АСИНХРОННЫЙ ДВУХСКОРОСТНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
ASYNCHRONOUS DOUBLE-SPEED MOTOR

Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронным двухскоростным электродвигателям.
Известен асинхронный электродвигатель, который состоит из корпуса, в котором смонтирован статор с обмоткой, ротор, размещенный на валу, и коробки вводов, предназначенные для введения кабеля, по которому подается электропитание на электродвигатель. В указанной коробке размещены также 3 проходных зажима, соединенных с выводами обмотки статора, к которым присоединены токоведущие жилы питающего кабеля [1].
Таким электродвигателям свойственен такой недостаток, как невозможность изменения скорости вращения вала без изменения частоты питающего напряжения, что не позволяет регулировать скорость механизма, который приводится, например конвейера, и ведет к повышенной затрате электроэнергии, когда механизм не загружен и не нужна вся мощность электродвигателя.
Известны также двухскоростные электродвигатели, которые совпадают с предложенным изобретением по большинству основных признаков и состоят из корпуса, в котором смонтирован статор с обмотками низкой и высокой скорости, ротор, размещенный на валу, и коробки вводов с двумя кабельными вводами и проходными зажимами, каждый из которых соединен с соответствующим выводом обмоток как низкой, так и высокой скорости [2].
Таким электродвигателям свойственен ряд недостатков, таких как сложность, недостаточная надежность и безопасность системы управления и защиты, а также самих электродвигателей. Это объясняется тем, что для питания такого электродвигателя нужно два кабеля, соединенных соответственно с обмотками низкой и высокой скорости, а также два аппарата управления и защиты. При этом разброс характеристик аппаратов управления, в частности, по их быстродействию ведет к тому, что включение обмоток высокой скорости происходит или при еще невыключенных обмотках низкой скорости, или к их включению со значительным интервалом времени после выключения указанных обмоток низкой скорости. Электродвигатель и элементы трансмиссии механизма, который приводится им в движение, подвергаются значительной механической и электрической ударной перегрузке, которая ведет к снижению их надежности. Кроме того, наведение значительного напряжения на отключенной обмотке низкой или высокой скорости и отсутствие при этом средств защиты на этом присоединении ведет к повышенной опасности поражения людей электрическим током, а в шахтах и рудниках с взрывоопасной атмосферой - к возможности ее взрыва.
Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции электродвигателя, а также системы электроснабжения, управления и защиты, повышение надежности и безопасности эксплуатации асинхронных двухскоростных электродвигателей.
Для этого в известном асинхронном двухскоростном электродвигателе, который состоит из корпуса, статора со смонтированными в его пазах обмотками низкой и высокой скорости, закрепленного в указанном корпусе, ротора, закрепленного на валу электродвигателя, и коробки вводов с проходными зажимами, соединенными с выводами обмоток, предложено на корпусе электродвигателя расположить устройство переключения его обмоток, к вводным зажимам которого присоединить жилы питающего кабеля, а выводные его зажимы соединить с указанными проходными зажимами. Конструкция предложенного электродвигателя отличается также тем, что указанное устройство переключения смонтировано в его вводной коробке, два вывода которого, соединенных с его размыкающими контактами, присоединены к проходным зажимам, соединенным с выводами обмотки низкой скорости, а два вывода, соединенных с замыкающими контактами устройства, соединены с проходными зажимами, которые соединены с двумя выводами обмоток высокой скорости, а третьи выводы обмоток низкой и высокой скорости соединены между собой и с проходным зажимом, к которому присоединена одна токоведущая жила питающего кабеля, причем устройство переключения выполнено так, что не имеет нормально искрящих частей. Для этого силовые цепи устройства выполнены на вакуумных дугогасительных камерах, контрольные жилы питающего кабеля непосредственно соединены с катушкой электромагнитного привода устройства переключения.
Перечисленные выше существенные признаки изобретения, отличающиеся от прототипа, необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты изобретения.
Закрепление на корпусе электродвигателя устройства переключения его обмоток дает возможность осуществить питание такого электродвигателя по одному кабелю от одного аппарата управления и защиты вместо двух и исключить подачу напряжения на отключенный от источника питания кабель и выводы выключенного аппарата управления и защиты, поскольку они отсутствуют.
Это существенно упрощает систему электроснабжения, управления и защиты предложенного электродвигателя и повышает безопасность его эксплуатации.
До значительного упрощения конструкции предложенного электродвигателя приводит размещение устройства переключения обмоток во вводной его коробке с возможностью подключения двух жил питающего кабеля непосредственно к вводным зажимам указанного устройства и соединению выводов одной фазы обмоток низкой и высокой скорости между собой и с общим для них проходным зажимом. Для электродвигателей, которые работают во взрывоопасной атмосфере, встройка изделий, которые имеют нормально искрящие части, в вводные коробки запрещена. Предложенный вариант выполнения устройства переключения обмоток позволяет разместить его во вводной коробке электродвигателя без ограничения условий его применения.
Предложенное изобретение объясняется чертежами, где показан двухскоростной электродвигатель со встроенным устройством переключения обмоток:
- на рис.1 - вид сбоку;
- на рис.2 - вид сзади.
Асинхронный двухскоростной электродвигатель состоит из корпуса 1, статора 2 со смонтированными в его пазах обмотками низкой и высокой скорости, закрепленного в корпусе 1, ротора 3, закрепленного на валу 4, коробки выводов 5 с проходными зажимами 6, 7 и 8, устройства переключения обмоток 9 с вводными зажимами 10 и выводными зажимами 11. Коробка вводов имеет кабельный ввод 12, через который питающий кабель 13 введен во вводную коробку 5.
Асинхронный двухскоростной электродвигатель работает таким образом.
При подаче напряжения на токоведущие жилы питающего кабеля 13 напряжение через вводные зажимы 10 и включенные контакты устройства переключения обмоток 9 подается через проходные зажимы 6 на две фазы выводов обмотки низкой скорости электродвигателя. Напряжение еще одной фазы подается по кабелю 13 непосредственно на проходной зажим 8, соединенный с выводами обмоток низкой и высокой скорости. В результате на обмотку низкой скорости подается напряжение и электродвигатель включается на низкой скорости.
Для переключения электродвигателя на высокую скорость от аппарата управления подают напряжение на катушку электромагнита привода устройства переключения обмоток. Это устройство срабатывает, отключает обмотки низкой скорости и включает обмотки высокой скорости, поскольку снимает напряжение с проходных зажимов 6 и подает его на проходные зажимы 7. При этом ротор 4 электродвигателя начинает вращаться с высокой скоростью.
Для перехода электродвигателя в режим низкой скорости необходимо снять напряжение с обмотки электромагнита устройства переключения обмоток 9 и выключить его.
Объединение функций включения и выключения обмоток электродвигателя в одном коммутационном аппарате - устройства переключения обмоток позволяет практически мгновенно осуществить переключение обмоток электродвигателя, гарантируя при этом невозможность работы электродвигателя при включенных обмотках как низкой, так и высокой скорости. Это резко повышает надежность работы как самого электродвигателя, так и механизма, который приводится им в действие.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №633115, H02K 9/22. Электрическая машина. Бюл. №42, 1978.
2. Каталог продукции ОАО «Донецкий электротехнический завод». Двигатели взрывозащищенные серии АДВК 315 M12/4, АДВК 355 LA 8/4.