一种变功率三相电机制造技术

本发明专利技术属电动机制造和电动机控制技术领域，特别涉及一种变功率三相电机。包括外壳以及设置在外壳内的定子、转子、定子绕组以及鼠笼绕组；其中，定子绕组由三相组成，记为A相、B相和C相；每相由两条支路组成，每条支路由两段绕组组成，即每相共4端绕组；接线端子通过与A相、B相和C相的绕组端不同的连接方式得到不同的功率模式。本发明专利技术通过对绕组接线方式的更改实现功率模式的切换，不需要大电流半导体器件，无谐波污染；绕组结构简单，易于实现和维护。在中低功率和高功率模式中，定子绕组全部接入运行；另两种工作模式中，每相也有一支路绕组接入运行，绕组利用率高，实际工作效率高。实际工作效率高。实际工作效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种变功率三相电机


[0001]本专利技术属电动机制造和电动机控制
，特别涉及一种变功率三相电机。

技术介绍

[0002]有调查显示，我国各类电动机每年的用电量在电能消耗中约占60％以上。其中三相鼠笼式异步电机由于有结构简单，运行可靠，价格便宜等优点得到了广泛的应用。
[0003]在油田应用环境中，抽油机由于油压不恒定无法一直在额定功率下工作，电动机需求的额定负载较大，但实际工作时多工作在轻载状态。类似的问题在工农业中也十分常见，三相异步电动机虽然价格便宜、运行可靠，但在实际使用中由于多运行在轻载条件下，会造成巨大的电能损耗，直接影响工农业生产的经济效益。
[0004]传统电机软启动的方法有星
‑△
启动、自耦变压器启动等，通过在运行和启动中结合使用这些方法可以达到变功率的目的，但都存在一定的问题。星
‑△
启动一般只适用于较小功率的电动机，而且功率变化范围有限；自耦变压器启动可用于较大功率的电动机，但其设备体积庞大，综合成本偏高，也无法满足低碳和节能的要求。
[0005]随着大功率半导体技术发展，晶闸管软启动、变频器等利用相控器件实现调速调节功率的方法和器件越来越多，但由于其成本高、对安装维护人员有一定的技术要求和产生谐波干扰等问题，在实际应用中仍然较少。
[0006]近年来，有一些文献提出对绕组进行串并联将接线端引出的方式，这种方式虽然能实现变功率，但简单将绕组分段串联或者并联的利用率和效率很低，并不符合节能的要求。

技术实现思路
/>[0007]一种变功率三相电机,其特征是：包括外壳以及设置在外壳内的定子、转子、定子绕组以及鼠笼绕组；其中，定子绕组由三相组成，记为A相、B相和C相；每相由两条支路组成，每条支路由两段绕组组成，即每相共4端绕组；接线端子通过与A相、B相和C相的绕组端不同的连接方式得到不同的功率模式。
[0008]在上述的变功率三相电机,对于A相，记其4段绕组分别为L1、L2、L3和L4；L1、L3首部分别引出接线端子U1、U2；L1的尾部和L2的首部相接并引出接线端子U3，L3的尾部和L4的首部相接并引出接线端子U4；L3和L4的尾部相接并引出接线端子U5；B相、C相与A相相同，各引出5个接线端子，记为V1～V5和W1～W5。
[0009]一种变功率电机的控制方法,其特征是：包括：
[0010]低速低功率模式：三相电源分别接U1、V1、W1；U5、V5、W5接在一起；这种接法将相电压加在每相绕组的一条支路的2段绕组上，且磁极对数多，输出功率和转速低；
[0011]低速中功率模式：三相电源分别接U1、V1、W1；U1接U2、V1接V2、W1接W2；U5、V5、W5接在一起；这种接法将相电压加在每相绕组的两条并联支路的两段绕组上，且电机磁极数为4，输出功率中等，转速低；
[0012]高速中功率模式：三相电源分别接U3、V3、W3；U1接U5、V1接V5、W1接W5；U5、V5、W5接在一起；这种接法将相电压加在每相绕组的一条支路的一段绕组上，一条支路上的两段绕组并联，磁极数较少，输出功率中等，转速高；
[0013]高速高功率模式：三相电源分别接U3、V3、W3；U3接U4，V3接V4，W3接W4；U1、U2接U5，V1、V2接V5，W1、W2接W5；U5、V5、W5接在一起；这种接法将相电压加在每相绕组的两条支路的一段绕组上，一条支路上的两段绕组并联，磁极数少，输出功率和转速高。
[0014]本专利技术通过对绕组接线方式的更改实现功率模式的切换，不需要大电流半导体器件，无谐波污染；绕组结构简单，易于实现和维护。在中低功率和高功率模式中，定子绕组全部接入运行；另两种工作模式中，每相也有一支路绕组接入运行，绕组利用率高，实际工作效率高。
附图说明
[0015]图1是三相绕组结构示意图。
[0016]图2a是四种功率模式下绕组连接示意图(低速低功率)。
[0017]图2b是四种功率模式下绕组连接示意图(低速中功率)。
[0018]图2c是四种功率模式下绕组连接示意图(高速中功率)。
[0019]图2d是四种功率模式下绕组连接示意图(高速高功率)。
[0020]图3是定子绕组与交流接触器接线图。
[0021]图4a是各工作模式具体接线示意图体接线示意图(低速低功率)。
[0022]图4b是各工作模式具体接线示意图体接线示意图(低速中功率)。
[0023]图4c是各工作模式具体接线示意图体接线示意图(高速中功率)。
[0024]图4d是各工作模式具体接线示意图体接线示意图(高速高功率)。
[0025]图5是工作模式切换控制线路。
具体实施方式
[0026]以下结合附图对电机控制和运行的具体方式作简要阐述，本专利技术的实现方式还有很多，这里仅介绍较为常见和实用的一种方法。
[0027]首先介绍本专利技术涉及IDE可变级变功率的笼式三相异步电动机结构，它由定子铁芯、转子铁芯、定子绕组、转子绕组、壳体组成。其铁芯结构等与普通电机类似，但定子绕组在运行过程中分段接入电机，段与段之间引出接线端。根据功率需求的不同，智能控制器调整接线端的通断，调整电动机中绕组的接线方式，从而实现软启动、软停止和实时跟踪负载调节功率等功能。
[0028]附图1为定子绕组结构示意图,定子绕组由三相组成，记为A相、B相和C相。每相有4段绕组(此处以4段为例，根据实际需求可以将每相绕组分成更多段,即对应多个磁极、多个极相组和多种功率模式)。以A相为例，记其4段绕组分别为L1、L2、L3和L4。L1、L3首部分别引出接线端子U1、U2；L1的尾部和L2的首部相接并引出接线端子U3，L3的尾部和L4的首部相接并引出接线端子U4；L3和L4的尾部相接并引出接线端子U5。B相、C相与A相相同，各引出5个接线端子，记为V1～V5和W1～W5。整个定子绕组由三相绕组组成，共有15个接线端子、12段绕组。这15个接线端子通过不同的连接方式可以得到4种功率模式，分别为低速低功率、低
速中功率、高速中功率和高速高功率模式。
[0029]每相绕组有两条并联支路，每条支路由两段绕组组成(如L1、L2为一支路，L3、L4为另一支路)，在低功率下只接入一条支路，高功率下则接入两条支路以增强磁场。其中，每段绕组均包含由正向和负向线圈组成的一对极相组，这一对极相组串联构成这一段绕组。一条支路上的两段绕组共四个极相组对应电机中的4个磁极。在定子槽中，两条并联支路上位置对应的绕组的正段(或负段)实际上共同组成一个极相组(如L1和L3的正段组成一个极相组)，在实际接入时，若只接入一条支路，则该极相组实际上只有一半接入工作，即并联支路将一个大极相组分成了两小部分。
[0030]低速低功率状态下：三相电源分别接U1、V1、W1；U5、V5、W5接在一起(相当于接中线)。这种接法将相电压加在每相绕组的一条支路的2段绕组上，电机另一条支路并不工作，且支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变功率三相电机,其特征是：包括外壳以及设置在外壳内的定子、转子、定子绕组以及鼠笼绕组；其中，定子绕组由三相组成，记为A相、B相和C相；每相由两条支路组成，每条支路由两段绕组组成，即每相共4端绕组；接线端子通过与A相、B相和C相的绕组端不同的连接方式得到不同的功率模式。2.根据权利要求1所述的变功率三相电机,其特征是：对于A相，记其4段绕组分别为L1、L2、L3和L4；L1、L3首部分别引出接线端子U1、U2；L1的尾部和L2的首部相接并引出接线端子U3，L3的尾部和L4的首部相接并引出接线端子U4；L3和L4的尾部相接并引出接线端子U5；B相、C相与A相相同，各引出5个接线端子，记为V1～V5和W1～W5。3.一种变功率电机的控制方法,其特征是：包括：低速低功率模式：三相电源分别接U1、V1、W1；U5、V5、W5接在一起；这种接法将相电压加在每相绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建贵，王隆扬，王琛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：