專利名稱：一種變速三相異步電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相變速三相異步電動機(jī)，尤其是采用改變?nèi)喽ㄗ永@組的接 法及相繞組分繞組的接法實現(xiàn)三相異步電動機(jī)的多速運行。在一些不需要平滑調(diào)速的場 合，它可以替代變頻調(diào)速異步電動機(jī)。
背景技術(shù)：
要想使三相異步電動機(jī)在寬廣的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，現(xiàn)廣泛使用的是變頻調(diào)速， 它不但可以使電動機(jī)在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)速，不同速度下電機(jī)的運行性能較好，而且在電 機(jī)節(jié)能方面，變頻器有其他調(diào)速設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢。但其不足之處是需要變頻器及其 控制系統(tǒng)，這將使得電機(jī)系統(tǒng)運行成本提高，控制系統(tǒng)復(fù)雜且容易出現(xiàn)故障，而且較大 容量的三相異步電動機(jī)使用的變頻器仍然需要進(jìn)口，同時當(dāng)變頻電機(jī)應(yīng)用于某些惡劣運 行環(huán)境時，由于電機(jī)控制系統(tǒng)的問題，容易造成電機(jī)的局部放電，絕緣損壞。對于使用 變頻調(diào)速的電機(jī)，一般需要重新設(shè)計三相異步電動機(jī)。對于現(xiàn)代電網(wǎng)而言，三相異步電機(jī)的用電量占到電網(wǎng)總電量的70%左右，低壓 變頻器的輸入電流具有很大的高次諧波成份，這些諧波對電網(wǎng)造成“諧波污染”的同 時，還降低了變頻器輸入電路的功率因數(shù)，增加電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動和電機(jī)的發(fā)熱，從而 影響電機(jī)繞組的絕緣，同時還將影響并聯(lián)在電網(wǎng)上運行的其他負(fù)載。變頻器設(shè)備還存在壽命短的問題，其壽命主要決定于電解電容，電解電容的壽 命與其運行溫度和紋波電流直接相關(guān)，對于一般的可變負(fù)載，在運行環(huán)境滿足設(shè)計條件 時，電解電容器的壽命只有8年左右。在某些驅(qū)動場合三相異步電動機(jī)只需在多個速度下運行，而不需要平滑調(diào)速， 發(fā)明一種在寬廣范圍內(nèi)多速運行的三相異步電機(jī)，具有現(xiàn)實應(yīng)用價值和一定的社會經(jīng)濟(jì)
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在現(xiàn)有三相異步電動機(jī)的基礎(chǔ)上，以改變?nèi)喽ㄗ永@組的接法及相繞 組分繞組的接法，實現(xiàn)三相異步電動機(jī)的多速運行，即為一種變速三相異步電動機(jī)。為了實現(xiàn)三相異步電動機(jī)多速運行，本發(fā)明所采取的措施包括三相異步電動 機(jī)，其結(jié)構(gòu)特征如下實現(xiàn)電機(jī)四速運行時，設(shè)置電機(jī)定子繞組為兩個分繞組，兩個分繞組的線徑、 匝數(shù)以及分布構(gòu)成均相同；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組并聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的高速運行；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組串聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)的低速運行；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組并聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)的次高速運行；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組串聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的次低速運行。實現(xiàn)電機(jī)八速運行時，設(shè)置電機(jī)每相定子繞組為三套分繞組，其中兩套繞組的線徑、匝數(shù)及分布構(gòu)成均相同，而另一套繞組線徑和分布規(guī)律與前兩套繞組相同或不 同；或?qū)⒗@組1和繞組2并聯(lián)、繞組3開路，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的 額定速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組3串聯(lián)、繞組2開路，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī) 80% 90%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組2并聯(lián)、繞組3開路，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī) 70% 80%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組2串聯(lián)、繞組3開路，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī) 50% 60%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組3串聯(lián)、繞組2開路，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī) 40% 50%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組2串聯(lián)、繞組3繞組開路，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī) 30% 40%速度運行；或?qū)⒗@組1、繞組2和繞組3串聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)20% 30%速度運行；或?qū)⒗@組1、繞組2和繞組3繞組串聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī) 10% 20%速度運行；通過上述改變電機(jī)繞組接法，實現(xiàn)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下的寬廣范圍內(nèi)多速運 行。本發(fā)明提供的一種變速三相異步電動機(jī)，當(dāng)需要實現(xiàn)電機(jī)四速運行時，將電機(jī) 定子繞組由兩個分繞組構(gòu)成，兩分繞組的線徑、匝數(shù)以及分布規(guī)律均相同；或?qū)⒚肯鄡?分繞組并聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的高速運行；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組串 聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)的低速運行；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組并聯(lián)，定子繞組 采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)的次高速運行；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組串聯(lián)，定子繞組采用三角形 接法，實現(xiàn)電機(jī)的次低速運行。本發(fā)明通過上述改變電機(jī)繞組接法，可以使普通的三相異步電動機(jī)不需要任何 輔助設(shè)備的情況下，實現(xiàn)在寬廣的范圍內(nèi)多速運行的目的。在一些不需要連續(xù)平滑調(diào)速 的驅(qū)動場合，它可以代替變頻調(diào)速異步電動機(jī)的運行系統(tǒng)，以克服使用變頻調(diào)速造成的 運行成本升高，電網(wǎng)諧波污染增大，對三相異步電動機(jī)性能要求更高等不足。本發(fā)明采用改變?nèi)喽ㄗ永@組的接法及相繞組分繞組的接法，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本發(fā)明通過調(diào)壓調(diào)速，不需要調(diào)壓裝置，只需將外施電壓增加或減少所引起的電動 機(jī)的內(nèi)部電磁狀態(tài)變化，用改變電樞繞組的分繞組接法來實現(xiàn)，改變接法后定子繞組的 電磁狀態(tài)與電機(jī)調(diào)壓調(diào)速時的電磁狀態(tài)相同，則可實現(xiàn)速度的相應(yīng)變化。本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有的調(diào)電源電壓調(diào)速，保持了電源電壓不變的基礎(chǔ)上，改變?nèi)?相定子繞組及相繞組分繞組的接法，實現(xiàn)了三相異步電動機(jī)的寬廣范圍調(diào)速，調(diào)速簡 單、成本低廉，滿足了三相異步電動機(jī)的多速運行條件，在需要大范圍多速運行的機(jī)械 設(shè)備中可替代變頻調(diào)速電機(jī)。


圖1是本發(fā)明的電機(jī)高速運行時定子繞組接線圖；圖2是本發(fā)明的電機(jī)低速運行時定子繞組接線圖；圖3是本發(fā)明的電機(jī)次高速運行時定子繞組接線圖；圖4是本發(fā)明 的電機(jī)次低速運行時定子繞組接線圖；
圖5是本發(fā)明的調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)矩_轉(zhuǎn)差率曲線。
具體實施例方式下面進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的
具體實施例方式具體實施方式
1實施本發(fā)明所述的一種多速三相異步電動機(jī)，是在現(xiàn)有三相異步電動機(jī)的基礎(chǔ) 上，通過改變?nèi)喽ㄗ永@組的接法及相繞組分繞組的接法，來實現(xiàn)三相異步電動機(jī)多速 運行，現(xiàn)以四速電動機(jī)為例說明如下本發(fā)明所述四速電動機(jī)是高速、次高速、次低速和低速，其具體的實施方式 為電機(jī)定子繞組由兩個分繞組組成，兩分繞組的線徑、匝數(shù)以及分布規(guī)律均相同，繞 組的分布型式、極數(shù)、節(jié)距等均與一般系列型三相異步電動機(jī)相同，不需要特殊設(shè)計， 普通三相異步電機(jī)的額定運行速度與本發(fā)明中對應(yīng)的電機(jī)高速一致，額定速度根據(jù)所驅(qū) 動設(shè)備要求確定。如圖1所示當(dāng)電機(jī)需要高速運行時，將每相兩分繞組并聯(lián)，定子繞組采用三角 形接法；如圖2所示當(dāng)電機(jī)需要低運行時，將每相兩分繞組串聯(lián)，定子繞組采用星形接 法；如圖3所示當(dāng)電機(jī)需要次高速運行時，將每相兩分繞組并聯(lián)，定子繞組采用星 形接法；圖4所示當(dāng)電機(jī)需要次低速運行時，將每相兩分繞組串聯(lián)，定子繞組采用三角 形接法。電機(jī)工作過程中需要更多速度段時，可將每相定子繞組細(xì)分為三套繞組，其中 兩套繞組線徑、匝數(shù)及分布規(guī)律相同，而另一套繞組線徑和分布規(guī)律可與前兩套繞組相 同，但繞組匝數(shù)是否與前兩套繞組相同依需要的轉(zhuǎn)速決定。以八速電動機(jī)為例，說明每 相中分繞組的連接及三相繞組的接法和實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的范圍。以最高速定義為該電動機(jī)額定 轉(zhuǎn)速％，而每相兩個分繞組并聯(lián)、定子三相繞組三角形接法為電機(jī)額定運行狀態(tài)。三套 繞組分別以1號、2號、3號繞組來代替，其接法及轉(zhuǎn)速情況如表I和表II所示。表I定子每相有兩個分繞組(1及2號繞組)
分繞組鏈接法 1和2并聯(lián)1禾口 2并聯(lián)1禾口 2串聯(lián)1禾口 2串聯(lián)^
三相繞組接法三角形HΞΜH轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN(0.7 0.8) nN(0.5 0.6) nN(0.3 0.4) nN 為了調(diào)節(jié)速度，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速％運行時，兩套繞組并聯(lián)，定子繞組等效匝數(shù) 少，磁路處于飽和狀態(tài)，磁負(fù)荷不易過高，否則鐵損耗較大。匝數(shù)低，初級繞組的銅損 耗適當(dāng)，有利于提高電機(jī)的效率。為了有較寬的調(diào)速范圍，這種調(diào)速設(shè)置適用于高轉(zhuǎn)差率、高起動轉(zhuǎn)矩的三相異 步電動機(jī)。調(diào)速范圍與電機(jī)穩(wěn)定運行區(qū)有關(guān)，如起動轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩，則電機(jī)從n = 0 到η = ηΝ區(qū)域均能調(diào)速。表II定子每相有三個分繞組(1、2、3號繞組)
權(quán)利要求
1. 一種多速三相異步電動機(jī)，其含有三相異步電動機(jī)，其特征在于 實現(xiàn)電機(jī)四速運行時，設(shè)置電機(jī)定子繞組為兩個分繞組，兩個分繞組的線徑、匝數(shù) 以及分布構(gòu)成均相同；或?qū)⒚肯鄡煞掷@組并聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的高速運行； 或?qū)⒚肯鄡煞掷@組串聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)的低速運行； 或?qū)⒚肯鄡煞掷@組并聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)的次高速運行； 或?qū)⒚肯鄡煞掷@組串聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的次低速運行。 實現(xiàn)電機(jī)八速運行時，設(shè)置電機(jī)每相定子繞組為三套分繞組，其中，兩套繞組的線 徑、匝數(shù)及分布構(gòu)成均相同，而另一套繞組線徑和分布規(guī)律與前兩套繞組相同或不同；或?qū)⒗@組1和繞組2并聯(lián)、繞組3開路，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)的額定 速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組3串聯(lián)、繞組2開路，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)80% 90%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組2并聯(lián)、繞組3開路，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)70% 80%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組2串聯(lián)、繞組3開路，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)50% 60%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組3串聯(lián)、繞組2開路，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)40% 50%速度運行；或?qū)⒗@組1和繞組2串聯(lián)、繞組3繞組開路，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī) 30% 40%速度運行；或?qū)⒗@組1、繞組2和繞組3串聯(lián)，定子繞組采用三角形接法，實現(xiàn)電機(jī)20% 30% 速度運行；或?qū)⒗@組1、繞組2和繞組3繞組串聯(lián)，定子繞組采用星形接法，實現(xiàn)電機(jī)10% 20%速度運行；通過上述改變電機(jī)繞組接法，實現(xiàn)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下的寬廣范圍內(nèi)多速運行。
全文摘要
一種變速三相異步電動機(jī)是通過改變?nèi)喽ㄗ永@組的接法及相繞組分繞組的接法，以及三相異步電動機(jī)繞組結(jié)構(gòu)，在不需要任何輔助設(shè)備的情況下，實現(xiàn)寬廣范圍的多速運行，克服了使用變頻調(diào)速異步電機(jī)造成的運行成本高，電網(wǎng)諧波污染大的不足。本發(fā)明調(diào)速簡單、成本低廉，滿足了三相異步電動機(jī)的多速運行條件，在大范圍多速運行的機(jī)械設(shè)備中可替代變頻調(diào)速電機(jī)。
文檔編號H02K3/28GK102013776SQ201010606970
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者劉星達(dá), 王旭平, 王淑紅 申請人:太原理工大學(xué)