
它由定子、三相定子繞組、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞組和滑環(huán)組成，所述定子繞組采用普通三相 繞組結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子繞組包括并列安裝于轉(zhuǎn)子上的兩套三相繞組，分別是調(diào)速繞組和不調(diào) 速繞組，所述調(diào)速繞組末端星型連接，各首端分別經(jīng)轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)滑環(huán)與外界電路連接； 所述不調(diào)速繞組各相的首端和末端短接。
b.調(diào)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U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的兩端并聯(lián)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。
上述低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)的調(diào)速裝置，在逆變器的輸入端增設(shè)電感L3，在 電感L和電容C2之間增設(shè)隔離二極管D1。
上述低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)的調(diào)速裝置，在整流電路的輸出端和電容G之間 并聯(lián)一個或多個斬波電路。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)子采用雙三相繞組，其中一個三相繞組與滑環(huán)連接作為調(diào)速繞組，另一個 繞組如同普通異步電機(jī)一樣將繞組首尾短接。調(diào)速控制電路僅對該三相繞組中的電流進(jìn)行 調(diào)節(jié)，使流過調(diào)速控制電路和滑環(huán)的電流大大減小，既降低了損耗，又提高了滑環(huán)的使用 壽命；轉(zhuǎn)子電流調(diào)節(jié)控制電路采用斬波電路對轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并用逆變器將儲存于電 感中的能量回饋電網(wǎng)，可進(jìn)一步提高節(jié)能效果。同傳統(tǒng)繞線式異步電動機(jī)相比，本發(fā)明不 僅效率高，而且滑環(huán)不易磨損，使用壽命長。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是調(diào)速電路的電原理圖。
圖中各標(biāo)號為al、 bl、 cl、轉(zhuǎn)子三相調(diào)速繞組首端，xl、 yl、 zl、轉(zhuǎn)子三相調(diào)速 繞組末端，a2、 b2、 c2、轉(zhuǎn)子三相不調(diào)速繞組首端，x2、 y2、 z2、轉(zhuǎn)子三相不調(diào)速繞組 末端，N、調(diào)速繞組公共點(diǎn)滑環(huán)接點(diǎn)，a、 b、 c、滑環(huán)接點(diǎn)，ZQ、全波整流橋，IGBT1、 IGBT2、 斬波管，Ci、 C2、電容，L,、 L2、 L3、電感，Dl、 D2、隔離二極管，NBQ、逆變器。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，本發(fā)明提出一種在轉(zhuǎn)子上并列安裝兩套三相繞組的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中一套的 首端al、 bl、 cl與轉(zhuǎn)子上對應(yīng)的滑環(huán)連接，稱此三相繞組為調(diào)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(diào)速繞組。三相調(diào)速繞組與三相不調(diào)速繞 組按照相同的排列方式并列分布在轉(zhuǎn)子槽中，不調(diào)速繞組相當(dāng)于將轉(zhuǎn)子繞組直接短路，其 繞組的電流由電動機(jī)本身的運(yùn)動方程決定。調(diào)速繞組的電流經(jīng)滑環(huán)引出，調(diào)速繞組中的電 流接至轉(zhuǎn)子電流調(diào)節(jié)電路中(調(diào)速繞組公共點(diǎn)滑環(huán)接點(diǎn)N在附圖所給實(shí)施例中無用，在調(diào) 速電路中不用連接；如果轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)繞組采用三個單相整流橋進(jìn)行整流時，該公共點(diǎn)N可以 使用，即N僅備用于將來不同的整流方式)。由于在滑環(huán)和開關(guān)控制器件上產(chǎn)生的損耗都 與其通過的電流成平方正比關(guān)系，當(dāng)電流減少一半時，損耗將減少到原來的四分之一；所 以采用上述雙三相轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)，將轉(zhuǎn)子電流分成了兩部分，故在轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電路中控制 的只是部分轉(zhuǎn)子電流，因此可大大減少轉(zhuǎn)子繞組引出電流在滑環(huán)和斬波開關(guān)器件上的損 耗。
本發(fā)明的定子繞組是一般的三相繞組結(jié)構(gòu)，與一般異步電機(jī)的定子繞組相同。 參看圖2，將與轉(zhuǎn)子調(diào)速繞組相連的三相滑環(huán)接到全波整流橋ZQ的三個輸入端，電容 d為濾波電容，全波整流橋ZQ的正極輸出端分別經(jīng)電感Ll和電感L2接斬波器件IGBT1 和IGBT2; 二極管D1、D2為隔離二極管，它們的負(fù)極經(jīng)濾波電容G和電感U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，采用了并聯(lián)斬波器件的電路結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行方式進(jìn)一步減 少斬波器件的開關(guān)損耗。當(dāng)不需要調(diào)速時，控制斬波器件IGBT1和IGBT2處于導(dǎo)通狀 調(diào)速繞組處于短路狀態(tài)，調(diào)速繞組與不不調(diào)速繞組類似，在調(diào)速繞組和不調(diào)速繞組中均有 感應(yīng)電流產(chǎn)生。當(dāng)需要調(diào)速時，根據(jù)不同的負(fù)荷條件，利用高頻PWM信號使一個IBGT斬 波管或兩個斬波管工作在開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)需要調(diào)速的范圍較小時，只需要使一個IBGT斬波 管工作在開關(guān)狀態(tài)，則此時產(chǎn)生的斬波器件開關(guān)損耗也就最小。
當(dāng)斬波管IGBT1工作在開關(guān)狀態(tài)，且處于開(即導(dǎo)通)狀態(tài)時，整流橋會對電感L進(jìn) 行充電，即電感Li的磁場能量將增加，電感L1中增加的磁場能量來源于轉(zhuǎn)子上三相調(diào)速 繞組中的磁場能量；當(dāng)斬波管IGBT1處于關(guān)(即斷開)狀態(tài)時，由于磁鏈?zhǔn)睾阍?，電?L的電流不會發(fā)生突變，電感L中的電流會經(jīng)過二極管D1対-電容C2進(jìn)行充電，即電感L,.
的磁場能量將減少，電容C2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(zhuǎn)換
成三相交流電能送到380V的三相電網(wǎng)中。通過以上斬波管IGBT1的工作，實(shí)現(xiàn)了將電機(jī) 轉(zhuǎn)子上調(diào)速繞組中的磁場能量取出，即減少了電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的機(jī)械能量，達(dá)到了調(diào)節(jié)電動 機(jī)轉(zhuǎn)速的作用。
權(quán)利要求
1、一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)，其特征是，它由定子、三相定子繞組、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞組和滑環(huán)組成，所述定子繞組采用普通三相繞組結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子繞組包括并列安裝于轉(zhuǎn)子上的兩套三相繞組，分別是調(diào)速繞組和不調(diào)速繞組，所述調(diào)速繞組末端星型連接，各首端分別經(jīng)轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)滑環(huán)與外界電路連接；所述不調(diào)速繞組各相的首端和末端短接。
2、 一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)的調(diào)速裝置，它包括繞線式異步電動機(jī)及調(diào) 速控制電路兩部分，各部分構(gòu)成如下a. 繞線式異步電動機(jī)它由定子、三相定子繞組、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞組和滑環(huán)組成，所述定子繞組采用普通三相 繞組結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子繞組包括并列安裝于轉(zhuǎn)子上的兩套三相繞組，分別是調(diào)速繞組和不調(diào) 速繞組，所述調(diào)速繞組末端星型連接，各首端分別經(jīng)轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)滑環(huán)與外界電路連接； 所述不調(diào)速繞組各相的首端和末端短接。b. 調(diào)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U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的兩端并聯(lián)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(jù)權(quán)利要求2所述低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)的調(diào)速裝置，其特征是，在 整流電路的輸出端和電容C2之間并聯(lián)一個或多個斬波電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)的調(diào)速裝置，其特征是， 在整流電路的輸出端和電容C2之間并聯(lián)一個或多個斬波電路。
全文摘要
一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動機(jī)，屬電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，用于降低調(diào)速損耗問題。其技術(shù)方案是該繞線式異步電動機(jī)由定子、三相定子繞組、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞組和滑環(huán)組成，所述定子繞組采用普通三相繞組結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子繞組包括并列安裝于轉(zhuǎn)子上的兩套三相繞組，分別是調(diào)速繞組和不調(diào)速繞組，所述調(diào)速繞組末端星型連接，各首端分別經(jīng)轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)滑環(huán)與外界電路連接；所述不調(diào)速繞組各相的首端和末端短接。本發(fā)明還該給出了相應(yīng)的調(diào)速裝置。本發(fā)明使流過調(diào)速電路和滑環(huán)的電流大大減小，既降低了損耗，又提高了滑環(huán)的使用壽命。另外，通過逆變器將儲存能量回饋電網(wǎng)，進(jìn)一步提高了節(jié)能效果。
文檔編號H02P25/16GK101388575SQ200810055379
公開日2009年3月18日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者波 張, 偉 曲, 清 董, 顏湘武 申請人:華北電力大學(xué)(保定)