RU2152117C1 - Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины - Google Patents
Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152117C1 RU2152117C1 RU97100596A RU97100596A RU2152117C1 RU 2152117 C1 RU2152117 C1 RU 2152117C1 RU 97100596 A RU97100596 A RU 97100596A RU 97100596 A RU97100596 A RU 97100596A RU 2152117 C1 RU2152117 C1 RU 2152117C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elementary
- conductors
- short
- rotor
- groove
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в частотно-управляемых асинхронных машинах на транспорте и в промышленности. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной машины содержит уложенные в пазы сердечника стержни, расслоенные по высоте на элементарные проводники, изолированные друг от друга диэлектриком, и короткозамыкающие кольца, выполненные из ряда изолированных диэлектриком элементарных колец, замыкающих по два и по одному элементарному проводнику стержня каждого паза соответственно. Изобретение позволяет снизить электрические потери в короткозамкнутой обмотке ротора от высших временных гармоник напряжения при питании машины от источника несинусоидального напряжения. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам и предназначено для использования в частотно-управляемых асинхронных машинах на транспорте и в промышленности.
Известна короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины в виде беличьей клетки [1, 2], содержащая в пазах сердечника массивные медные либо алюминиевые стержни, соединенные с обоих торцов ротора короткозамыкающими кольцами, выполненными из соответствующего материала. Недостатком такой обмотки ротора является существенные электрические потери в стержнях от поверхностного эффекта, вызванного высшими временными гармониками (ВВГ) напряжения при питании машины от источника с несинусоидальным напряжением.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины [3], содержащая уложенные в пазы сердечника стержни, расслоенные по высоте на элементарные электрически изолированные проводники и массивные короткозамыкающие кольца. Однако, в связи с замыканием массивными кольцами по высоте всех элементарных проводников стержня обмотки ротора, конструкция не исключает протекания вихревых токов от поверхностного эффекта по контурам, включающим различные элементарные проводники одного стержня, и поэтому потери от вихревых токов остаются существенными.
Задачей настоящего изобретения является снижение потерь в стержнях короткозамкнутой обмотки ротора от поверхностного эффекта, вызванного высшими временными гармониками напряжения при питании машины от источника несинусоидального напряжения.
Указанная задача решается тем, что в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронной электрической машины, содержащей уложенные в пазы сердечника стержни, расслоенные по высоте на элементарные электрически изолированные проводники и короткозамыкающие кольца, короткозамыкающие кольца выполнены на электрически изолированных элементарных колец.
При этом из вариантов исполнения число элементарных проводников стержня обмотки ротора нечетное и с одного торца ротора одно элементарное кольцо соединено с нижним элементарным проводником стержня каждого паза, а остальные соединены с двумя элементарными проводниками каждого паза, а с другого торца ротора одно элементарное кольцо соединено с верхним элементарным проводником стержня каждого паза, а остальные соединены с двумя элементарными проводниками каждого паза.
При другом варианте исполнения число элементарных проводников стержня обмотки ротора четное и с одного торца ротора короткозамыкающее кольцо состоит из элементарных колец, каждое из которых соединено с двумя элементарными проводниками стержня каждого паза, а с другого торца ротора два элементарных короткозамыкающих кольца, каждое в отдельности, соединены с нижним и верхним проводником стержня каждого паза, а остальные соединены с двумя проводниками стержня каждого паза.
Таким образом исключаются короткозамкнутые участки между проводниками стержня по высоте паза, снижается поверхностный эффект в стержне обмотки ротора и уменьшаются потери мощности от высших временных гармоник напряжения при питании асинхронной машины от источника несинусоидального напряжения.
В дальнейшем изобретение поясняется примером его конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает схематически взаимное расположение элементарных проводников стержня и элементарных колец короткозамыкающих колец обмотки ротора асинхронной электрической машины при выполнении обмотки по первому варианту, когда число элементарных проводников стержня нечетное, фиг. 2 изображает то же, но при выполнении обмотки по второму варианту, когда число элементарных проводников стержня четное. На фиг. 3 и 4 показаны другие возможные варианты соединения элементарных короткозамкнутых колец с проводниками стержня каждого паза ротора.
Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины (фиг. 1, 2) в виде беличьей клетки содержит уложенные в пазы сердечника 1 стержни, расслоенные по высоте на элементарные проводники 2, изолированные друг от друга диэлектриком 3, и элементарные электрически изолированные короткозамыкающие кольца 4, 5, соединенные с одним или двумя элементарными проводниками каждого паза. При нечетном числе элементарных проводников стержня (фиг. 1) с одного торца ротора одно элементарное короткозамыкающее кольцо 5 соединено с одним нижним элементарным проводником 2 каждого паза, а остальные 4 соединены с двумя элементарными проводниками 2, а с другого торца ротора одно элементарное короткозамыкающее кольцо 5 соединено с верхним элементарным проводником 2 каждого паза, а остальные 4 соединены с двумя элементарными проводниками каждого паза.
При четном числе элементарных проводников стержня (фиг. 2) с одного торца ротора элементарные короткозамыкающие кольца 4 соединены с двумя элементарными проводниками 2 каждого паза, а с другого торца ротора два элементарных короткозамыкающих кольца 5, каждое в отдельности, соединены с нижним и верхним проводником 2 стержня каждого паза, а остальные 4 соединены с двумя проводниками 2 стержня каждого паза.
На фиг. 3 и 4 показаны другие решения, но при этом элементарные короткозамыкающие кольца также соединены с каждого торца ротора с одним либо двумя элементарными проводниками стержня каждого паза и тем самым исключаются короткозамкнутые участки между проводниками стержня по высоте паза.
Фиг. 1 - 4 не охватывают все возможные решения. Возможны и другие соединения элементарных короткозамыкающих колец с проводниками стержня каждого паза, но при этом каждое элементарное короткозамыкающее кольцо должно быть соединено только с одним либо с двумя элементарными проводниками стержня каждого паза.
Рассмотрим работу обмотки предложенной конструкции.
При подключенной обмотке статора асинхронной электрической машины к источнику несинусоидального напряжения ее высшие временные гармоники создают составляющие электромагнитного поля, скольжение которых Sк по отношению к ротору близко к единице.
где S1 - скольжение для основной составляющей электромагнитного поля (К = 1)
К = 2 mn ± 1 - порядок высшей временной гармоники напряжения или электромагнитного поля; знак "-" в выражении для Sк относится к гармоникам прямой последовательности К = 2 mn ± 1 и знак "+" - к гармоникам обратной последовательности.
Частота скольжения для ВВГ электромагнитного поля f2к = К•f1•Sк. При пересечении гармоническими составляющими магнитного поля элементарных проводников паза с частотой f2к в последних наводятся вихревые токи, которые приводят к неравномерному распределению результирующего тока по высоте проводника и дополнительным потерям мощности. Величина этих дополнительных потерь зависит от высоты элементарного проводника и исполнения короткозамыкающего кольца. При массивном кольце и расслоенном стержне имеют место практически те же потери, что и с массивным стержнем, т.к. по торцам ротора элементарные проводники замкнуты накоротко, а магнитное поле по длине расточки ротора можно считать равномерным.
В предложенной конструкции исключается короткое замыкание между элементарными проводниками стержня, что позволяет получить идеальное расслоение стержня и снизить дополнительные потери от поверхностного эффекта. Расчеты показывают, что для опытной тяговой машины АТД НБ-609 мощностью 950 кВт магистрального грузового электровоза идеальное расслоение стержня на пять элементарных изолированных проводников позволяет в диапазоне частот 15 - 45 Гц снизить потери в обмотке ротора при широтно-импульсной модуляции питающего напряжения и кратности несущей и основной частоты ε = 6 в 2,0 - 1,3 раза и составляет 30 - 8 кВт.
Источники информации
1. Петров Г.Н. Электрические машины, ч. 2. Асинхронные и синхронные машины, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с. 70, рис. 4-1а.
1. Петров Г.Н. Электрические машины, ч. 2. Асинхронные и синхронные машины, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с. 70, рис. 4-1а.
2. Вольдек А.И. Электрические машины. Изд. 2-ое перераб. и доп. Л.: Энергия, 1974, с. 359 - 360, рис. 19-4.
3. Курбасов А. С. Особенности проектирования частотно-управляемых асинхронных двигателей. Электротехника, 1990, N 9, с. 29 - 33.
Claims (3)
1. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины, содержащая уложенные в пазы сердечника стержни, расслоенные по высоте на элементарные электрически изолированные проводники и короткозамыкающие кольца, отличающаяся тем, что короткозамыкающие кольца выполнены из элементарных электрически изолированных колец, соединенных с одним или двумя элементарными проводниками каждого паза.
2. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины по п.1, отличающаяся тем, что число элементарных проводников стержня нечетное и с одного торца ротора одно элементарное короткозамыкающее кольцо соединено только с нижним элементарным проводником каждого паза, а остальные соединены с двумя элементарными проводниками, а с другого торца ротора одно элементарное короткозамыкающее кольцо соединено с верхним элементарным проводником каждого паза, а остальные соединены с двумя элементарными проводниками каждого паза.
3. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины по п.1, отличающаяся тем, что число элементарных проводников стержня четное и с одного торца ротора короткозамыкающее кольцо состоит из элементарных колец, соединенных с двумя проводниками каждого паза, а с другого торца ротора два элементарных короткозамыкающих кольца, каждое в отдельности, соединены с нижним и верхним проводниками стержня каждого паза, а остальные соединены с двумя проводниками стержня каждого паза.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97100596A RU2152117C1 (ru) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97100596A RU2152117C1 (ru) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97100596A RU97100596A (ru) | 1999-02-20 |
RU2152117C1 true RU2152117C1 (ru) | 2000-06-27 |
Family
ID=20189096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97100596A RU2152117C1 (ru) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2152117C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005046044A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Varispeed Electric Motors Pty Ltd | A variable speed power generator having two induction generators on a common shaft |
AU2004307733B2 (en) * | 2004-11-08 | 2011-04-07 | Varispeed Electric Motors Pty Ltd | A variable speed power generator having two induction generators on a common shaft |
RU2509402C1 (ru) * | 2012-08-07 | 2014-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Обмотка электрической машины |
RU2526835C2 (ru) * | 2012-08-03 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Энергоэффективная электрическая машина |
-
1997
- 1997-01-20 RU RU97100596A patent/RU2152117C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
КУРБАСОВ А.С. Особенности проектирования частотно-управляемых асинхронных двигателей. - Электротехника, 1990, N 9, c.29-33. * |
ПЕТРОВ Г.Н. Электрические машины, ч.2; Асинхронные и синхронные машины. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с.70, рис.4-1а. ВОЛЬДЕК А.И. Электрические машины, изд.2 - Л.: Энергия, 1974, с.359, рис.19-4. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005046044A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Varispeed Electric Motors Pty Ltd | A variable speed power generator having two induction generators on a common shaft |
US8193654B2 (en) * | 2003-11-06 | 2012-06-05 | Varispeed Electric Motors Pty Ltd | Variable speed power generator having two induction generators on a common shaft |
AU2004307733B2 (en) * | 2004-11-08 | 2011-04-07 | Varispeed Electric Motors Pty Ltd | A variable speed power generator having two induction generators on a common shaft |
RU2526835C2 (ru) * | 2012-08-03 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Энергоэффективная электрическая машина |
RU2509402C1 (ru) * | 2012-08-07 | 2014-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Обмотка электрической машины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11689136B2 (en) | Dynamically reconfigurable motors and generators and systems with efficiency optimization | |
US4761602A (en) | Compound short-circuit induction machine and method of its control | |
US5483111A (en) | Method and apparatus for elimination of the exit-edge effect in high speed linear induction machines for maglev propulsion systems | |
US20220123638A1 (en) | Electric drive and method of operating the electric drive | |
RU2152117C1 (ru) | Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины | |
US6946768B2 (en) | Pole winding pattern having parallel wound paths | |
CN104967272B (zh) | 一种永磁笼型的转子变极变频调速电机 | |
US3453459A (en) | Electric generators | |
EP1633032A1 (en) | Windings for electrical machines | |
Deng et al. | Winding connection solution for an integrated synchronous motor drive | |
US3868564A (en) | Synchronous electric machine | |
US4131813A (en) | Electromagnetic apparatus generating a gliding magnetic field | |
RU217152U1 (ru) | Полифазный асинхронный электрический двигатель | |
CN220273497U (zh) | 一种转子组合型异步电动机 | |
Laithwaite et al. | Development of an induction machine commutated thyristor inverter for traction drives | |
GB2064229A (en) | Improvements in electrical machines | |
Levi et al. | Concerning the design of inductor synchronous motors fed by current source inverters | |
RU1794273C (ru) | Электромашинный преобразователь частоты | |
US2254247A (en) | Electric conversion | |
SU710094A1 (ru) | Линейна асинхронна машина | |
RU2602511C1 (ru) | Энергоэффективная электрическая машина с компактными лобовыми частями обмотки | |
SU729766A1 (ru) | Линейный асинхронный электродвигатель | |
SU930499A1 (ru) | Совмещенна обмотка электрических машин | |
SU433613A1 (ru) | Си11хрон11ая электрическая машина | |
SU888302A1 (ru) | Трехфазный тиристорный инвертор напр жени |