Однофазна одношарова обмотка

Однофазна одношарова обмотка, що містить дві паралельно з'єднані котушки, укладені у 2/3 пазів статора, кожна з утворенням двох шарів при просторовому куті зсуву їх намагнічуючих сил у 90 градусів, виконані проводом неоднакового перерізу і кількістю витків, які відповідають напрузі живлення, два конденсатори змінної ємності, підключені послідовно з котушкою, виконаною обмотувальним проводом меншого перерізу, єм 3 сті. Непередбачені за будь-яких умов, збільшення часу пуску двигуна або часті його пуски безповоротно пошкоджують пускову котушку та є причиною наступного перегорання обох котушок двигуна. Істотними недоліками обмотки даного типу є: - існування негативного гальмуючого ротор обертаючого моменту під час роботи двигуна, коли намагнічуюча сила, яка виникає лише під дією робочої котушки обмотки є пульсуючою; - негативні коливання напруги у побутовій мережі живлення внаслідок десятикратного стрибка струму при пуску двигуна; - висока вразливість щодо пошкодження перевантаженої за струмом пускової котушки обмотки у разі непередбачених обставин при пуску двигуна; - вимкнення пускової котушки обмотки під час роботи двигуна виключає використання 2/3 сектору розточки статора в якому укладено лише її шар чим знижує показник питомої потужності двигуна; - обидві котушки обмотки розраховують на повну напругу живлення, що потребує застосування високої стійкості ізоляції пазів статора і обмотувального проводу; - обмотку виконано з двох котушок обмотувальним проводом двох перерізів, що потребує збільшення його асортименту та, додатково, тонкий провід пускової котушки більше вражений пошкодженню і значно дорожчий; - неможливість застосування механізованої укладки однофазної обмотки внаслідок двошарового її виконання; - вимкнення пускової котушки супроводжується значною електричною дугою у щілині контакту пускового реле струму і потребує застосування засобів щодо послаблення її негативної дії; - для укладання котушок обмотки в пакеті статора застосовують пази двох розмірів перерізу, що унеможливлює його уніфікацію; - майже у 90% випадків вихід двигуна з ладу пов'язаний з пошкодженням саме пускової котушки внаслідок її вигорання. Найбільш близькою до об'єкту, що заявляється, є однофазна обмотка електричних двигунів ЕДП-125 і ДАО-131-120 виконана обмотувальним проводом двох перерізів складеною з двох окремих паралельно з'єднаних котушок кількість витків в яких відповідає напрузі мережі живлення. Котушка, яку виконано обмотувальним проводом більшого перерізу - робоча (РК), креслення на Фіг..1. Котушка, яку виконано обмотувальним проводом меншого перерізу - допоміжна (ДК). Послідовно ДК приєднано два конденсатори СП, СР загальну ємність яких можна змінювати. Обидві котушки призначені для постійного включення на напругу мережі живлення під час роботи двигуна але через приєднану послідовно з ними котушку пускового реле струму (РПС). Кожну з котушок укладено у 2/3 пазів статора двома шарами та таким чином, щоб обидві котушки утворювали просторий кут зсуву їх намагнічуючих сил у 90 градусів. Під час пуску двигуна ротор нерухомий і реактивні індуктивні опори обох котушок обмотки дорівнюють нулю. Таким чином повний опор кожної котушки, який визначається векторною сумою її активного 48033 4 та реактивного індуктивного опорів, дорівнює лише активному опору і є найнижчим. Внаслідок цього, струми в котушках при пуску двигуна, як відношення діючого значення напруги живлення до повного опору кожної котушки, майже у десять разів більше струмів коли ротор двигуна обертається і реактивні індуктивні опори котушок його обмотки стають майже на порядок вище відповідних ним активних опорів. Значний загальний струм обмотки під час пуску двигуна вмикає РПС яке приводить у дію вимкнений контакт (РП). Контакт вмикається і збільшує загальну ємність конденсаторів у ДК. Ротор двигуна почне обертатися. Коли двигун набере 75% обертів від номінальних, споживаний загальний струм спаде майже до номінального значення. Пускове реле струму (РПС) відключиться, його контакт РП вимкнеться, загальна ємність конденсаторів зменшиться і ротор двигуна набере номінальних обертів. Істотним недоліком найбільш близьких однофазних обмоток електродвигуна є: - негативні коливання напруги у побутовій мережі живлення внаслідок десятикратного стрибка струму при пуску двигуна; - обидві котушки обмотки розраховують на повну напругу живлення, що потребує застосування високої стійкості ізоляції пазів статора і обмотувального проводу; - обмотку виконано з двох котушок обмотувальним проводом двох перерізів, що потребує збільшення його асортименту та, додатково, тонкий провід допоміжної котушки більше вражений пошкодженню і значно дорожчий; - для укладання котушок обмотки в пакеті статора застосовують пази двох розмірів перерізу, що унеможливлює його уніфікацію; - неможливість застосування механізованої укладки однофазної обмотки внаслідок двошарового її виконання. Задача, на вирішення якої спрямовано корисну модель - усунення означених недоліків шляхом створення однофазної одношарової обмотки, виконаної одною котушкою та з обмотувального проводу одного перерізу. Поставлена задача вирішується тим, що відома однофазна обмотка виконана обмотувальним проводом двох перерізів складеною з двох паралельно з'єднаних котушок, кількість витків в яких відповідає напрузі мережі живлення і укладених у 2/3 пазів статора, кожна з утворенням двох шарів, двох конденсаторів змінної ємності, приєднаних послідовно до котушки, виконаної проводом найменшого перерізу, та пускового реле струму, вимкнений контакт якого змінює ємність конденсаторів, згідно до корисної моделі, виконана обмотувальним проводом одного перерізу після 2/3 витків якої виконано відвід, що поділяє котушку на дві частини із співвідношенням витків 2:1, які спільно розраховані на повну напругу живлення, кожну з яких укладено у 2/3 та 1/3 пазів статора відповідно з утворенням просторого кута зсуву їх намагнічуючих сил у 90 градусів, та приєднану послідовно з ними котушку пускового реле струму, вимкнений контакт якого при пуску двигуна тимчасово вмикається і приєднує конденсатор незмінної 5 ємності паралельно до частини котушки, яка має 2/3 витків, а після завершення пуску двигуна вимикається і відокремлює конденсатор. Згідно до корисної моделі, виконання однофазної одношарової обмотки статора асинхронних двигунів типу ДХМ та ЕДП, у порівнянні з відомими їх однофазними обмотками вдвічі зменшило асортимент обмотувального проводу, повністю усунуло від застосування обмотувальний провід малого перерізу, знизило напругу на кожній з послідовно увімкнених котушок до рівня 66,6% та 33,3% від її повного значення, чим усунуло потребу використовувати ізоляцію пазів статора підвищеної стійкості, зменшило загальну кількість витків у котушках на 13% при збереженні незмінним значення амплітуди намагнічуючої сили обертаючого поля, в три рази зменшило струм при пуску двигуна, на 15% знизило струм при роботі двигуна і на 27% втрати корисної потужності в обмотці, що дозволяє додатково зменшити переріз обмотувального проводу котушок, переріз пазів на статорі, діаметр спинки статора та, як слідство, зовнішній діаметр статора, зменшило температуру обмотки на 27%, на 15% підвищило коефіцієнт потужності двигуна, усунуло потребу у неоднаковому перерізу пазів на пакеті статора, суттєво знизило трудомісткість обмотувально-ізолювальних робіт через виготовлення котушки проводом одного перерізу, надало можливість застосування механізованої укладки котушки у статорі двигуна. На кресленні Фіг.2 зображено схему-розгортку однофазної одношарової обмотки, яка заявляється, на кресленні Фіг.3 - принципова електрична схема її включення до однофазного джерела живлення. Котушку однофазної обмотки укладено одним шаром відповідно до схеми-розгортки, наданій на кресленні Фіг.2. Зображені на Фіг.2 в тонких лініях початкові 2/3 витків обмотки (2/3К) укладені рівномірно у 2/3 пазів статора двигуна і позначені затискачами (1), (2). Після укладання 2/3 витків від обмотки зроблено відвід (2), який одночасно є їх кінцем та початком наступної 1/3 обмотки (1/3К) укладеної у залишок - 1/3 пазів статора з природним утворенням просторого кута зсуву намагнічуючих сил двох частин обмотки у 90 градусів. Умовні позначення вивідних затискачів обмотки початок (1), відвід (2) та кінець (3), якими її приєднують до джерела живлення, та принципова електрична схема її включення через послідовне пускове реле струму (РПС), вимкнений контакт якого (РП) при пуску двигуна тимчасово вмикається і приєднує конденсатор незмінної ємності (С) паралельно 2/3 витків обмотки, а після завершення пуску двигуна вимикається і відокремлює конденсатор, наведена на Фіг.3. Після завершення пуску двигуна він працює під дією підсумкової пульсуючої намагнічуючої сили утвореної усіма витками обмотки. Ця намагнічуюча сила дещо повернута відносно ортогональних осей обмотки на кут, зво 48033 6 ротно пропорційний співвідношенню частин її витків, утворюючих ортогональні намагнічуючі сили, як складові вектора підсумкової намагнічуючої сили. Загальна кількість витків обмотки визначається рівнянням W=0,743·UH/(4,44·f·Фm), де UH напруга джерела живлення; f – частота живлячої мережі; Фm =W I/R - амплітудне значення магнітного потоку обертаючого магнітного поля у повітряній щілині двигуна між статором і ротором, створеного намагнічуючою силою обмотки W I; R опір сталевих статора і ротора двигуна на шляху магнітного потоку створеного обмоткою; 0,743 1/ 3 2 2 / 3 2 - враховує просторий кут зсуву намагнічуючих сил двох частин обмотки у 90 градусів із співвідношенням витків 1/3 та 2/3 і одночасно показник зменшення витрат обмотувального проводу у порівнянні із близькою до об'єкту, що заявляється, однофазною обмоткою, виконаною двома шарами. Покращення техніко-економічних показників однофазного електричного двигуна з використанням запропонованої однофазної одношарової обмотки дозволило: зменшити собівартість обмотки і двигуна в цілому; заощадити споживану двигуном електричну енергію; підвищити надійність роботи обмотки і двигуна за призначенням; спростити її виготовлення обмотувальним проводом одного перерізу як одну котушку; не застосовувати найдорожчий тонкий обмотувальний провід при виготовленні обмотки; знизити негативні коливання напруги у побутовій мережі живлення внаслідок зменшення стрибку струму при пуску двигуна у 2...2,5 рази; знизити напругу, яка припадає на один виток обмотки, що надає можливість до застосування пазової ізоляції та ізоляції обмотувального проводу нижчого класу стійкості; уникнути потреби в застосуванні пазів двох розмірів перерізу при укладанні обмотки в пакеті статора, що надає можливість уніфікувати вирубний штамп (пуансон матриця) для виготовлення пазів для обмотки на статорі двигуна; застосувати механізовану укладку витків обмотки у пази статора двигуна; підвищити термічну стійкість обмотки двигуна від непередбачених за будь-якими умовами збільшенням часу пуску двигуна або частих його пусків, які є причиною її перегорання; зменшити загальну кількість витків обмотки; підвищити питому потужність двигуна; автоматично вмикати конденсатор для підсилення обертаючого моменту на валу двигуна, що працює при максимальному навантаженні, завдяки наближенню максимального допустимого струму обмотки і робочого струму спрацювання пускового реле. Виконання однофазної одношарової обмотки згідно до опису підтвердило її ефективність та надійну працездатність у електричних двигунах типу ДХМ-5 та ЕДП-125 приводу компресорів холодильних апаратів. 7 48033 8 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 48033 Підписне 10 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