专利名称：一种低调速损耗的绕线式异步电动机及其调速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种改进的绕线式异步电动机及其串极调速控制装置，属电动机技术领域。
背景技术：
绕线式异步电动机广泛应用于工业生产中，其调速节能控制具有重要的经济价值。异步电动 机的调速方式主要有变频调速和串极调速，串极调速是通过控制电机的转子电流实现的。由于电 机转子侧的电压低，控制电路简单，易于实现，故绕线式异步电动机的串极调速具裕艮好的应用 前景。但是，绕线式异步电动机转子侧的电流较大，串极调速时转子电流必然要流经滑环和电流 调节器件，这不仅会使异步电动机的损耗增大，效率降低，而且还会加快滑环磨损，縮短其使用 寿命，这是目前串极调速控制绕线式异步电动机所存在的一个主要缺点。 发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、^共一种在串极调速控制时具有低调速损耗的 绕线式异步电动机，并给出该电动机的调速装置。 本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的
一种低调速损耗的绕线式异步电动机，由定子、三相定子绕组、转子、转子绕组和滑环组成， 所述定子绕组采用普通三相绕组结构；所述转子绕组包括并列安装于转子上的两套三相绕组，分 别是调速绕组和不调速绕组，所述调速绕组末端星型连接，各首端分另輕转子上的相应滑环与外 界电路连接；所述不调速绕组各相的首端和末端短接。
一种低调速损耗的绕线式异步电动机的调速装置，它包括绕线式异步电动机及调速控制电路 两部分，各部分构成如下
a.绕线式异步电动机它由定子、三相定子绕组、转子、转子绕组和滑环组成，所述定子绕会跌用普an相绕组结构；
所述转子绕组包括并列安装于转子上的两套三相绕组，分别是调速绕组和不调速绕组，所述调速 绕组末端星型连接，各首端分别经转子上的相应滑环与外界电路连接；所述不调速绕组各相的首 端和末端短接。
b.调速控制装置
它由整流电路、储能元件、斩波电路和逆变器组成，所述储能元件为电感L,和电容C2;所述 整流电路的输出接至电感U和电容C2，在电容C2的两端并联斩波电路的斩波管、以，变器的输 入端，逆变器的输出端接至三相电源。
上述低调速损耗的绕线式异步电动机的调速装置，在逆变器的输入端增设电感L3，在电感 和电容C2之间增设隔离二极管Dl 。
上述低调速损耗的绕线式异步电动机的调速装置，在整流电路的输出端和电容G之间并联一 个或多个斩波电路。
本实用新型的转子采用XXH相绕组，其中一个三相绕组与滑环连接作为调速绕组，另一个绕 组如同普通异歩电机一样将绕组首尾短接。调速控制电路仅对该三相绕组中的电流进行调节，使 流过调速控制电路和滑环的电流大大减小，既降低了损耗，又提高了滑环的使用寿命；转子电流 调节控制电路采用斩波电路对转子电流进行调节，并用逆变器将储存于电感中的能量回馈电网， 可进一步提高节能效果。同传统绕线式异步电动机相比，本实用新型不仅效率高，而且滑环不易 磨损，fl!ffl寿命长。以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型转子绕组结构示意图； 图2是调速电路的电原理图。
图中各标号为al、 bl、 cl、转子三相调速绕组首端，xl、 yl、 zl、转子三相调速绕组末端， a2、 b2、 c2、转子三相不调速绕组首端，x2、 y2、 z2、转子三相不调速绕组末端，N、调速绕组公共点滑环接点，a、 b、 c、滑环接点，ZQ、全波整流桥，IGBT1、 IGBT2、斩波管，d、 C2、电容，
U L2、 L3、电感，Dl、 D2、隔离二极管，NBQ、逆变器。
具体实施方式
参看图1，本实用新型提出一种在转子上并列安装两套三相绕组的转子结构，其中一套的首 端al、 bl、 cl与转子JD(寸应的滑环连接，称itk^相绕组为调速绕组；另外一套的首端a2、 b2、 c2 分别其末端短接，称此三相绕组为不调速绕组。三相调速绕组与三相不调速绕组按照相同的排列 方式并列分布在转子槽中，不调速绕组相当于将转子绕组直接短路，其绕组的电流由电动机本身 的运动方程决定。调速绕组的电流经滑环引出，调速绕组中的电流接至转子电流调节电路中(调 速绕组公共点滑环接点N在附图所给实施例中无用，在调速电路中不用连接；如果转子调节绕组 采用三个单相整流桥进行整流时，该公共点N可以^柳，即N仅备用于将来不同的整流方式)。 由于在滑环和开关控制器件上产生的损耗都与其通过的电流成平方正比关系，当电流减少一半时， 损耗将减少到原来的四分之一；所以采用上a^又三相转子绕组的结构，将转子电流分成了两部分， 故在转子调节电路中控制的只是部分转子电流，因此可大大减少转子绕组引出电流在滑环和斩波 丌关器件上的损耗。
本实用新型的定子绕组是一般的三相绕组结构，与一般异歩电机的定子绕组相同。 参看图2，将与转子调速绕组相连的三相滑环接到全波整流桥ZQ的三^it入端，电容d为滤 波电容，全波整流桥ZQ的正极输出端分别经电感Ll和电感L2接斩波器件IGBT1和IGBT2; 二极 管D1、 D2为隔离二极管，它们的负极经滤波电容C2和电感L3接逆变器(NBQ)的输入端；逆变器 的输出接至三相交流380V的电源。
在图2中，采用了并联斩波器件的电路结构，可以根据不同的繊运行方式进一步减少斩波 器件的开关损耗。当不需要调速时，控制斩波器件IGBT1和IGBT2处于导通状态，调速绕组处于 短路状态，调速绕组与不不调速绕组类似，在调速绕组和不调速绕组中均有感应电流产生。当需 要调速时，根据不同的负荷条件，禾佣高频P丽信号使一个IBGT斩波管或两个斩波管工作在开关 状态，当需要调速的范围较小时，只需要使一个IBGT斩波管工作在开关状态，则此时产生的斩波器件开关损耗也就最小。
当斩波管IGBT1工作在开关状态，且处于开(即导通)状态时，整流齢对电感U进行充电， 即电感L,的磁场能量将增加，电感L1中增加的磁场能量来源于转子上三相调速绕组中的磁场能量; 当斩波管IGBT1处于关(即断开)状态时，由于磁链守恒原理，电感U的电流不会发生突变，电 感L冲的电流会经过二极管D1对电容C2进行充电，即电感Li的磁场能量)ltM^，电容G的电场 能量将增加；电容C2上增加的电场能量会由逆变器转换成三相交流电能送到380V的三相电网中。 通过以上斩波管IGBT1的工作，实现了将电机转子上调速绕组中的磁场能量取出，即减少了电机 转子输出的机械能量，达到了调节电动机转速的作用。
权利要求1、一种低调速损耗的绕线式异步电动机，其特征是，它由定子、三相定子绕组、转子、转子绕组和滑环组成，所述定子绕组采用普通三相绕组结构；所述转子绕组包括并列安装于转子上的两套三相绕组，分别是调速绕组和不调速绕组，所述调速绕组末端星型连接，各首端分别经转子上的相应滑环与外界电路连接；所述不调速绕组各相的首端和末端短接。
2、 一种低调速损耗的绕线式异步电动机的调速装置，它包括绕线式异步电动机及调速控制电 路两部分，各部分构成如下a. 绕线式异步电动机它由定子、三相定子绕组、转子、转子绕组和滑环组成，所述定子绕会跌用普i!H相绕组结构； 所述转子绕组包括并列安装于转子上的两套三相绕组，分别是调速绕组和不调速绕组，所述调速 绕组末端星型连接，各首端分别经转子上的相应滑环与外界电路连接；所述不调速绕组各相的首 端和末端短接。b. 调速控制装置它由整流电路、储能元件、斩波电路和逆变器组成，所述储能元件为电感Li和电容C2;所述 整流电路的输出接至电感L和电容C2，在电容C2的两端并联斩波电路的斩波管、以及逆变器的输 入端，逆变器的输出端接至三相电源。
3、 根据权禾頓求2所述低调速损耗的绕线式异步电动机的调速装置，其特征是，在整流电路 的输出端和电容C2之间并联一个或多个斩波电路。
4、 根据权利要求2或3所述低调速损耗的绕线式异步电动机的调速装置，其特征是，在整流 电路的输出端和电容G之间并联一个或多个斩波电路。
专利摘要一种低调速损耗的绕线式异步电动机，属电动机技术领域，用于降低调速损耗问题。其技术方案是该绕线式异步电动机由定子、三相定子绕组、转子、转子绕组和滑环组成，所述定子绕组采用普通三相绕组结构；所述转子绕组包括并列安装于转子上的两套三相绕组，分别是调速绕组和不调速绕组，所述调速绕组末端星型连接，各首端分别经转子上的相应滑环与外界电路连接；所述不调速绕组各相的首端和末端短接。本实用新型还给出了相应的调速装置。本实用新型使流过调速电路和滑环的电流大大减小，既降低了损耗，又提高了滑环的使用寿命。另外，通过逆变器将储存能量回馈电网，进一步提高了节能效果。
文档编号H02K3/28GK201234175SQ20082007784
公开日2009年5月6日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者波 张, 伟 曲, 清 董, 颜湘武 申请人:华北电力大学(保定)