Схем обмоток многоскоростных двигателей

24. СХЕМЫ ОБМОТОК МНОГОСКОРОСТНЫХ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Многоскоростные трехфазные асинхронные двигатели обычно изготовляют на две, три и четыре частоты вращения.

Двухскоростные двигатели на кратные частоты вращения (число полюсов 2р=4/2; 8/4; 12/6) имеют на статоре одну двухслойную обмотку, которая может переключаться на два разных числа полюсов 4 и 2,8, и 4,12 и 6.

Двухскоростные двигатели на некратные частоты вращения (2р=6/4) имеют две отдельные обмотки, расположенные в одних и тех

Рис. 48. Развернутая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=4/2, z=24, а=1 и соединении фаз Δ/YY

Рис 49. Развернутая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=4/2, z=36, а=1 и соединении фаз Δ/YY

Рис. 50. Развернутая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=8/4, z=36, а=1 и соединении фаз Δ/YY

же пазах. В этом случае обмотки выполняют однослойными с концентрическими катушками. Катушечные группы обычно соединяют последовательно (число параллельных ветвей а=1), а фазы— в звезду, чтобы избежать замкнутых контуров при включенной в сеть второй обмотке.

Двигатели на три и четыре частоты вращения имеют также две отдельные обмотки. При трех частотах вращения одна обмотка переключается на два разных числа полюсов, а вторая имеет промежу-

Рис. 51. Торцовая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=8/4, а=1 и соединении фаз Δ/YY

точное число полюсов. У двигателей на четыре частоты вращения каждая из обмоток переключается на два числа полюсов.

На рис. 48—56 приведены наиболее распространенные схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей.

При небольших размерах расточки статора и числе полюсов 2р=4/2 применяют такие двухслойные обмотки (рис. 48, 49), у которых часть катушек укладывается на дно паза, а часть — у клина (в верхнем слое обмотки). Например, у обмотки, схема которой представлена на рис. 48, катушки в пазы 1,2—7,8; 3,4—9,10 и 5,6—11,12 укладывают обеими сторонами на дно паза, а катушки в пазах 21,22—3,4; 23,24—5,6 и 19,20—1,2— обеими сторонами у клина. Это облегчает укладку обмотки, так как не приходится поднимать

верхние стороны первых катушек при закладке в пазы катушек последнего шага. Остальные катушки укладываются как в обычной двухслойной обмотке.

Двухслойная двухскоростная обмотка изготовляется в виде катушечных групп, укладка которых производится как в обычной двухслойной обмотке. Соединение выводов катушечных групп двухскоростной обмотки может быть также представлено в виде круговой схемы. На рис. 51 и 53 изображены торцовые схемы, соответствующие развернутым схемам, показанным на рис. 50 и 52.

Рис. 52. Развернутая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=8/4, z=36, a=2 и соединении фаз Δ/YY

Катушечные группы в двухслойных двухскоростных обмотках в каждой фазе разделяются на две части таким образом, чтобы при подключении на меньшее число полюсов ток в половине катушечных групп изменял направление. При большем числе полюсов направление тока во всех катушечных группах фазы одинаково. На рисунках направление тока в группах показано при подключении на большее число полюсов сплошной стрелкой, при подключении на меньшее число полюсов — пунктирной. Направление тока на схемах в первой и второй фазах принято от начала фазы к концу, в третьей фазе — от конца к началу.

Рассмотрим для примера схему, показанную на рис. 51. Из нее следует, что должны быть соединены между собой выводы катушечных групп: 2—13, 4—15, 10—21, 12—23, 18—5, 20—7. Начала фаз присоединяются к выводам: 8С1—1—24; 8С2—8—9; 8С3—16—17; 4С1 —14—19; 4С3—3—22; 4С2—6—11.

При включении схемы на большее число полюсов к сети присоединяются начала фаз 8С1, 8С2 и 8СЗ. При этом ток в катушечных группах каждой фазы направлен одинаково; в первой и второй фазах—от начала к концу (от нечетной цифры к четной), в третьей — от конца к началу. При включении на меньшее число полюсов ток в половине катушечных групп каждой фазы меняет направление на противоположное (группы: 1—2,3—4, 11—12, 13—14; 15—16; 23—24).

Рис. 53. Торцовая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=8/4, a=2 и соединении фаз Δ/YY

Рис. 54. Торцовая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=4/2, a=1 и соединении фаз Δ/YY

Рис. 55. Торцовая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=12/6, a=1 и соединении фаз Δ/YY

Рис. 56. Торцовая схема двухскоростной двухслойной обмотки при 2р=12/6, а=3 и соединении фаз Δ/YY

У многоскоростного двигателя одновременно к сети подключается одна из обмоток (рис. 57). Если эта обмотка с переключением чисел полюсов и включается на высшую скорость, то остальные выводы от нее при соединении фаз Δ/YY замыкаются накоротко (зажимы

Рис. 57. Схема включения электродвигателей на четыре скорости вращения

12С1, 12С2, 12С3 и 8С1, 8С2, 8С3 при включении соответственно на шесть и четыре полюса). Выводы второй обмотки остаются разомкнутыми.

Как подключить многоскоростной асинхронный электродвигатель

Схема присоединения многоскоростного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Схема присоединения многоскоростного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
Треугольник(или звезда)\\ двойная звезда —— Д/YY.

Низшая скорость — Д(треугольник(или звезда Y ): 750 об/мин

2U, 2V, 2W свободны, на 1U, 1V, 1W подается напряжение.
Высшая скорость — YY. 1500 об мин.
1U, 1V, 1W замкнуты между собой, на 2U, 2V, 2W подается напряжение
Двухскоростные двигатели имеют одну полюсопереключаемую обмотку с шестью выводными концами. Обмотка двигателей с соотношением частот вращения 1 : 2 выполняется по схеме Даландера и соединяется в треугольник Д (или в звезду Y) при низшей частоте вращения и в двойную звезду (YY) при высшей частоте вращения Схема соединения обмоток показана на рисунке.
Средняя скорость. 1000 об мин.
Обмотка на 1000 об мин подключается независимо от остальных своим пускателем, не участвующим в схеме Даландера.
Запуск двухскоростного двигателя с переключающимися полюсами без инверсии вращения для схемы Даландера.
Электрические характеристики элементов контроля и защиты необходимые для выполнения этого типа запуска, как минимум должны быть:
Контактор К1, для включения и выключения двигателя на маленькой скорости (PV). Мощность должна быть такой же либо превышать In двигателя в треугольном соединении и с категорией обслуживания АС3.
Контакторы К2 и К3, для включения и выключения двигателя на большой скорости (GV). Мощность этих контакторов должна быть такой же либо превышать In двигателя соединенного двойной звездой и категориеи обслуживания АС3.
Термореле F3 и F4, для защиты от перегрузок на обоих скоростях. Каждый из них будет измерять In, употребляемый двигателем на защищаемой скорости.
Предохранители F1 и F2, для защиты от К.З. должно быть типа аМ и мощностью такой же или превышающей максимальное In двигателя, в каждой из своих двух скоростей.
Предохранитель F5, для защиты цепей контроля.
Система кнопок, с простым прерывателем остановки S0 и двумя двойными прерывателями движения S1 и S2.
Перейдем к описанию в краткой форме процесса запуска, как на малой скорости, так и на большой:
а) запуск и остановка на маленькой скорости (PV).
Запуск путем нажатия на S1.
Замыкание контактора цепи К1 и запуск двигателя соединенного треугольником.
Автопитание через (К1, 13–14).
Открытие К1, которое действует как шторка для того, чтобы хотя запущен в движение S2, контакторы большой скорости К2 и К3 не были активизированы.
Остановка путем нажатия на S0.
б) запуск и остановка на большой скорости (GV).
Запуск путем нажатия на S2.
Замыкание контактора звезды К2, которое формирует звезду двигателя при коротком замыкании: U1, V1 и W1.
Замыкание контактора К3 (К2, 21–22) таким образом, что двигатель работает соединением в двойную звезду.
Автопитание через (К2, 13–14).
Открытие (К2, 21–22) и (К3, 21–22), которые действуют как шторки для того, чтобы никогда не закрывался К1 в то время, как закрыты К2 или К3.
Остановка путем нажатия на S0.
Вспомогательные контакты системы кнопок (S1 и S2, 21–22)действуют как защитные двойные шторки системы кнопок в том случае, если на оба прерывателя попытаются нажать одновременно, чтобы никакой из контакторов не активизировался и эти контакты можно было бы убрать в том случае, если есть защитные шторки механического типа между К1 и К2.

Обмотчик электрических машин — Схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей

Содержание материала

Во многих механизмах требуется изменять скорость в процессе работы. Чаще всего для привода таких механизмов используют двигатели постоянного тока, но в ряде случаев применяют также и асинхронные двигатели, как более дешевые и надежные.
Частоту вращения асинхронного двигателя можно определить по формуле n= 1 — s) = (60f/p)(1 — s). Из этой формулы следует, что частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать, изменяя частоту питающего тока I, скольжение s или число пар полюсов двигателя р. На практике применяют все три способа регулирования. Изменение частоты тока возможно с помощью статических преобразователей частоты. Скольжение меняют путем включения активного сопротивления в. цепь фазного ротора. Число полюсов обмотки можно изменить в двигателях, имеющих обмотки, соединенные в специальные схемы.

Такие двигатели называют многоскоростными, а их обмотки — полюсно-переключаемыми.
Переключение чисел обмотки асинхронного двигателя — простой и распространенный метод регулирования, так как не требуется дополнительного оборудования и в то же время обеспечивается работа двигателя с достаточно высокими энергетическими показателями на разных частотах вращения. Он широко применяется на практике, несмотря на то что частота вращения этим методом изменяется только ступенями. Частота вращения поля в машине n= 60f/p. При токе промышленной частоты f= 50 Гц она равна 3000 об/мин при 2р = 2, 1500 об/мин при 2р — 4, 1000 об/мин при 2р — 6 и т. д.
Частота вращения двигателя при переключении ее обмотки на разные числа полюсов меняется в таком же соотношении. Изменения числа полюсов статора можно достичь двумя способами: установкой в пазы статора двух независимых обмоток, выполненных на разные числа полюсов, или переключением схемы соединения катушечных групп одной обмотки.
Первый способ дает возможность получить любые соотношения между числами полюсов и, следовательно, между частотами вращения двигателя. Недостатком такого способа регулирования является неполное использование объема пазов статора, так как в пазы укладываются обе обмотки, а двигатель работает только на одной из них. Вторая обмотка в это время отключена и занятая ею часть объема пазов не используется. Это вызывает необходимость увеличения размеров пазов и всего двигателя по сравнению с односкоростным той же мощности.
Второй способ изменения числа полюсов основан на изменении направлений магнитных потоков в машине путем переключения схемы обмотки. На рис. 37, а на поперечном сечении машины с 2р = 2 условно показано положение двух катушечных групп (1 и 4), принадлежащих одной фазе в двухполюсной обмотке. Стрелками отмечено направление магнитных силовых линий потока машины. На схеме соединения катушечных групп этой фазы также стрелками отмечено направление обтекания их током. Причем направление стрелки над катушечной группой вправо (1-я катушечная группа) соответствует направлению силовых линий потока от центра, а влево (4-я катушечная группа) — к центру. При таком соединении катушечных групп обмотка образует два полюса. На рис. 37, б такое же построение проделано для четырехполюсной машины, одной фазе обмотки которой принадлежат 1, 4, 7 и 10-я катушечные группы.

Рис. 37. Направления потоков в магнитопроводе и условные схемы обмотки одной фазы машины:
а —с двумя катушечными группами при 2р=2, б — с четырьмя катушечными, группами при 2р=4, в — с двумя катушечными группами при 2р=4

При встречном включении четырех катушечных групп, т. е. при принятой в обычных двухслойных обмотках схеме, обмотка образует четыре полюса: два одной и два другой полярности. Такую же картину поля можно получить и при двух катушках в одной фазе обмотки, если их включить не встречно, а согласно, как показано на рис. 37, в. Сравнив между собой направления потоков и схемы обмоток, видим, что изменение направления тока в одной катушечной группе фазы двухполюсной обмотки приводит к увеличению числа полюсов с двух до четырех, т. е. в два раза. Если таким же образом изменить схему соединений двух (4-ю и 10-ю или 1-ю и 7-ю) катушечных групп четырехполюсной машины, то распределение потока будет такое же, как в машине с 2р = 8. Таким образом, изменение направления включения половины катушечных групп в схеме двухслойной обмотки приводит к увеличению числа полюсов машины в два раза.
Этот принцип используется во всех двухскоростных асинхронных двигателях с отношением чисел полюсов 1 : 2, например в двигателях с переключением чисел полюсов с 2р = 2 на 2р = 4 или с 2р = 4 на 2р = 8.
В коробке выводов многоскоростных двигателей шесть зажи- мов,к которым подсоединены выводные концы обмоток (рис. 38, а). Они обозначаются так же, как и выводные концы обычных обмоток (см. табл. 2), но перед обозначением ставится число, указывающее, сколько полюсов будет иметь обмотка, если эти выводы подключить к сети. Для работы двухскоростного двигателя на 2р — 2/4 с числом полюсов 2р = 2 с сетью соединяются выводы 2С1, 2С2 и 2СЗ (рис. 38, б); выводы 4С1, 4С2 и 4СЗ соединены между собой накоротко. Обмотка при этом соединяется в звезду с двумя параллельными ветвями. Если с сетью соединены выводы 4С1, 4С2 и 4С3, а выводы 2С1, 2С2 и 2С3 разомкнуты (рис. 38, в), то обмотка образует четыре полюса и соединяется в треугольник при а — 1.
Аналогичные схемы включения имеют двухскоростные двигатели и на другие числа полюсов (2р = 4/8, 6/12 и т. п.). Схемы соединений — звезда или треугольник — и числа параллельных ветвей каждой из схем определяются требованиями к соотношениям мощностей двигателей при различных частотах вращения.

Рис. 38. Схема включения обмоток на 2р
а — соединения внутри машины, б — включение обмотки на 2р=2 при а= 2, в —включение обмотки на 2р=4 при а— 1

В статор трехскоростного двигателя укладывают две раздельные обмотки: одна обычная, а другая полюсно-переключаемая, например в двигателе на 2р = 4/6/8 обычная обмотка имеет 6 полюсов, а полюсно-переключаемая — 2р = 4/8.
В четырехскоростном двигателе также две самостоятельные обмотки, обе полюсно-переключаемые, например, в двигателе на 2р = 4/6/8/12 одна обмотка может быть включена на 4 или 8 полюсов, а вторая — на 6 или 12.
В новых сериях асинхронных двигателей применяют более сложные схемы полюсно-переключаемых обмоток, которые позволяют изменять числа полюсов и в отношениях, отличных от 1:2. В серии 4А выпускаются, например, двигатели с одной полюсно-переключаемой обмоткой на 2р = 4/6 или на 2р = 6/8 полюсов и т. д. Количество выводных концов и их обозначения остаются такими же, как и в ранее рассмотренных схемах.