[实用新型]角接三相交流电机和三相电抗器两用绕组

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种两用线圈绕组电路，使具备该绕组的三角形连接三相交流电机经简单可逆开关切换后实现三相电抗器的功能。

背景技术

如图1所示，传统三相交流电机的定子绕组可采用三角形连接，简称角接，即三相线圈绕组依次首尾相连，形成三角形。三角形的三个端点与外接端子U,V,W连接以外接三相对称电源。当外接电源提供三相对称正弦交流电压时，定子线圈产生旋转磁场，与转子磁场作用后产生的电磁转矩使电机转子旋转。转子无凸极效应时，定子各相线圈电感值L1=L2=L3=L。

三相电抗器可由三个相同的线圈绕组和配套的铁心构成。一个各相线圈电感值为L1=L2=L3=L的三相电抗器电路接法可由图2表示。

在某些应用场合，既需要使用三相交流电机，也需要使用三相电抗器，例如某些类型的插电式汽车，含纯电动汽车或插电式混合动力汽车，及某些类型的可并网分布式发电装置等。对于这些应用，即使电机和电抗器这两种需求不同时发生，用户也需要安装配备这两种设备供需要时使用。这不但形成了资源浪费而且还增加了设备重量和空间占用。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种三角形连接三相交流电机和三相电抗器两用绕组，使具备这种绕组设计的电机通过简单开关操作即可实现在正常交流电机和三相电抗器之间的功能切换，从而达到设备两用的效果。

为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：

如图3所示，该角接三相交流电机和三相电抗器两用绕组的设计包括三相定子绕组线圈及附属开关电路和两组三相外接端子，其中定子绕组每相包含串联的匝数相等、槽位和绕法相同的两部分线圈，即L11与L12（对应图1中UV相的L1线圈），L21与L22（对应图1中VW相的L2线圈），和L31与L32（对应图1中WU相的L3线圈），附属开关电路包括五个联动单刀双掷开关S1,S2,S3,S4,和S5。转子无凸极效应时，各线圈电感值L11=L12=L21=L22=L31=L32=L/2。

三相定子绕组各相所含的两部分线圈，均安装于交流电机的定子铁心槽内，并且其槽位安排和绕法设计均符合三相交流电机的设计原理和技术要求。

五个单刀双掷开关之一S1位于L32尾端与L11首端相连的三角形端点处，其刀轴连L32尾端，其逆时针开关位同时连L11首端和外接端子U，其顺时针开关位连外接端子V’。

S2位于L12尾端与L21首端相连的三角形端点处，其刀轴连L12尾端，其逆时针开关位同时连L21首端和外接端子V，其顺时针开关位连外接端子U’。

S3位于L22尾端与L31首端相连的三角形端点处，其刀轴连L22尾端，其逆时针开关位同时连L31首端和外接端子W，其顺时针开关位连外接端子W’。

S4位于L21和L22的连接处，其刀轴连L22首端，其逆时针开关位连L21尾端，其顺时针开关位连L31尾端。

S5位于L31和L32的连接处，其刀轴连L32首端，其逆时针开关位连L31尾端，其顺时针开关位连L21尾端。

五个单刀双掷开关须实行联动，统一进行开关操作，其功能和拓扑等效于一组五刀双掷开关。当五个单刀双掷开关统一掷入逆时针开关位时，三相绕组形成三角形接法，三个端点分别连三相外接端子UVW，即三角形连接的三相交流电机；而统一掷入顺时针开关位时，各端子和线圈形成三组新的绕组，即UU’相：U-L11-L12-U’，VV’相：V-L21-L32-V’，WW’相：W-L31-L22-W’，即为一个三相电抗器，各相电感值均为L/2+L/2=L。

在不同实施方式中，所有单刀双掷开关的开关逻辑可由机械、电磁或半导体电子开关方式予以物理实现。

在电抗器接法下，当通入三相对称交流电流时，三相绕组的两部分线圈，L11,L21,L31与L12,L22,L32会在转子上产生大小相等、方向相反的电磁转矩从而使转子上的总电磁转矩为零。

本实用新型的有益效果是，在符合条件的应用场合，用户可通过设置S1-S5来选择把该设备作为三相交流电机来使用或作为三相电抗器来使用，从而实现设备的两用，这不但避免了设备资源浪费并且避免了因需要安装电机和电抗器两套设备而增加设备重量与空间占用。

附图说明

图1为现有三角形连接三相交流电机定子绕组电路图。

图2为现有三相电抗器绕组电路图。

图3为本实用新型公开的三相交流电机和电抗器两用绕组电路图，具备分别实现三相交流电机和三相电抗器的能力。