CN2481042Y - 双绕组电容内补偿电机 - Google Patents

Abstract

一种双绕组电容内补偿电机,是将三相异步电机定子绕组分成原、副边两组三相结构,分别用其一相原边绕组、滞后一相的副边绕组和一相电容器连成一个三角形接线,利用曲折串接的电容器使其副边绕组流过滞后其电压π/6电角度的电流,在接近额定负荷范围内,其原边与副边绕组中电流数值及相位近于相等,用电容器的内部补偿作用消除定子绕组漏抗作用与降低磁滞损耗,并提高电机的功率因数及效率。

Description

双绕组电容内补偿电机

本实用新型属一种异步电动机，特别是双绕组电容内补偿电机。

现行技术对异步电动机的补偿及节能方法有，在电机旁并联电容器进行外部性的就地补偿，或者如98208979.1名称为“内补偿节能电机”专利申请公开的技术进行内部补偿。这种内补偿采用二组匝数不相同的三相绕组连接成不等边六边形电势相量回路，在其三个补偿端连接三相电容器可将补偿能量延伸至电机内部，具有降低内部损耗和提高效率的优点。但是不等边六边形接法必须对原有绕组折除后重新绕制，这对绕组绝缘完好的电机进行其改造是不够经济的。

本实用新型旨在提供一种定子绕组采用原、副边双绕组结构，用曲折连接的电容器同一相原边绕组及滞后一相的副边绕组分别构成三角形接线，利用电容器为其副边绕组提供滞后其电压π/6左右电角度补偿电流的新型异步电动机。

实现上述目的技术方案是：本实用新型包括外壳、转子、定子，其特征在于：所述的定子绕组Wca1、Wab1、Wbc1、和Wca2、Wab2、Wbc2为电势相位分别相同的两组三相绕组，同组的三相绕组匝数相等，不同组的绕组匝数比为5∶4-6，两组同相绕组的同名端分别相连并引出A、B、C、三个电源端，等效原边绕组Wca1、Wab1、Wbc1的三个非同名端依次同A、B、C三端相连成三角形接线，等效副边绕组Wca2、Wab2、Wbc2的三个非同名端依次引出A1、B1、C1三个补偿端，在A1-B、B1-C、C1-A三对端点连接单相电容器C1、C2、C3，在A1、B1、C1三端连接C4、C5、C6三相电容器。电路接线的基本方法是三个原边绕组连接成三角形，各单相电容器分别同一相原边绕组及滞后的另一相副边绕组相连成三角形接线。

所述的二组三相原边绕组Wa1、Wb1、Wc1的同名端分别连接三相电源端A、B、C，其非同名端连成三相星形接线，三个副边绕组Wb2、Wc2、Wa2的非同名端依次连接A、B、C三端，对应的副边绕组的同名端分别引出C1、A1、B1三端并连接Cc、Ca、Cb三相电容器，整体接线的特点是一相电容器同一相原边绕组及滞后一相副边绕组构成一个三角形回路。

所述的双绕组电容内补偿电机的特征是：二组三相绕组可用短节距及相同匝数在定子线槽中布置，二组共六相绕组按相互间隔并按依次相差π/3电势角度顺序曲折连接成电势相量为正六边形回路，六相绕组与六相引出端的连接顺序为A、Wab1、C1、Wca2、B、Wbc1、A1、Wab2、C、Wca1、B1、Wbc2，在C1-B、A1-C、B1-A三对端点间分别连接三个单相电容器C5、C6、C4，在C1、A1、B1三端可连接C1、C2、C3三相电容器。

本实用新型采用了三相定子绕组分成两组的做法，这为副绕组利用电容器提供相对固定相位的电流提供了条件，在原边绕组以三角形或是星形接法接通三相电源后，定子的基本旋转磁场便形成，其副边绕组产生对应的感应电势，本型采用的电容器接线不同于常规的串联或并联接法，它利用副绕组所产生的电势、使其电容器两端的电压与副绕组电压相量间的夹角为π/3左右的电角度，可分别形成一相原绕组、滞后一相的副绕组和电容器三者闭合连接的回路，电容相电压滞后所连副绕组电压2/3π电角是针对常规的电机电流滞后其电压π/6电角度而专门设置的，流经副绕组的电容电流相位也滞后其电压π/6角度，这与常规的电机电流相位相吻合。如图1所示的C1电容电流相位在原、副绕组匝数比为1∶1和忽略绕组漏抗时将滞后其Wca2绕组电压π/6电角度，而其电机在负载率超过50％后的运行区段内，一般的电机电流相位滞后其电压π/6角度，此时的Wca1原绕组电流相位也处于滞后电压π/6角度的状态，使得原、副绕组流过同一相位的电流共同提供负载能量。在电容器容量相对固定，而电机处于轻载时，依据磁势平衡关系，原绕组电流相位将向滞后方向转移，直至原边绕组向电源反馈能量。图2的三个原边绕组星形连接时的电容电流作用过程及效果相同。对于采用六个短距的相同匝数的绕组相连成正六边形的接线法，并在其C1-B、A1-C、B1-A端点间连接三只单相电容器也是利用了电流滞后其电压π/6角度的特点。各单相电容器电流相位超前于原绕组感性电流π/2角度，这个电容电流对前一相绕组电流正向迭加使其电流相位前移π/6角度，对于并联电容器的后一相绕组电流反向迭加使其电流相位后移π/6角度，整体产生各相绕组电流数值相等，并依次相差π/3电角度的效果。在电机处于轻载时电流相位大于π/6角度，可减少单相电容器容量并投入三相电容器组来调节补偿电流的相位，以对称六相电流作用形式达到提高电机效率及功率因数的目的。电容曲折补偿的特点一是三个副线组及其串联的电容器不是由本相电源提供电流，而是由超前一相的电源提供电流，其电流与电源电压相位相差π/6角度；特点之二是电容器按额定负荷固定投入后，当电机运行于空载及轻载时，其原边绕组的电流相位要向滞后方向转移，在其滞后角度大于π/2时，原边绕组电流改为向电源反溃能量，从而保持磁动势的平衡；特点之三是利用副边绕组与电容器的串联关系，降低定子绕组的漏抗作用而增大其转距，还可降低磁路的磁滞损耗。

本实用新型的积极效应是：可对大量使用的普通异步电动机较方便地进行节能改造；可使异步电动机原、副绕组在电容器能量交相融汇的作用下，克服其无功电流大，起动电流大和效率低的缺陷。

附图说明

图1、本实用新型实施例1双绕组三角及双电容器接线原理图。

图2、本实用新型实施例2双绕组星形及电容器接线原理图。

图3、本实用新型实施例3双绕组六边形及双电容接线原理图。

图4、本实用新型双绕组三角的Wca1与Wca2一相绕组布置接线图。

图5、本实用新型双绕组星形接法Wa1与Wa2一相绕组布置图。

图6、本实用新型双绕组六边形Wa1与Wa2一相绕组布置接线图。

实施例1

本例三相异步电机的定子铁心为36槽，线圈布置为双层迭绕，极数为4，绕组布置取短节距8(1-9)，每相原边和副边绕组共为四个极相组，原、副绕组匝数比为5∶4，导线截面比4∶5，各线圈以位于上层线槽的槽号为标记。参见图1与图4，线圈编号为1、2、3与19、20、21组成的同极性的两个极相组并联构成Wca1原边绕组，引出C(同名端)，A两个端子。在线槽10、11、12及28、29、30布置的两组线圈构成WCA2，其非同名端的两个引线并联引出A1端，相应的两个同名端并联引出相连至C端。Wab1与Wab2、Wbc1与Wbc2两相绕组依次后移6槽并按相同布置方式排放，共引出A、B、C三个电源端和A1、B1、C1三个补偿端。在六个出线端子的A1-B、B1-C、C1-A端可串联三只单相电容器C1、C2、C3，三相电容器C4、C5、C6、以三角形接法接于A1、B1、C1三端。

实施例2

本例参见图2和图5，电机槽数与绕组布置方式同于与上例，绕组节距为9(1-10)，原、副绕组匝数比为5∶6，位于线槽1、3、5与19、20、21的线圈组并联后构成Wa1原边绕组并引出A(同名端)与O端，线圈组10、11、12与28、29、30亦并联后构成Wa2副边绕组并引出B1与C端，其余Wb1与Wb2、Wc1与Wc2绕组分别推后6槽排放。等效星形连接的Cc、Ca、Cb三相电容器连接于C1、A1、B1三个补偿端。

实施例3

本例定子铁心及绕组布置同于上述两例，不同于上例的是绕组取短节距8(1-9)，各原、副边匝数比及导线截面比均为1∶1。线圈1、2、3与19、20、21的引出线并联后构成Wab1绕组并引出A(同名)端与C1端、线圈组10、11、12与28、29、30的引出线亦并联后构成Wab2绕组并引出C(同名端)与A1端。其余两相绕组亦分别推后6槽排放，每两个相邻绕组相差π/3电角度即相隔3槽。C5、C6、C4电容分别连接于C1-B、A1-C、B1-A三对端点间，C1、C2、C3电容器是在起动及轻载行时连接于C1、A1、B1三端。。

本实用新型实施例1和例2同副绕组串联连接的电容器电流直接对其绕组发生作用。电容器容量一般按额定负载时应使原绕组与副绕组电流数值相同选取。实施例3的C5、C6、C7电容器要同时对六个绕组进行电流相量迭加，并与C1、C2、C3三相电容器的配合作用使得各相等效原，副绕组的电流数值及相位接近相等，其电容器合成的总电流数值按电机相绕组运行电流值选取。各种接法所用三相电容器组还可在起动时单独投入以增大电机的起动转矩。对于中型以上的异步电动机可以用多组接触器控制多组电容器进行随机电容补偿调节，亦可用晶闸管型交流开关控制及调节电容器，使其性能接近同步电动机并产生节能效应。

Claims (3)

1、双绕组电容内补偿电机，包括外壳、转子、定子，其特征在于：所述的定子绕组(Wca1)、(Wab1)、(Wbc1)和(Wca2)、(Wab2)、(Wbc2)是匝数比为5∶4-6的两组三相绕组，同组的三相绕组匝数相等，同相的(Wca1)与(Wca2)、(wab1)与(Wab2)、(Wbc1)与(Wbc2)绕组的同名端分别相连，并引出(C)、(A)、(B)三个电源端，(Wca1)、(Wab1)、(Wbc1)三个等效原边绕组的非同名端依次同(A)、(B)、(C)三端相连构成三角形接线，(Wca2)、(Wab2)、(Wbc2)三个等效副边绕组的非同名端依次引出(A1)、(B1)、(C1)三个补偿端，在(A1)-(B)、(B1)-(C)、(C1)-(A)端点间分别连接单相电容器(C1)、(C2)、(C3)，在(A1)、(B1)、(C1)三端可连接(C4)、(C5)、(C6)三角接法电容器。

2、根据权利要求1所述的双绕组电容内补偿电机，其特征在于：所述的定子绕组(Wa1)、(Wb1)、(Wc1)和(Wa2)、(Wb2)、(Wc2)为匝数比为5∶4-6的两组三相绕组，(Wa1)、(Wb1)、(Wc1)三个等效原边绕组的同名端可分别连接三个电源端(A)、(B)、(C)，三个等效原边绕组的非同名端可连接成中性点O，三个等效副边绕组(Wb2)、(Wc2)、(Wa2)的非同名端分别连接于(A)、(B)、(C)三端，(Wb2)、(Wc2)、(Wa2)三个绕组的同名端分别引出(C1)、(A1)、(B1)三个补偿端，在其三个补偿端可连接(Cc)、(Ca)、(Cb)三相电容器。

3、根据权利要求1所述的双绕组电容内补偿电机，其特征在于：所述的定子二组三相绕组Wab1、Wbc1、Wca1和Wab2、Wbc2、Wca2可用短节距及相同匝数，两组三相绕组相间并依次按相差π/3电势角度曲折连接成六边形回路，六相绕组及六个端子的连接顺序为：(A)、(Wab1)、(C1)、(Wca2)、(B)、(Wbc1)、(A1)、(Wab2)、(C)、(Wca1)、(B1)、(Wbc2)，在(C1)-(B)、(A1)-(C)、(B1)-(A)三对端点间可分别连接单相电容器(C5)、(C6)、(C4)，在(C1)、(A1)、(B1)三端可连接(C1)、(C2)、(C3)三相电容器。

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