DE1488609B2 - - Google Patents
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- DE1488609B2 DE1488609B2 DE1965M0066215 DEM0066215A DE1488609B2 DE 1488609 B2 DE1488609 B2 DE 1488609B2 DE 1965M0066215 DE1965M0066215 DE 1965M0066215 DE M0066215 A DEM0066215 A DE M0066215A DE 1488609 B2 DE1488609 B2 DE 1488609B2
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- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine dreiphasige Asynchronmaschine mit Käfigläufer und einer Nutschrägung, die zu einer Reduzierung von über das Netz sich schließenden Spannungsoberschwingungen führt.The present invention relates to a three-phase asynchronous machine with a squirrel cage and a slot bevel, which lead to a reduction of the voltage harmonics that close over the network leads.
Seit einiger Zeit werden in zunehmendem Maße Netzkommandoanlagen mit Tonfrequenz verwendet. Hierbei überlagert man dem 50-Hz-Netz tonfrequente Impulse, wodurch sich die Fernsteuerung verschiedener Objekte, beispielsweise der Straßenbeleuchtung, von Zählern, öfen, 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. Ist nun der Motor an eine längere Leitung angeschlossen, dann tritt ein tonfrequenter Spannungsabfall auf, der einige Volt betragen kann. Stimmt ferner die Steuerfrequenz der Netzkommandoanlage etwa mit der Störfrequenz überein, so kommt es zu Fehlschaltungen, da die Ansprechspannung der zu betätigenden Relais ungefähr 1,5 V beträgt.For some time, network command systems with audio frequencies have been used to an increasing extent. Here, audio-frequency pulses are superimposed on the 50 Hz network, which means that the remote control is different Objects such as street lighting, meters, stoves, hot water storage tanks, etc. leaves. It is also already known that asynchronous machines interfere with such command systems being able to lead. Since the machine windings are distributed in grooves, they arise during rotation of the rotor impedance fluctuations, so that overcurrents are superimposed on the 50 Hz motor current Frequency is approximately between 500 to 2000 Hz. If the motor is now connected to a longer cable, then there is an audio-frequency voltage drop that can amount to a few volts. Is that also true The control frequency of the network command system roughly corresponds to the interference frequency, so incorrect switching occurs, because the response voltage of the relays to be operated is approximately 1.5 V.
In der Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau« vom 10. März 1936 ist auf Seite 221 zu lesen, daß sich das Moment zweier Felder mit dem Produkt von zwei Schrägungsfaktoren verringert, falls die Nuten vom Ständer und Läufer gegeneinander geschrägt sind. Dem Fachmann wird hierdurch jedoch kein Hinweis gegeben, in welcher Weise er die sich über das Netz schließenden Spannungsoberschwingungen ermitteln soll.In the magazine "Elektrotechnik und Maschinenbau" on March 10, 1936, you can read on page 221, that the moment of two fields decreases with the product of two skew factors, if the Grooves of the stator and rotor are inclined against each other. However, this will be appreciated by those skilled in the art no indication is given of the way in which the voltage harmonics closing over the network should determine.
Das gleiche gilt auch für eine Veröffentlichung im »Bulletin SEV«, 1935. Gemäß S. 313 können durch einen sogenannten optimalen Verschrägungsfaktor, der nach der FormelThe same applies to a publication in "Bulletin SEV", 1935. According to p. 313, through a so-called optimal skew factor, which according to the formula
Ψ opt =Ψ opt =
4040
ermittelt wird, gewisse Oberfelder reduziert werden. In der vorgenannten Beziehung sind jedoch zwei Unbekannte vorhanden: g und v. Mit g ist eine ganze Zahl bezeichnet, welche die Werte 1,2,3 ... annehmen kann, ν stellt die Polpaarzahl der Statoroberfelder dar: Es ist nun aber nicht bekannt, welche Werte für g und ν gewählt werden müssen, damit Störungen in Netzkommandoanlagen vermieden bzw. parasitäre synchrone Drehmomente aufgehoben werden können. Irgendeinen Weg, wie der Fachmann zu solcher Erkenntnis gelangen soll, zeigt die Vorveröffentlichung nicht.is determined, certain upper fields are reduced. However, there are two unknowns in the above relationship: g and v. A whole number is designated by g, which can take on the values 1, 2, 3 ..., ν represents the number of pole pairs of the stator upper fields: It is not known which values have to be chosen for g and ν so that disturbances in Network command systems can be avoided or parasitic synchronous torques can be canceled. The prior publication does not show any way how the person skilled in the art should arrive at such a knowledge.
Erst die Erfindung beseitigt die aufgezeigten Mängel und ermöglicht die exakte Vorausbestimmung der einzuhaltenden Nutenschrägung.Only the invention eliminates the identified shortcomings and enables the exact prediction of the groove inclination to be observed.
Aus eingehenden theoretischen und praktischen Untersuchungen 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.From detailed theoretical and practical investigations it was found that not the groove inclination per se, but only a complete one certain inclination, which in a relatively complicated way depends on the number of stator slots, the number of rotor slots, the number of pole pairs, the winding tendon, etc., can bring decisive remedy.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, die exakte Vorausbestimmung der zur Vermeidung von Störungen in Netzkommandoanlagen und parasitären Drehmomente einzuhaltenden Nutschrägung bei dreiphasigen Asynchronmaschinen mit Käfigläufer zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object of the exact predetermination of the avoidance of disturbances in network command systems and parasitic torques to enable three-phase asynchronous machines with squirrel cage.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nutschrägung zumindest näherungsweise so bemessen ist, daß die größten sich aus der BeziehungAccording to the invention, this object is achieved in that the groove bevel is at least approximately is so dimensioned that the greatest comes out of the relationship
.£)> "/c (sin. £)> "/ c (sin
v1 v 1
ergebenden und über das Netz schließenden Spannungsoberschwingungen etwa ihre Minimalwerte aufweisen, wobei b die Ordnungszahl der Oberschwingungen Eb, Z2 die Rotornutenzahl, ρ die Polpaarzahl, pk den Wicklungsfaktor für das Hauptfeld, v/c den Wicklungsfaktor für das i>-te Oberfeld, ν die Polpaarzahl der Statoroberfelder, νη den Schrägungsfaktor für das v-te Oberfeld, Mfc den Wicklungsfaktor für das μ-te Oberfeld, μ die Polpaarzahl der Rotoroberfelder, μη den Schrägungsfaktor für das μ-te Oberfeld bedeutet und die Größen "k, vk und "k aus den GleichungenThe resulting voltage harmonics and closing over the network have their minimum values, where b is the ordinal number of the harmonics E b , Z 2 is the number of rotor slots, ρ is the number of pole pairs, p k is the winding factor for the main field, v / c is the winding factor for the i> -th upper field , ν the number of pole pairs of the Statoroberfelder, ν η the skew for the v-th top field, M fc the winding factor for the μ-th top field, μ the number of pole pairs of the rotor top fields, μ η the skew for the μ-th top field means and the sizes " k, v k and "k from the equations
vk = v k =
TT
■ sin —
ν π
■ sin -
ν
sin - q sin
sin -
■ sin — P.
■ sin -
sin - q sin
sin -
V TlV Tl
JTJT
μ πμ π
J~6J ~ 6
* P6q* P6q
und schließlich die Größen vr/ und μη aus den Beziehungen and finally the quantities v r / and μ η from the relationships
η = Sin ν η = Sin ν
"η = Sin μ -^ "η = Sin μ - ^
h ' h '
folgen, wobei q die 'Statornutenzahl je Pol und Strang, y die Spulenweite, τρ die Polteilung bedeutet und h jenen Wert darstellt, durch den der Statorumfang zu dividieren ist, um die Nutschrägung zu erhalten.where q is the number of stator slots per pole and strand, y is the coil width, τ ρ is the pole pitch and h is the value by which the stator circumference is to be divided in order to obtain the slot inclination.
Die Ordnungszahl b kann die Werte ±1, ±2, ±3... annehmen, und das Vorzeichen ist für die Phasenfolge mitbestimmend.The ordinal number b can assume the values ± 1, ± 2, ± 3 ..., and the sign is also decisive for the phase sequence.
Die Größen ν und μ lassen sich bestimmen gemäß den Ausdrücken ν — ρ (6a + 1), μ = b ■ Z2 + v. Hierbei kann a = 0, ±1, ±2, ±3... sein.The quantities ν and μ can be determined according to the expressions ν - ρ (6a + 1), μ = b ■ Z 2 + v. Here a = 0, ± 1, ± 2, ± 3 ...
Aus der Formel für Eb ergibt sich in Übereinstimmung 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 geradeFrom the formula for E b it follows, in agreement with the experiment, that several harmonics arise, but only one or two oscillations in their size are dangerous for the network. If one now searches 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
Nuten besser sein können als geschrägte. Mit den erfindungsgemäßen Motoren lassen sich Störungen in Netzkommandoanlagen vermeiden. Ferner können auch parisitäre Drehmomente behoben werden, welche bekanntlich den Hochlauf des Motors behindern. Man erhält insgesamt einen vorteilhaften Verlauf der Drehmomentenkurve.Grooves can be better than chamfered ones. With the motors according to the invention, disturbances Avoid in network command systems. Furthermore, parisitarian torques can also be eliminated, which are known to hinder the start-up of the motor. Overall, an advantageous course of the is obtained Torque curve.
Der Erfindungsgegenstand soll nun noch an Hand eines Beispiels näher erläutert werden. Gegeben sei ein Motor mit 2 p = 4, Z1 = 36, Z2 = 28, γ/τρ = 8/9; ίο hieraus folgt q = ZJ{lpm^) = 3, wenn Z1 die Statornutenzahl und Wi1 = 3 die Phasenzahl bedeutet.The subject matter of the invention will now be explained in more detail using an example. Given a motor with 2 p = 4, Z 1 = 36, Z 2 = 28, γ / τ ρ = 8/9; ίο it follows q = ZJ {lpm ^) = 3, if Z 1 means the number of stator slots and Wi 1 = 3 means the number of phases.
Mit diesen Werten lassen sich jetzt fur bestimmte Werte von b bei Veränderung von h unter Berücksichtigung der angegebenen Beziehungen die Ober-Wellenspannungen Eb ermitteln. With these values, the upper shaft voltages E b can now be determined for certain values of b with a change in h , taking into account the given relationships.
Das Ergebnis kann man der Zeichnung entnehmen. Dort ist auf der Abszisse die die Nutenschrägung charakterisierende Größe h und auf der Ordinate die Oberwellenspannung Eb mit b als Parameter in Prozent der Klemmenspannung für Nennlast aufgetragen. The result can be seen in the drawing. There the variable h characterizing the groove inclination is plotted on the abscissa and the harmonic voltage E b is plotted on the ordinate with b as a parameter in percent of the terminal voltage for nominal load.
Zu den einzelnen Werten von b gehört eine bestimmte Frequenz, welche aus der BeziehungA certain frequency belongs to the individual values of b , which is derived from the relationship
= ll+bZ2(l-s)/p]-fN = ll + bZ 2 (ls) / p] -f N
3636
27,527.5
• τΝ1 = 1,3 Statornutteilungen.• τ Ν1 = 1.3 stator slot pitches.
2525th
folgt, wobei fN die Netzfrequenz und s den Schlupf bedeutet. Nimmt man vereinfachend an, daß die Maschine leer läuft, daß also s = 0 ist, so gelten die in der Zeichnung angegebenen Frequenzen.follows, where f N is the network frequency and s is the slip. If one assumes, for the sake of simplicity, that the machine is idling, i.e. that s = 0, then the frequencies given in the drawing apply.
Den Funktionen Eb = φ (Tt) läßt sich entnehmen, daß für b = ±2 die Spannungsoberwellen vernachlässigbar klein bleiben. Die Harmonische mit b = +1 erfordert keine Nutschrägung, denn sie erfüllt die Bedingung bZ-Jip = 7, und man kann nachweisen, daß sich stets dann, wenn die GleichungFrom the functions E b = φ (Tt) it can be seen that for b = ± 2 the voltage harmonics remain negligibly small. The harmonic with b = + 1 does not require a groove bevel, because it fulfills the condition bZ-Jip = 7, and it can be shown that whenever the equation
bZ2/2p = +1, -2, +4, -5, +7... = 3g + 1 bZ 2 / 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 die Größe bZ2/2p = — 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 (l/27,5)-tel des Umfanges betragen muß, bzw.(with g-positive or negative integer) is fulfilled, the harmonic cancels the machine with a star connection and closes with the winding not via the mains, but via the winding with a delta connection. If there were 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, with b = - 1, the quantity bZ 2 / 2p = - 7. It is therefore a mains harmonic that must be canceled. At the zero crossing of b = - 1, h = 27.5. This means that the groove inclination must be (l / 27.5) -ths of the circumference, or
Hierbei ist es gleichgültig, ob die Schrägung im Läufer oder Ständer erfolgt.It does not matter whether the inclination takes place in the carriage or the stand.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1355364A CH424965A (en) | 1964-10-19 | 1964-10-19 | Three-phase asynchronous machine with squirrel cage |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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