专利名称：电容调速型绕线转子组合电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属 于电机学及其电气传动学科领域，具体为一种电容调速型绕线转子 组合电机。
背景技术：
目前，在工矿企业大量使用两台异步电动机进行联动的电气传动，类似于双卧轴 搅拌机、压机和球磨机等大型设备。对这种双机联动的双电机传动系统，如何以非变频方式 进行其转速的调节，同时随机地进行无功补偿，是个具有实用价值与节能意义的研究课题。 本发明人的“双异步电动机组合移相调速的装置”，专利号200620172915. 1的中国专利，是 对同轴联结且转子联成回路的两台绕线式异步电动机，用双定子绕组电势相量相对的转移 方式控制转子合成电势的变化，再由转子电流的变化达到转速调节的目的，但其用整流器 与逆变器构成的移相调节电路仍有控制较为复杂且需专门制做变流设备的问题。专利号为 2004 2011 6542. 7的名称为“曲折移相调速异步电机”，是用分隔的两定子铁心与其曲折闭 合接线的定子绕组，并用交流开关及电容器进行其定子绕组电势相量的移相控制，使得加 长型的笼型转子的电流变化及其转速变化，但其也存在双定子电机需专门制作而不便于对 现行设备进行改造的问题。两定子独立而转子共用的组合电机，具有很好的调节定子磁势 而影响转子电流并改变电机转速的条件，尤其是设法用电容器电流调节某一定子电流的办 法，不仅实现了调速，还可同时进行其节能效果较显著的电容内补偿。两绕线转子异步电机 的同一轴线组合，存在用导线对两绕线转子的引线进行相联的条件，由此可以取消容易磨 损的集电环而提高其运行的可靠性。
发明内容本实用新型为解决现行的交流调速方式不具备无功补偿功能与调速装置造价高 及双电机不易同步控制的问题，采用交流开关与电力电容器对绕线转子组合电机的副绕组 进行磁势相量的控制，进而控制串联转子的合成电势及电流，并在电容电流延伸至转子回 路的内补偿中，对组合绕线转子电机以简易的控制方式进行其转速与功率因数的双重调 节。实现上述目的的技术方案是这样的。电容调速型绕线转子组合电机，包括主绕组、 副绕组、主转子绕组、副转子绕组，其特征在于所述的主绕组Wal、Wbl、Wcl三相定子绕组 直接相联成三角形或星形接线，用交流开关Kl联接于三相电源端；副绕组Wa2、Wb2、Wc2三 相定子绕组不直接相联，副绕组的三个首端用交流开关K2与交流电源的A、B、C三端依次 同相联接，三个首端还用交流开关K3依次与B、C、A电源端换相联接，副绕组的三个末端依 次与另一端分别联接于Wc2、Wa2、Wb2首端的Cl、C2、C3单相电容器联接，其三个末端还用 电容开关K4与C4、C5、C6构成的电容器组联接；主转子绕组WalO、Wb 10、WclO与副转子绕 组Wa20、Wb20、Wc20相互联接成回路；所述的主转子绕组WalO、Wb 10, WclO与副转子绕组 Wa20, Wb20、Wc20分别经各自的集电环相联成三相回路，或是将两转子绕组引出线直接相联；所述的交流开关K2与K3可以取消，将主绕组与副绕组三对首端直接同相联接；所述的 电容开关K4可用三只双向晶闸管代替而对电容器进行移相式控制，或是电容开关K4扩展 成2 4只电容开关而对2 4组电容器组分级控制。本发明的主转子绕组与副绕组绕组 可以是贯穿于两定子铁心之中的加长型笼型转子的导电条。本实用新型的工作原理是在两定子绕组相对独立与其转子共用时，形成了转子 电势受控于两定子绕组磁势的条件，由两定子绕组磁势相量的数值与相位变化使得转子回 路电流相量的数值与相位相应变化，进而在电磁功率的变化中产生调节组合电机转速的 效果；副绕组未通电时的副转子绕组对于主绕组近似于一个电抗器，可使组合转子绕组的 C0S(i) 2几乎为零，因此在两电机的极对数相同时，其同步转速将下降至额定转速的50% ； 在ΚΙ、K2闭合时，主绕组产生额定的气隙磁通，副绕组受单相电容器电流控制与主绕组的 电流相量接近于相位一致，两者合成的磁势使转子回路的电流相量随电容电流的增大而对 应增大，电机转速也相应提高；再闭合K4电容开关后，其C4、 C5、C6电容器组的电流相量较 单相电容器虽然接近于滞后30°电角度，但两组电容器合成的电流相量还是使副绕组合成 的电流数值进一步提高，电机的转速接近于额定转速；在ΚΙ、K3、K4闭合时，副绕组相对滞 后120°电势角度与电源联接，使副绕组与主绕组的电流相量接近于相差150°，两者合成 的磁势数值使得组合电机的理想空载转速降低，尤其在用双向晶间管对电容器组移相控制 时，进一步产生的电流相位滞后作用将使其转速降低至25%额定转速。本发明是用电容器 电流间接调节转子电流，也对影响电磁转矩的磁通与转子回路的功率因数同时进行调节， 主绕组与副绕组两个磁势相量在0 150°内的曲折转移使得电磁转矩与理想空载转速对 应变化，并在低速运转时，副绕组利用电容器电流的超前作用可进入发电状态。本实用新型的效果是在不改变电机的自身结构而用交流开关与电容器进行的转 速控制方式，具有结构简单与造价低的优点；采用两转子联成回路而对副绕组用电容器进 行调节，不仅以简易的方式改变了电机的同步转速，还在其理想空载转速随电容电流的变 化中具有较高的变流效率及较宽的调速范围；电容器与副绕组的串联联接方式，使电容电 流延伸到包括组合转子回路在内的系统中，有效地克服了异步电机无功损耗较大的缺陷； 采用三只交流开关与1 4只电容开关构成的多级调速或用双向晶闸管代替电容开关构成 的无级调速系统，对恒转矩负载与转矩是转速平方关系的负载均可在25% 100%额定转 速范围内进行调速。
1、实施例1电容调速型绕线转子组合电机主回路接线图。2、实施例2电容调速型绕线转子组合电机主回路接线图。3、实施例3电容调速型绕线转子组合电机主回路接线图。
具体实施方式
实施例1采用同一功率与同一转速的两合YR型异步电动机进行同轴相对且刚性的联结而 共同传动双卧轴搅拌机，其转速在25% 100%额定转速范围分级进行调节。主转子绕组 与副转子绕组用三根绝缘导线进行其相同的电势相位及回路方向的联接，具体在两个集电环上进行联接。定子绕组的联接方式是主绕组的Wal、Wbl、Wcl三相定子绕组采用常规的 三角形接法，并用三相交流接触器Kl同相联接于三相交流电源的A、B、C三端；副绕组Wa2、 Wb2、Wc2三相定子绕组与主绕组的结构一致，但不联接，其三个首端用K2交流接触器对应 联接于A、B、C三相电源端，并用交流接触器K3将其首端以滞后一相的方式依次联接于B、 C、A三个电源端；副绕组Wa2的末端与Wc2的首端之间联接Cl电容器、Wb2的末端与Wa2的 首端之间联接C2电容器、Wc2的末端与Wb2的首端之间联接C3电容器；副绕组的三个末端 用K4交流接触器与C4、C5、C6构成的三相电容器组联接。电容调速的控制方式是按1 1的容量比例选择C1、C2、C3与C4、C5、C6两组电 容器的容量，并选择两组电容器总容量与副电机铭牌功率值相等；在K1、K3、K4三只交流接 触器闭合时进行双轴搅拌机的重载启动，启动完成后运行于低速阶段；断开Κ3而闭合Kl与 Κ2时，组合电机运行于中速范围；在Κ1、Κ2、Κ4三只交流接触器闭合时，组合电机运行于高 速范围而接近于额定转速。其中的Κ2开关使主、副绕组的电流相量接近于同相位而使其升 速，Κ3开关使两绕组的电流相量相差接近于150°电角度而降速。 实施例2采用功率与转速均相同的两合绕线式异步电动机，进行同轴联结而传动球磨机类 恒转矩负载，其组合及接线方式是将两个绕线转子的集电环取掉，原来装配集电环的空心 轴改做输出轴；原有从轴心圆孔穿通的三根转子绕组引线改变为从转子轴沿径向钻出的三 个对称排列的圆孔穿出，其圆孔位于端盖与输出轴联结件之间；将两输出轴联结器具也沿 轴向对称地钻出三个通孔，在其三个通孔中穿过三根联结两转子绕组的绝缘导线；两组转 子绕组按同一电势相序方式直接进行联接而成组合回路。定子绕组、交流开关、电容开关和 电容器的接线方式是主绕组Wal、Wbl、Wcl用常规的三角形接线联接，其某一相的末端与 滞后一相的首端依次联接，经Kl三相交流接触器依次联接于三相交流电源的A、B、C三端； 副绕组Wa2、Wb2、Wc2的三个首端与主绕组的三个首端一一对应相联；Cl单相电容联接于 Wa2末端与Wc2首端之间，C2联接于Wb2末端与Wa2首端之间，C3联接于Wc2末端与Wb2 首端之间；在副绕组的三个末端还联接四只并列的K4交流接触器对C4、C5、C6也均分成四 组的电容器进行分级控制。电容调速的控制方式是按1 4的容量比例关系选择单相与三相电容器，其C4、 C5、C6三相电容器均分成相同容量的四组，并选择单相与三相两组电容器的总容量值在 450V电压下为副电机铭牌功率值的1.3倍；在Kl与四只K4闭合时进行其重载启动；启动完 成后仅保留Kl开关闭合，在三只单相电容器配合下电机运行于额定转速的50 % ；在Kl闭合 时，并在四只交流接触器也依次闭合的过程中，其电机的转速将从50%逐步上升至100% 额定转速。随着电容器的逐级投入，其功率因数接近于1.0，并有同等负载下具有其电流有 效值可下降20%的节能效果。实施例3采用型号、功率和转速分别相同的两台绕线转子异步电动机联动液压油泵。主绕 组与副绕组的联接方式是在两个绕线转子的集电环上用绝缘导线进行其同一电势相位的 联接，还要在两输出轴的对接时保证两绕组的电势相位一致；主绕组Wal、Wbl、Wcl的三个 末端相联成三相星形接线，其三个首端用交流断路器与三相电源的A、B、C三端对应联接； 副绕组的三个末端依次与主绕组Wcl、Wal、Wbl的首端进行联接，其三个首端用Ka、Kb、Kc三只双向晶闸管构成的电容开关与C4、C5、C6三相电容器组联接成调节回路。
电容调速的控制方式是选择电容电压与电源电压相近的电力电容器，其电容器 总容量值为副绕组电机铭牌功率值的1. 1倍；三只双向晶闸管采用0-120°触发延迟角度 的移相控制方式；闭合Kl交流断路器时，组合电机的同步转速可维持在50%额定转速，随 晶闸管触发相位角的前移而使组合电机逐渐接近于100%额定转速。
权利要求电容调速型绕线转子组合异步电机，包括主绕组、副绕组、主转子绕组、副转子绕组，其特征在于所述的主绕组Wa1、Wb1、Wc1直接相联成三角形接线，用交流开关K1联接于三相电源端；副绕组的三个首端用交流开关K2与交流电源的A、B、C三端依次同相联接，三个首端还用交流开关K3依次与B、C、A电源端换相联接，副绕组的三个末端依次与另一端分别联接于Wc2、Wa2、Wb2首端的C1、C2、C3单相电容器联接，其三个末端还用电容开关K4与C4、C5、C6构成的电容器组联接；主转子绕组Wa10、Wb10、Wc10与副转子绕组Wa20、Wb20、Wc20相联成同电势相位的回路。
2.根据权利要求1所述的电容调速型绕线转子组合异步电机，其特征在于主转子绕 组Wal0、Wbl0、Wcl0与副转子绕组Wa20、Wb20、Wc20分别经由集电环相联成三相回路，或是 将两转子绕组弓I出线直接联成三相回路。
3.根据权利要求1所述的电容调速型绕线转子组合异步电机，其特征在于所述的交 流开关K2与K3可以取消，将主绕组与副绕组的三对首端直接联接。
4.根据权利要求1所述的电容调速型绕线转子组合异步电机，其特征在于所述的电 容开关K4扩展为2 4只交流开关而对相应的2 4组电容器组分级控制，或是用三只双 向晶间管代替而对三相电容器组进行移相式控制。
专利摘要本实用新型电容调速型绕线转子组合电机，解决了现行的交流调速方式不具备无功补偿功能与其装置造价高的问题，采用交流开关与电力电容器对组合电机的副绕组进行磁势相量的控制，进而实现其转速与功率因数的双重调节，包括主绕组、副绕组、主转子绕组、副转子绕组，其特征是主绕组直接相联成三角形或星形接线，用交流开关联接于三相电源；副绕组不直接相联，分别串联电容器及电容开关构成调节支路后再相互联接；主转子绕组与副转子绕组相互联接成回路。本实用新型具有结构简单与造价低的优点，克服了异步电机无功损耗较大的缺陷，适用于各类负载转矩的组合电机在25％～100％额定转速范围内的调速。
文档编号H02K17/22GK201611831SQ201020004350
公开日2010年10月20日 申请日期2010年1月17日 优先权日2010年1月17日
发明者刘建平 申请人:刘建平