一种曲折接线内补偿异步电动机

摘要

本发明一种曲折接线内补偿异步电动机，其定子的主绕组与相同匝数的副绕组，每相的主绕组以相同的首端方向进行并联，每相的副绕组以相同的首端方向进行串联、或并联或两两串联后再进行并联的组合；并联的A相主绕组的首端引出A1接线端，末端与组合的C相副绕组的末端相联而引出A2接线端，并联的B相主绕组的首端引出B1接线端，其末端与组合的A相副绕组的末端相联而引出B2接线端，并联的C相主绕组的首端引出C1接线端，末端与组合的B相副绕组的末端相联而引出C2端；主接线端A1、B1、C1与副接线端A2、B2、C2两组接线端其中的一组联接于交流开关K1而至三相交流电源，另一组联接三相电容器组。本发明无功损耗小、外部接线简单，可靠性高等优点。

权利要求

1.一种曲折接线内补偿异步电动机，包括定子铁心、三相定子绕组、转子铁心、转子绕组、交流开关和电容器，其特征是：三相定子绕组每相有3～6个相同匝数的主绕组与3～

6个相同匝数的副绕组，主绕组与副绕组的匝数比例分别是1：1，同相的主绕组与副绕组不直接进行联接；每相的3～6个主绕组以相同的首端方向进行并联，每相的3～6个副绕组以相同的首端方向进行串联、或并联或两两串联后再进行并联的组合；并联的A相主绕组的首端引出A1接线端，其末端与组合的C相副绕组的末端相联而引出A2接线端，并联的B相主绕组的首端引出B1接线端，其末端与组合的A相副绕组的末端相联而引出B2接线端，并联的C相主绕组的首端引出C1接线端，其末端与组合的B相副绕组的末端相联而引出C2端；按照依次滞后60度电势角度方式，整体联接成其电势相量为对边平行的不等边六边形，其主接线端A1、B1、C1与副接线端A2、B2、C2两组接线端其中的一组联接于交流开关K1而至三相交流电源，另一组联接两组三相电容器组；所述的两组三相电容器组C01、C02、C03与C04、C05、C06的总容量与三相异步电动机运行时平均的功率是0.4～0.7：1的数值比例，且前者与后者的容量比是1：0.5～1；所述的三相电容器组分成两组而将其中一组同异步电动的一组接线端直接联接，另一组电容器经三只双向晶闸管T1、T2、T3或三相交流开关K2再进行联接；所述的主接线端A1、B1、C1依次经交流开关同正相序的A、B、C三个交流电源端联接而进行异步电动机的正向旋转，或是将副接线端的A2、C2、B2经交流开关接于A、B、C三个电源端进行其反向旋转。

说明书

一种曲折接线内补偿异步电动机

技术领域

[0001] 本发明属于电机领域，具体涉及一种曲折接线内补偿异步电动机。

背景技术

[0002] 现行技术对异步电动机的无功补偿方法有：在电动机控制樻旁边装设并联的电容器进行所谓的就地补偿；采用专利号为01228605.2的双绕组电容内补偿电机的中国专利进行其内部补偿。这种内补偿方法采用两组且同组的绕组匝数相等的三相定子绕组，其三相原边绕组联接成三角形或星形接线，副边绕组分别的一端同电源端联接，而另一端分别同单相电容器与三相电容器组联接，或是其原、副边三相绕组联接成其电势相量为正六边形的接线，并用单相与三相电容器组合进行内补偿。这种内补偿方法以电容器电流可直接延伸到电机绕组中的特点具有降低无功电流及其损耗的优点，但其侧重于使用单相电容器的做法不便于利用现行工业应用的三相电容器组、其原边绕组联接于电源而副边绕组联接电容器的接线，使其在电容器断开时无法在重载下保证电机的正常运行，其次在电机反向运转时，其接线就会使两组绕组中的电流相量产生较大的相位及磁势的不平衡。

[0003] 本发明的目的是针对上述异步电动机的无功损耗大而现行的电容内补偿技术偏重于使用单相或相电压值的电容器及外部接线复杂，并且其断开电容器后难以在重载时正常运行及其可靠性较低的问题，而提供一种曲折接线内补偿异步电动机。

[0004] 本发明实现上述目的采用的技术方案是：一种曲折接线内补偿异步电动机，包括定子铁心、三相定子绕组、转子铁心、转子绕组、交流开关和电容器，其三相定子绕组每相有2～6个相同匝数的主绕组与2～6个相同匝数的副绕组，主绕组与副绕组的匝数比例分别是1：1～2，同相的主绕组与副绕组不直接进行联接；每相的2～6个主绕组以相同的首端方向进行并联，每相的2～6个副绕组以相同的首端方向进行串联、或并联或两两串联后再进行并联的组合；并联的A相主绕组的首端引出A1接线端，其末端与组合的C相副绕组的末端相联而引出A2接线端，并联的B相主绕组的首端引出B1接线端，其末端与组合的A相副绕组的末端相联而引出B2接线端，并联的C相主绕组的首端引出C1接线端，其末端与组合的B相副绕组的末端相联而引出C2端；按照依次滞后60度电势角度方式，整体联接成其电势相量为对边平行的不等边六边形，其主接线端A1、B1、C1与副接线端A2、B2、C2两组接线端其中的一组联接于交流开关K1而至三相交流电源，另一组联接两组三相电容器组。

[0005] 所述的两组三相电容器组C01、C02、C03与C04、C05、C06的总容量与三相异步电动机运行时平均的功率是0.4～0.7：1的数值比例，且前者与后者的容量比是1：0.5～1；所述的三相电容器组分成两组而将其中一组同异步电动的一组接线端直接联接，另一组电容器经三只双向晶闸管T1、T2、T3或三相交流开关K2再进行联接。

[0006] 所述的主接线端A1、B1、C1依次经交流开关同正相序的A、B、C三个交流电源端联接而进行异步电动机的正向旋转，或是将副接线端的A2、C2、B2经交流开关接于A、B、C三个电源端进行其反向旋转。

[0007] 与现有技术相比，本发明采用不等边六边形曲折接线为使用现行的内部为三角形接线的低压电力电容器进行内补偿提供了便利条件，并以等效并联于电机激磁感抗两端的原理，对降低定子漏抗压降、磁路的磁滞损耗和电路的无功损耗具有多方面的节能效果，尤其是同等负载下可降低电机运行电流达20%以上的节能水平，其实施的简易性对众多的异步电动机进行节能改造具有广泛的经济价值；利用其曲折接线与电容器联接于接线端的特点可显著降低异步电动机的起动电流，尤其在多台异步电机共用一组较大容量的起动电容器时，可使笼型异步电动机较绕线式异步电动机具有电流更小的优点；通过两组接线端的切换可对电机进行正，反向运转的控制，且能在反向运转时保持绕组磁势的平衡；利用绕组全部联接于回路的特点，使其在电容器断开时也能使在70%额定负载下保证稳定运行而具有较高的可靠性；在三只双向晶闸管采用移相触发单元控制时，可随负载变化对应调节电容电流而使其内补偿保持最佳状态。

附图说明

[0008] 图1是本发明实施例1曲折接线内补偿异步电动机接线原理图；

[0009] 图2是本发明实施例2曲折接线内补偿异步电动机接线原理图；

[0010] 图3是本发明实施例3曲折接线内补偿异步电动机接线原理图;

具体实施方式

[0011] 实施例1

[0012] 如图1所示：采用三相低压异步电动机Y系列原有的定子铁心进行技术改造，其定子线槽为36，线圈排布是双层叠绕，节距8（1—9），极数4，三相的主、副绕组的匝数比分别是1：1，导线截面比1：1，每相的相同匝数的4个极相组分别作为2个主绕组与2个副绕组而不直接进行联接；各线圈组（极相组）以位于上层线槽的槽号为标记，在绕组加“●”的一端作为其首端，另一端为末端；线圈编号为1、2、3与19、20、21组成的两个极相组作为WA1与WA2两个A相主绕组，10、11、12与28、29、30组成的两个极相组作为Wa1与Wa2两个A相副绕组；WB1与WB2、WC1与WC2依次推后6个线槽进行排放，Wb1与Wb2、Wc1与Wc2同样较Wa1与Wa2依次滞后6个线槽进行排放；三相的主绕组WA1与WA2、WB1与WB2、Wc1与Wc2以相同的首端方向分别进行并联，Wa1与Wa2以相同的首端方向串联后再将其末端与并联的B相主绕组的末端相联而引出B2端，Wb1与Wb2以相同的首端方向串联后再将其末端与C相并联主绕组的末端相联而引出C2端，Wc1与Wc2以相同的首端方向串联后再将其末端与A相并联主绕组的末端相联而引出A2端；A相并联主绕组与B相串联副绕组、B相并联主绕组与C相串联副绕组、C相并联主绕组与A相串联副绕组分别的两个首端相联而引出A1、B1、C1三个主接线端，并经交流开关K1而至正相序的A、B、C三个交流电源端，A2、B2、C2三个副接线端与C01、C02、C03三角形接线的电力电容器直接联接，并经T1、T2、T3三只KS型双向晶闸管与C04、C05、C06电容器组联接。

[0013] C01、C02、C03三相电容器组的电流值与异步电动机实际负载下运行电流的平均值按0.4：1的比例选择，C04、C05、C06的电容器的容量值按前者的1/2选择，异步电动机绕组匝数的设计可较常规设计提高绕组的电势值；在电容电流的相量叠如下，三个并联主绕组与串联副绕组分别构成支路的电流将从初始的1：1而接近于2：1的比值，前者的电流相量也较后者接近于超前60度电角度，系统的功率因数接近于1.0，电机的运行电流（有效值）降低20%以上。

[0014] 实施例2

[0015] 如图2所示：本实施例Y系列三相异步电动机的极数是6，三相的主、副绕组的匝数比分别是1：2，对应的导线截面比是2：1，每相的6个极相组分别作为3个主绕组与3个副绕组而且主、副绕组之间不直接进行联接，各线圈组（极相组）按常规的三相对称与依次滞后的原则进行排布；A相主绕组WA1、WA2、WA3，B相主绕组WB1、WB2、WB3，C相主绕组WC1、WC2、WC3分别以相同的匝数及相同的首端方向进行并联联接，A相副绕组Wa1、Wa2、Wa3，B相副绕组Wb1、Wb2、Wb3，C相副绕组Wc1、Wc2、Wc3也分别以相同匝数及相同的首端方向进行并联联接；按照A相并联主绕组与C相并联副绕组、B相并联主绕组与A相并联副绕组，C相并联主绕组与B相并联副绕组分别的末端相联方式进行联接而依次引出A2、B2、C2 3个副接线端，再将A相并联主绕组与B相并联副绕组、B相并联主绕组与C相并联副绕组、C相并联主绕组与A相并联副绕组分别以首端相联方式联接而依次引出A1、B1、C1三个主接线端；主接线端经交流开关K1联接至正相序的A、B、C三个交流电源端，副接线端A2、B2、C2直接与C01、C02、C03电容器组联接，并经T1、T2、T3三只双向晶闸管与C04、C05、C06电容器组联接。

[0016] 称相。

[0017] C01、C02、C03与C04、C05、C06两组三相电容器组的容量值与三相异步电动机实际运行的功率值选择为0.6：1的比例，两组电容器的容量比例是1：1。因三相的副绕组也是并联联接，其匝数是主绕组匝数的2倍，并在电容内补偿可提高激磁阻抗电势值的内在因素下须相应增加绕组匝数；投入电容器后电机的运行电流相应降低、各相主、副绕组中电流有效值也以接近于2：1的比例使得18个绕组中的磁势接近于平衡；在A2、C2、B2三个副接线端经交流开关K1对应联接互A、B、C三相正相序的交流电源端时，异步电动机转入反向运转，其A1、B1、C1三个主接线端联接两组三相电容器仍可进行平衡的内补偿。

[0018] 实施例3

[0019] 如图3所示：采用JR型三相绕线转子12极的异步电动机基体进行曲折接线内补偿异步电动机的设计，其绕线转子的频敏变阻器及交流开关取消，将三相转子绕组从出线端短接，利用起动电容器进行电机的重载起动；三相的主、副绕组的匝数比分别是1：1，每相的12个极相组匝数相同且分别作为6个主绕组与6个副绕组，主、副绕组不直接进行相互间的联接，各级圈组（极相组）按三相对称与依次滞后一定电角度进行叠放排布；A相主绕组WA1、WA2、WA3、WA4、WA5、WA6；B相主绕组WB1、WB2、WB3、WB4、WB5、WB6，C相主绕组WC1、WC2、WC3、WC4、WC5、WC6以相同的首端方向分别进行并联而成三相主绕组的并联接线，A相副绕组Wa1、Wa2、Wa3、Wa4、Wa5、Wa6，B相副绕组Wb1、Wb2、Wb3、Wb4、Wb5、Wb6，C相副绕组Wc1、Wc2、Wc3、Wc4、Wc5、Wc6分别是两两串联成一条支路再将三条支路进行并联而成三相副绕组组合接线；按照A相并联主绕组与C相组合副绕组、B相并联主绕组与A相组合副绕组，C相并联主绕组与B相组合副绕组分别以末端相联方式进行两两联接而依次引出A2、B2、C2三个副接线端，再将A相并联主绕组与B相组合副绕组、B相并联主绕组与C相组合副绕组、C相并联主绕组与A相组合副绕组分别以首端两两联接方式相联而依次引出A1、B1、C1三个主接线端；主接线端经交流开关K1联接至正相序的A、B、C三个电源端，副接线端A2、B2、C2不仅与C01、C02、C03三相电容器组联接，还经K2交流开关与C04、C05、C06三相电容器组联接。

[0020] 与副接线端直接联接的C01、C02、C03三相运行电容器组的容量值与三相异步电动机实际运行的功率值二者的比例是0.7：1，经K2交流开关联接的C04、C05、C06用于起动的三相电容器的容量值与三相运行电容器的容量值比例选择为1—3：1，且起动电容器可以多台电机共用。这种曲折接线的不等边六边形定子绕组，其主、副绕组总的（并、串联）匝数比例是1：2，各副接线端的感应电压相量相对邻近的主接线端滞后38—40度电压相角；在副接线端联接的三相电容器的电容电流分别对感性的电流进行相量叠加，并以各并联主绕组中的合成电流相量向超前方向接近于转移30度，而组合副绕组中的合成电流相量向后接近于转移30度的规律，使得同相的主、副绕组二者的合成电流相量在不同相的联接中趋近于相位一致与磁动势数值一致，从而在感性与容性两种能量的内部轮徊中降低异步电动机的无功损耗。

[0021] 本发明的工作原理是：将三相异步电动机的定子绕组分别采用主绕组并联，其副绕组组合联接，并按照其电势相量依次相差60度电角度进行曲折联接，不仅以其两组接线端的特点为电容器的内补偿提供了前提条件，还以其三相绕组在定子线槽的对称分布与磁势的对称性使其在不投入电容器时仍能产生稳定的旋转磁场而能带动一定的负载；在A2较A1、B2较B1、C2较C1的电压相量分别滞后38～40度时，联接于副接线端的三只或六只电容器将分别对各绕组中原先的感性电流进行电容电流的叠加，例如C01的电容电流相量侧重于对并联的A相主绕组的感性电流进行相量叠加并使其合成相量向超前方向转移，而C03的电容电流侧重于对组合的C相副绕组进行相量叠加并使其合成相量向滞后方向转移，当电容器的容量在同一电压等级时选择为电机运行的功率值的1/ 且在并联主绕组的感应电压值是组合副绕组的1/2时，则能使并联主绕组较组合副绕组的合成电流相量接近于超前60度电角度且前者的电流数值为后者的2倍，从而使两者的磁势相量数值相等并相差60度电角度；之所以选择主绕组全部为并联，副绕组为串联或组合联接是基于常规的运行中异步电动机绕组的感性电流较电压相量滞后30～40度电角度考虑的，这在补偿端（副接线端）较电源端（主接线端)滞后时，超前于主绕组中感性电流相量接近于90度的C01电容电流将使其合成电流相量向超前方向转移并数值增大，而滞后于C01电容电流为120度的C03的电容电流将使副绕组的合成电流相量向滞后方向转移并使其数值为前者的1/2；具有六个接线端的曲折接线方法，因为副绕组总匝数是主绕组总匝数接近于2倍且电势值也接近于2倍的绕组结构，只有利用电容电流分别进行相量叠加才能在主绕组的电流数值较副绕组增大至接近于2倍值且超前60度时才能形成磁动势相量为正六边形的最佳内补偿效果；电容器电流相量分别在电机绕组的旋转电势与变压器电势综合作用下产生并进行电流的分配。