[发明专利]能调速运行的笼型感应转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效率交流自调速电动机的调速转子，特别涉及一种有无级调速运行功能的笼型感应转子。

背景技术

除了直流电动机的转子适合于无级调速运行外，在三相交流绕线转子的三个集电环上用电刷引出三相过剩的转子转差功率，通过在转子的主回路中串联能无级调节三相阻值的可变电阻器，或串联三相水电阻设备，也能实现无级调速运行。但过剩的转子转差功率全部都在电阻器上转换成热能耗散掉了。是属于一种耗能的方式调速。

交流串级调速装置，能将绕线转子过剩的转子转差功率，通过三相集电环上的三组电刷引出后，经整流器，滤波器、逆变器和逆变变压器等大功率电子换流装置，以及在三相交流定子铁心上设置回馈转子过剩转差功率的内馈绕组等回收一部分电能再利用。由于串级调速系统中的设备结构复杂，使制造成本大幅度上升，而且运行事故多，加上在转子主回路中的整流桥和逆变桥都使用大功率电力电子开关器件，在这两种换流装置中，都产生大量的高次谐波污染电网和污染电机。除了上述缺点与不足外，串级调速系统是两次从电网吸收无功功率，至使这种调速系统的功率因数过低，限制着它的推广使用。

由于交流感应电动机的电磁参数中存在着多变量强耦合问题，如其励磁电流与转矩电流就是强耦合在一起的，难以对其中之一独立进行调控，再加上笼型感应转子的绕组是短路的，运行在高转差率下时，转子的过剩转差功率转化成无功电流后，经由定子绕组向电网回馈无功电能，使得转子、定子的功率因数都大幅度下降，电动机温升过高，力能指标严重下降。在已公开的各种交流自调速电动机的专利技术中，全是用增加笼型转子电阻值的方法来实现减少滞后无功电流的。然而高电阻鼠笼转子本身就是把转差功率消耗在转子发热上。因此，在已公开的这些交流自调速电动机中都尚未能达到取代电磁滑差调速电动机的水平。

发明内容

为了克服在交流感应电动机外部附加交流变频调速装置等各种大功率电子调速装置，给电动机带来的多种负面效应和污染电网等问题。本发明的第一个目的是提供一种结构简单，制造成本低，调速运行时能大幅度抑制无功电流的产生，提高交流自调速电动机调速运行力能指标和可靠性的能调速运行的笼型感应转子；

本发明的目的之二是，提供一种通用的，能简捷地向定子边回馈过剩转差功率的，能调速运行的笼型感应转子；

本发明的目的之三是，使安装在井下的潜水电动机及潜油电动机，能在井下无级下调转速节能运行的，能调速运行的笼型感应转子；

本发明的目的之四是，用能调速运行的笼型感转子取代现有技术中YZ、YZR、YH等系列交流感应电动机，用增加转子回路电阻的耗能方法来实现其变速运行目的。

本发明的目的是这样实现的，能调速运行的笼型感应转子，由转子轴、转子铁心、转子导条和导条短路端环构成，其特征是：设置在有槽绝缘转子铁心槽内的导条，一端是电联接笼型转子全部导条的短路端环，另一端是将280°±25°电角度跨距的每两根导条，都电联接成独立的电流回路。

在三相交流笼型感应转子电动机中，每极气隙磁通φm是由定子磁势和转子磁势的矢量和建立起来的，而且笼型转子绕组是自短路的，随着转差率S的增大，转子电流的增大要比定子电流增加的快得多，致使合成的气隙磁通矢量是随着S的增大而向转子的磁通轴线转移，进而使定、转子绕组中都感应出很大的滞后无动电流。在上述过程中电机从电网中吸收的全部电能，一部分转换成机械能，经由轴伸输出拖动负载做功；一部分转换成滞后90°电度角的无功电能，经由定子绕组回馈到电网；然而在转、定子绕组中的大量无功电流，会造成电动机的力能指标大幅度下降，使一部分电能在定子、转子的结构中转换为热能损耗掉。为了抑制笼型转子感应电动机在大转差率下不致造成过大的无功电流，在现有技术中都是用高电阻值的鼠笼转子，来解决这一难题的。可是其效果有限，仅仅适用于在转差率变化范围不大的场合下使用，如YZ系列、YH系列电动机等。