Двошвидкісний асинхронний двигун

Двошвидкісний асинхронний електродвигун, який має співвідношення числа полюсів 4:2 з використанням схеми внутрішньої ємнісної компенсації реактивної потужності, який відрізняється тим, що має спрощену схему комутації для обмотки статора з можливістю одночасної зміни схеми ємнісної компенсації так, що конденсатори електричної ємності увімкнені на початок фази обмотки і середню точку наступної по напрямку обертання двигуна фази до автотрансформаторної схеми вмикання обмоток статора на ту ж електричну ємність. (19) (21) 20040402924 (22) 13.04.2004 (24) 15.06.2006 (46) 15.06.2006, Бюл. № 6, 2006 р. (72) Мішин Володимир Іванович, Чуєнко Роман Миколайович, Герасимчук Олександр Володимирович, Качкур Анатолій Володимирович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) GB 2193384, 10.06.1987 US 4152630, 01.05.1979 US 4761602, 02.08.1988 US 2039050, 28.04.1936 3 75961 4 ємністю С між середньою точкою наступної фази і обмоток (півобмоток) фаз первинного кола AT,   початком попередньої фази змінює струми E A UA - ЕРС вторинної обмотки AT в фазі А. півобмоток фази при деякій зміні напруг (наприкСтрум I A вторинного кола AT з ємнісним налад UA' і UA" для фази А) і зміщенні середньої точвантаженням випереджає напругу на конденсаторі ки (а) (фіг.4).  Струм IA' внутрішньої півобмотки відстає від UKA UC на 90°, і має активні складові I U і по своєї напруги UA' на той же кут , але ця  відношенню до первинної лінійної напруги UCA і півобмотка фази отримує реактивну потужність не I E по відношенню до ЕРС E A вторинної обмот U з мережі, а від конденсатора С з напругою CB і ки AT. У вторинне коло AT потужність надходить струмом ICB, що випереджає свою напругу по фазі електричним шляхом з мережі на 90°. Струм у зовнішній півобмотці IA"= IA'-ICB S ел UCA  A * P ел jQ ел I електромагнітну значно зменшується в порівнянні з IA', оскільки  E A  A * P ем jQ ем причому I складову S ел струм (-І ) практично зустрічний струму I '. CB A Зовнішня півобмотка, споживаючи свою частину реактивної потужності частково або повністю звільняється від передачі реактивної потужності внутрішній півобмотці, зменшення струму іа зовнішньої півобмотки знижує втрати потужності в ній і в цілому на нагрів обмоток статора. Так проявляється ефект внутрішньої ємнісної компенсації реактивної потужності в асинхронному двигуні. Але, вмикання конденсатора з іншої сторони на початок фази визначає і зовнішню компенсацію реактивної потужності по відношенню до двигуна. Так струм, що споживає фаза А з мережі рівний IA=IA" +ICA, де ICA – струм конденсатора, ввімкненого між початком фази А і середньою точ кою "с" при напрузі на конденсаторі UCA . Струм мережі ІA також є меншим струму ІA' внутрішньої півобмотки, що зменшує втрати потужності в мережі. Аналогічно в відповідності з фіг.4 визначаються струми і інших фаз кола статора двигуна. При повній ємнісній компенсації реактивної потужності внутрішніх півобмоток втрати потужності в обмотках знижуються на 10...15%. При розмиканні контактів К1 і замиканні контактів К2 по схемі фіг.2 живлення подається на середні точки а, b, с обмоток, півобмотки фаз вмикаються паралельно, змінюється напрямок струму в зовнішній півобмотці і у відповідності з схемою Даландера число полюсів обмотки змінюється з 2р=4 на 2р=2. Але в колі зовнішньої півобмотки залишається ввімкненим конденсатор С, що виключає необхідність замикання зовнішніх півобмоток в нульову точку. В цілому схема обмотки статора приймає автотрансформаторний вигляд (фіг.3). Первинним колом такого автотрансформатора (AT) є внутрішні півобмотки двох фаз з лінійною напругою живлення, а зовнішня півобмотка стає вторинною обмоткою понижуючого AT, ввімкненого на електричну ємність. Зміна числа полюсів обмотки статора з чотирьох до двох при зміні на протилежний напрямок струму в зовнішній півобмотці еквівалентно просторовому повороту зовнішньої півобмотки на 180° в автотрансформаторній схемі фіг.3 в порівнянні з схемами фіг.1, 2. Напруга на конденсаторі, як вторинна напруга понижуючого AT без врахування падінь напруги, наприклад, для фази А рівна        UKA E1C E A UCA E A UCA E A UC     UC - ЕРС основних UA , E1C (фіг.1д), де E1A активні потужності без врахування втрат у вторинній обмотці в відповідності з рис. 1д рівні раєл = -ucaiau = ucaiaa COS600 = ^U^COC, 3 2 P ел UCAI U UCAI A cos 60 UA C , 2 3 2 P ем E AI E UAI A cos 30 UA C , 2 1 UKA де I A UC C UA C , XC C XC ємнісний опір конденсатора. Рівність величин і протилежні знаки цих потужностей визначають споживання активної потужності P ел з мережі і передачу її (за винятком втрат) P ем електромагнітним шляхом в ротор. Таким чином, ротор отримує активну потужність P2ем електромагнітним шляхом з двох сторін: з основної (первинної частини) обмотки фази P1ем як в звичайному асинхронному двигуні і з вторинної обмотки AT P ем так, що . При певному значенні величини ємності С обидві частини потужності можуть бути однаковими, що підвищує ефективність двигуна. При необхідності обидві обмотки можна завантажити однаково по струму. Реактивна потужність конденсатора  I QK UKA * jU2 C частково переходить елекA P2ем P1ем P ем тричним шляхом і електромагнітне через вторинну обмотку AT в дві фази первинної обмотки AT статора, зменшуючи їх реактивні струми при створенні основного поля і поля розсіювання, а також в обмотку ротора. Надлишок реактивної потужності конденсатора передається в мережу. В звичайному асинхронному двигуні в однакових паралельних півобмотках фази виникають I однакові струми 1A , причому загальний струм I I I I I фази A 2 1A 0 2 , а на кожний струм 1A півобмотки статора припадає половина струму I намагнічування I0 і струму ротора 2 (фіг.5). В схемі по фіг.3 струм I A вторинного кола AT має реактивну складову по відношенню до напруги UA, що рівна I p і співпадає по фазі з струмом I намагнічування 0 . Підмагнічуючи систему струм  p замінює частину (або повністю) струму I намагнічування, зменшуючи струм фази А 5 75961 I первинної обмотки AT (на фіг.5 прийнято  I0 , тобто I p повністю компенсує p 0,5 струм намагнічування основної обмотки). I Струм  A взаємоіндуктивним зв'язком Xm вторинної обмотки AT з обмоткою ротора індукує в  jXm A e j180 I jXm , яка наI ній додаткову E m кладаючись на основну ЕРС ротора E 2 змінює її фазу на кут і величину до E 2 , відповідно змінюється і струм ротора I2 . Струм основної півобмотки фази А буде вираI I I I жатись як 1A ' 0,50  p 0,52 ' , струм вторинної Комп’ютерна верстка М. Клюкін обмотки 6  Ae I j180  I A  I p 0,5 2 ' , I струм I двох робочих півобмоток фази А рівний (I1A '  A ' ) а загальний струм фази А в мережі A 1A '  A  B . I I I I В цілому в компенсованому асинхронному двигуні по схемі фіг.їв обмоток статора в порівнянні з двигуном з паралельним з'єднанням двох однакових півобмоток в фазі зменшуються струми півобмоток і втрати потужності в них при незмінному моменті навантаження на валу двигуна, збільшується пусковий момент двигуна. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601