專利名稱：一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)及其串極調(diào)速控制裝置，屬電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
繞線式異步電動(dòng)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(jià)值。異步電動(dòng) 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(guò)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(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，故繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串極調(diào)速具裕艮好的應(yīng)用 前景。但是，繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電流較大，串極調(diào)速時(shí)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(huì)使異步電動(dòng)機(jī)的損耗增大，效率降低，而且還會(huì)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(dòng)機(jī)所存在的一個(gè)主要缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、^共一種在串極調(diào)速控制時(shí)具有低調(diào)速損耗的 繞線式異步電動(dòng)機(jī)，并給出該電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置。 本實(shí)用新型所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動(dòng)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，各首端分另輕轉(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(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，它包括繞線式異步電動(dòng)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(dòng)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，所述定子繞會(huì)跌用普an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(chǔ)能元件、斬波電路和逆變器組成，所述儲(chǔ)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的兩端并聯(lián)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(diào)速損耗的繞線式異步電動(dòng)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 和電容C2之間增設(shè)隔離二極管Dl 。
上述低調(diào)速損耗的繞線式異步電動(dòng)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(gè)或多個(gè)斬波電路。
本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子采用XXH相繞組，其中一個(gè)三相繞組與滑環(huán)連接作為調(diào)速繞組，另一個(gè)繞 組如同普通異歩電機(jī)一樣將繞組首尾短接。調(diào)速控制電路僅對(duì)該三相繞組中的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使 流過(guò)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(duì)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并用逆變器將儲(chǔ)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(dòng)機(jī)相比，本實(shí)用新型不僅效率高，而且滑環(huán)不易 磨損，fl!ffl壽命長(zhǎng)。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型轉(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(hào)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，d、 C2、電容，
U L2、 L3、電感，Dl、 D2、隔離二極管，NBQ、逆變器。
具體實(shí)施方式
參看圖1，本實(shí)用新型提出一種在轉(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JD(寸應(yīng)的滑環(huán)連接，稱itk^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(dòng)機(jī)本身 的運(yùn)動(dòng)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(wú)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(gè)單相整流橋進(jìn)行整流時(shí)，該公共點(diǎn)N可以^柳，即N僅備用于將來(lái)不同的整流方式)。 由于在滑環(huán)和開(kāi)關(guān)控制器件上產(chǎn)生的損耗都與其通過(guò)的電流成平方正比關(guān)系，當(dāng)電流減少一半時(shí)， 損耗將減少到原來(lái)的四分之一；所以采用上a^又三相轉(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 丌關(guān)器件上的損耗。
本實(shí)用新型的定子繞組是一般的三相繞組結(jié)構(gòu)，與一般異歩電機(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^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(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，采用了并聯(lián)斬波器件的電路結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的繊運(yùn)行方式進(jìn)一步減少斬波 器件的開(kāi)關(guān)損耗。當(dāng)不需要調(diào)速時(shí)，控制斬波器件IGBT1和IGBT2處于導(dǎo)通狀態(tài)，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(shí)，根據(jù)不同的負(fù)荷條件，禾傭高頻P麗信號(hào)使一個(gè)IBGT斬波管或兩個(gè)斬波管工作在開(kāi)關(guān) 狀態(tài)，當(dāng)需要調(diào)速的范圍較小時(shí)，只需要使一個(gè)IBGT斬波管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，則此時(shí)產(chǎn)生的斬波器件開(kāi)關(guān)損耗也就最小。
當(dāng)斬波管IGBT1工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，且處于開(kāi)(即導(dǎo)通)狀態(tài)時(shí)，整流齢對(duì)電感U進(jìn)行充電， 即電感L,的磁場(chǎng)能量將增加，電感L1中增加的磁場(chǎng)能量來(lái)源于轉(zhuǎn)子上三相調(diào)速繞組中的磁場(chǎng)能量; 當(dāng)斬波管IGBT1處于關(guān)(即斷開(kāi))狀態(tài)時(shí)，由于磁鏈?zhǔn)睾阍恚姼蠻的電流不會(huì)發(fā)生突變，電 感L沖的電流會(huì)經(jīng)過(guò)二極管D1對(duì)電容C2進(jìn)行充電，即電感Li的磁場(chǎng)能量)ltM^，電容G的電場(chǎng) 能量將增加；電容C2上增加的電場(chǎng)能量會(huì)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(guò)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，它包括繞線式異步電動(dòng)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(dòng)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，所述定子繞會(huì)跌用普i!H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(chǔ)能元件、斬波電路和逆變器組成，所述儲(chǔ)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)禾頓求2所述低調(diào)速損耗的繞線式異步電動(dòng)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(gè)或多個(gè)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(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置，其特征是，在整流 電路的輸出端和電容G之間并聯(lián)一個(gè)或多個(gè)斬波電路。
專利摘要一種低調(diào)速損耗的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，屬電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，用于降低調(diào)速損耗問(wèn)題。其技術(shù)方案是該繞線式異步電動(dòng)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。本實(shí)用新型還給出了相應(yīng)的調(diào)速裝置。本實(shí)用新型使流過(guò)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(guò)逆變器將儲(chǔ)存能量回饋電網(wǎng)，進(jìn)一步提高了節(jié)能效果。
文檔編號(hào)H02K3/28GK201234175SQ20082007784
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)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(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)