DE1488609A1

DE1488609A1 - Three-phase asynchronous machine with cage runner

Info

Publication number: DE1488609A1
Application number: DE1965M0066215
Authority: DE
Inventors: Kurt Oberretl
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1964-10-19
Filing date: 1965-08-04
Publication date: 1969-10-02
Also published as: CH424965A; ES316595A1; DE1488609B2

Description

Dreiphasige Asynchronmaschine mi@ Käfigläufer.Three-phase asynchronous machine with squirrel cage.

Seit einiger Zeit werden in zunehmendem Masse Netzkommandoanlagen mit Tonfrequenz verwendet. Hierbei überlagert man dem 50 Hz-Netz tonfrequente lminpulue, wodurch sich die Fernsteuerung verschiedener Objekte, beispielsgreise der strassenbeleuchtung, von Zählern, Oefen, Heisswasserspeichern usw. ermöglichen lässt. Es ist auch bereits bekannt, dass Asynchronmaschinen zu störungen solcher Kommandoanlagen führen können. Da die Maschinenwicklungen in Nuten verteilt sind, entstehen bei der Drehung des Rotors Impedanzschwankungen, so dass sich dem 50 Hz-Motorstrom Oberströme überlagern, deren Frequenz etwa zwischen 500 bis 2000 Hz liegt. lst nun vder motor an eine längere Leiturig angeschlossen, dann tritt ein tonfrequenter Spanrnungsabfall auf, der einige Volt betrauen kann. Stimumt ferner die Steuerfrequenz der Netzkornmandoanlagen etwa mit der Störfrequenz überein, so kommt es zu Fehlschtungen, da die Ansprechspannung der zu betätigenden relais ungefähr 1,5 V beträgt. Um den beschriebenen Mängeln abzuhelfen, wurde bereits der Vorschlag gemacht, die Nuten zu schrägen. Normalerweise betrug diese Schrägung eine Statornutteilung oder eine Rotornutteilung. hie Erfährung hat jedoch gezeigt,i dass auch Asynchronmaschinen mit Nutenschrägung@iz;urr@; 0türungen in Netzkommandounlagen verursachen können. Aus eingehenden theoretischen und praktischen Unter-Buchungen ergab sich, dass nicht die Nutenschrägung schlechthin, sondern lediglich eine ganz bestimmte Schrägung, die in relativ komplizierter Art von der statornutenzahl, der Rotornutenzahl, der Polpaarzahl, der Wicklungssehnung usw. abhängt, entscheidende Abhilfe bringen kann.For some time now, network command systems have become increasingly popular used with audio frequency. Here, audio-frequency lminpulue is superimposed on the 50 Hz network, whereby the remote control of various objects, for example street lighting, of meters, ovens, hot water storage tanks, etc. allows. It is already known that asynchronous machines can lead to faults in such command systems. Since the machine windings are distributed in slots, the rotation of the Rotor's impedance fluctuations, so that overcurrents are superimposed on the 50 Hz motor current, the frequency of which is between 500 and 2000 Hz. You can now connect the engine to a longer one Connected in a conductive manner, an audio-frequency voltage drop occurs, which some Volt can trust. Furthermore, the control frequency of the Netzkornmandoanlagen approximately coincides with the interference frequency, errors occur because the response voltage the relay to be operated is approximately 1.5 V. To the described shortcomings To remedy this, the proposal has already been made to incline the grooves. Normally this inclination was a stator slot pitch or a rotor slot pitch. here experience has shown, however, that i asynchronous machines with beveled slots @ iz; urr @; Doors can cause in network command incidents. From in-depth theoretical and practical sub-bookings, it was found that it is not the groove inclination par excellence, but just a very specific incline, which is relatively complicated on the number of stator slots, the number of rotor slots, the number of pole pairs and the winding length etc. depends, can bring decisive remedy.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass r die Nutschrägung zumindest näherungsweise so bemessen ist, dass die grössten sich aus der Beziehung ergebenden und über das Netz schliessenden Spannungsoberschwingungen etwa ihre Minimalwerte aufweisen, wobei b die Ordnungszahl der Oberschwingungen #3, #2 die Rotornutenzahl, p die Polpaarzahl, #k den wicklungsfaktor für das Hauptfeld, #k den Wicklungsfaktor für das #-te Oberfeld, v die Polpaarzahl der Statoroberfelder, #iden Schrägungsfaktor für das #-te Obergeld, #ah den Wicklungsfaktor für dis # -te Oberfeld, # die Polpaarzahl der Rotoroberfelder und #`T den Schrägungsfaktor für das # -te Oberfeld bedeuten.The present invention is characterized in that r the groove inclination is at least approximately dimensioned so that the greatest can be derived from the relationship The resulting voltage harmonics and closing over the network have their minimum values, where b is the ordinal number of the harmonics # 3, # 2 is the number of rotor slots, p is the number of pole pairs, #k is the winding factor for the main field, #k is the winding factor for the # -th upper field, v the number of pole pairs of the stator upper fields, # the skew factor for the # -th upper field, #ah the winding factor for the # -th upper field, # the number of pole pairs of the rotor upper fields and # `T mean the skew factor for the # -th upper field.

Die Ordnungszahl b kann die werte +1, +2, +j... annehmen, und das Vorzeichen ist für die Phasenfolge mitbestimmend.The ordinal number b can take on the values +1, +2, + j ..., and that The sign is also decisive for the phase sequence.

#k ergibt sich aus der Gleichung: wobei y/#P die auf die Polteilung #. bezogene spulenweite y, q die Statornutenzahl je Pol und Strang darstellen. Für #k und "k gelten die Beziehungen: Die Grössen v und # lassen sich bestimmen gemäss den Ausdrücken #=p(6a+4) , #=bZ1 t v . Hierbei kann a=0, +1, +2, +3... sein. Schliesslich lauten die Zusammenhänge für #T und #m folgendermassen: h bestimmt die Grösse der Nutschrägung.#k results from the equation: where y / # P refers to the pole pitch #. related coil width y, q represent the number of stator slots per pole and strand. For #k and "k the relationships apply: The quantities v and # can be determined according to the expressions # = p (6a + 4), # = bZ1 tv. Here a = 0, +1, +2, +3 ... Finally, the relationships for #T and #m are as follows: h determines the size of the groove incline.

Aus der Formel für #E ergibt sich in Uebereinstimmung mit dem Experiment, dass mehrere Oberschwingungen entstehen, wobei aber nur eine oder zwei Schwingungen in ihrer Grösse für das Netz gefährlich sind. Sucht man nun die Nullstelle bzw. das Minimum der maximalen Oberschwingungen, durch Variation von h, so lässt sich die günstigste Schrägung ermitteln. Es zeigt sich dabei, dass in manchen Fällen gerade Nuten besser sein können als geschrägte. Mit den erfindungsgemässen Motoren lassen sich Störungen in Netzkommandoanlagen vermeiden. Ferner können auch parasitäre Drehmomente behoben werden, welche bekanntlich den Hochlauf des Motors behindern. Man erhält insgesamt einen vorteilhaften Verlauf der Drehu:omentenkurve. Ler ?;rfir:dunigsgegenstarid soll nun noch an Hand eines BeiepielE näher erläutert w@:-de-r.. Geöe--bcri sei ein Motor mit 2p=4, Z1=36, Z hi(---.räus folgt q=Zl;% ( 2p:11 wenn Z1 die ,itatur-nuter.zai.l und :11l=3 die lhasenz=@i"l bedeuten. uiesen rterten lassen sich jetzt fi:r bestimmte Werte L bei i:c.r`r:;n@run@° vor) ri unter Berücksichtigung der angegebe- nur i@ezie'r:uinE;en die Oberwellenspannungen bE ermitteln. J;a i:rgecir1ys xej.r; man der 7.ei.ctinun"# entriel.rnen. Lort ist auf der Abszisse eine die Nutenschägung charakterisierende Grösse h und auf der Ordinate die Oberwellenspannung #E mit b als Parameter in Prozenten der Klemmenspannung für Nennlast aufgetragen.In agreement with the experiment, the formula for #E shows that several harmonics arise, but only one or two oscillations in their size are dangerous for the network. If one looks for the zero point or the minimum of the maximum harmonics by varying h, the most favorable inclination can be determined. It turns out that in some cases straight grooves can be better than inclined ones. With the motors according to the invention, disturbances in network command systems can be avoided. Furthermore, parasitic torques, which are known to prevent the motor from running, can also be eliminated. Overall, an advantageous course of the torque curve is obtained. Ler?; Rfir: dunigsgegenstarid should now still be based on an example explained in more detail w @: - de-r .. Geöe - bcri be a motor with 2p = 4, Z1 = 36, Z hi (---. Räus follows q = Zl;% (2p: 11 if Z1 the , itatur-nuter.zai.l and: 11l = 3 which mean lhasenz = @ i "l. You can now rate certain values L at i: cr`r:; n @ run @ ° vor) ri taking into account the specified only i @ ezie'r: uinE; en determine the harmonic voltages bE. J; ai: rgecir1ys xej.r; man the 7.ei.ctinun "# entriel.rnen. Lort is on the The abscissa is a quantity h characterizing the groove inclination and the ordinate is the harmonic voltage #E with b as a parameter as a percentage of the terminal voltage for nominal load.

Zu den einzelnen Werten von b gehört eine bestimmte Frequenz, welche aus der Beziehung #f= [1+bZ#(1-s)/p ] .fN folgt, wobei #N die Netzfrequenz und s den Schlupf bedeuten. Nimmt man vereinfachend an, dass die Maschine leerläuft, dass also s=0 ist, so gelten die in der Zeichnung angegebenen Frequenzen.A certain frequency belongs to the individual values of b, which from the relationship # f = [1 + bZ # (1-s) / p] .fN follows, where #N is the network frequency and s mean the slip. To simplify matters, assume that the machine is idling, that so s = 0, the frequencies given in the drawing apply.

Den Funktionen #E= p(h) lässt sich entnehmen, dass für b=+2 die Spannungsoberwellen vernachlässigbar klein bleiben.. Die Harmonische mit b=+l erfordert keine Nutschrägung, denn sie erfüllt die Bedingung #Z2/2p=7, und man kann nachweisen, dass sich stets dann, wenn die Gleichung #Z2/2p=+1,-2,+4,-5,+7..From the functions # E = p (h) it can be seen that for b = + 2 the voltage harmonics remain negligibly small. The harmonic with b = + l does not require a slot inclination, because it fulfills the condition # Z2 / 2p = 7, and one can prove that there is always then if the equation # Z2 / 2p = + 1, -2, + 4, -5, + 7 ..

= 3g+1 (mit g=positive oder negative ganze Zahl) erfüllt ist, die Oberwelle bei Sternschaltung der Maschine aufhebt und bei Dreieckschaltung nicht über das Netz, sondern über die Wicklung schliesst. Falls weitere, sich über das Netz schliessende Oberwellen fehlen würden, wäre die Nutschrägung unter Berücksichtigung des Nulldurchganges der Kurve mit b=+1 zu wählen. Nun ist jedoch bei b=-1 di_e Grösse #Z2/2p=-7. Es handelt sich also um eine Netzoberschwingung, die aufgehoben werden muss. Beim Nulldurchgang von b=-1 ist h=27,5. Dies bedeutet, dass die Nutschrägung (1/27,5)-tel des Umfanges betragen muss, bzw. statornutteilungen. Hierbei ist es gleichgültig, ob die :@c:hrä@;un; im Läufer oder Ständer erfolgt.= 3g + 1 (with g = positive or negative whole number) is fulfilled, the harmonic cancels the machine with star connection and closes not via the mains but via the winding with delta connection. If there are no further harmonics closing over the network, the groove inclination would have to be selected with b = + 1 taking into account the zero crossing of the curve. Now, however, at b = -1 di_e variable # Z2 / 2p = -7. It is therefore a network harmonic that has to be canceled. At the zero crossing of b = -1, h = 27.5. This means that the groove inclination must be (1 / 27.5) -ths of the circumference, or stator slot divisions. It does not matter whether the: @c: hrä @; un; takes place in the runner or stand.

Claims

N Patent claims: Three-phase asynchronous machine with squirrel cage, characterized in that the groove inclination is at least approximately dimensioned so that the largest result from the relationship The resulting upper voltage oscillations and closing over the network have approximately their minimum values, where b is the ordinal number of the harmonics #E, Z2 is the number of motor slots, p is the number of pole pairs, #k is the winding factor for the main field, #k is the winding factor for the #th upper field, # the number of poles of the upper stator fields, # @ mean the skew factor for the # th upper field. Subclaim:

2. Asynchronous machine according to claim, characterized in that the largest is within. of the machine triangle connection, the voltage harmonic bE is at least approximately zero.