SU964875A1

SU964875A1 - Three-phase induction motor

Info

Publication number: SU964875A1
Application number: SU813256680A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Данилович Лущик
Original assignee: Стахановский Филиал Коммунарского Горно-Металлургического Института
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1982-10-07

Description

Изобретение относитс к асинхрон ным многофазным двигател м как с короткозамкнутыми , так и с фазными роторами .This invention relates to asynchronous multiphase motors with both short-circuited and phase-wound rotors.

Известны двигатели, зубцы которых вл ютс вновыраженными полюсами, несущими на себе сосредоточенную обмотку . Это дает возможность увеличить индукцию в зубцах и, следовательно, в витке до 1,7-1,8 Тл, а значит имеетс возможность уменьшить длину витка по сравнению с двигателем обычной конструкции, в которых индукци в витке составл ет 0,5-0,7 Тл. Длина витка определ ет расход .медного провода , потери в меди, в конечном итоге расход активных материалов и- КПД.Engines are known, the teeth of which are newly expressed poles carrying a concentrated winding. This makes it possible to increase the induction in the teeth and, consequently, in the turn up to 1.7-1.8 T, which means it is possible to reduce the length of the turn as compared with the engine of a conventional design, in which the induction in the turn is 0.5-0, 7 T. The length of the coil determines the consumption of the copper wire, the loss in copper, ultimately the consumption of active materials and the efficiency.

Однако така конструкци магнитной систег-ы находит применение только в однофазных двигател х с экранирующими витками 1, а также в некоторых типах двухфазных (конденсаторных) двигател х дл бытовых нужд из-за следующих недостатков: виток имеет форму узкого и длинного пр моугольника, что по сравнению с квадратной формой 1вртка приводит к завышенному расходу меди; при тонких катушках, которые обеспечивают минимальный расход меди, плохо используетс междуполюсное простHowever, such a magnetic system design is used only in single-phase motors with shielding coils 1, as well as in some types of two-phase (condenser) motors for domestic needs due to the following drawbacks: the coil has the shape of a narrow and long rectangle that Compared with the square form, 1vrt leads to an excessive consumption of copper; with thin coils, which provide the minimum consumption of copper, poorly used interpolar simple

ранство и растут .габсфиты двигател в радиальном направлении.space and grow. engine radially.

Известны асинхронные многофазные, двигатели.с вновыраженными полюсами , выполненными в виде П-образных пакетов,-горизонтальна часть которых; несет на себе сосредоточенную обмотку и параллельна оси машины, а под вертикальными част ми размещены Asynchronous multiphase engines are known, with motors with newly expressed poles, made in the form of U-shaped packages, the horizontal part of which is; carries a concentrated winding and is parallel to the axis of the machine, and under the vertical parts are placed

10 две половины ротора, закрепленные на одном валу 2.10 two halves of the rotor mounted on the same shaft 2.

Недостатком этого двигател вл етс необходимость в два раза большего числа витков обмотки статора по The disadvantage of this motor is the need to double the number of turns of the stator winding

15 сравнению с однороторной конструкцией . Это приводит к значительному перерасходу медного провода, а также увеличивает индуктивнее сопротивление рассе ни , которое пропорциональ20 но квадрату числа витков, следствием чего вл ютс низкие значени пускового и максимального моментов.15 compared with a single rotor design. This leads to a significant waste of copper wire, and also increases the inductance of dissipation resistance, which is proportional to the square of the number of turns, resulting in low starting and maximum moments.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс асинх25 ронный трехфазный двигатель, статор которого содержит охьаченные катушками фазных обмоток аксиально расположенные когтеобразные зубцы, выполненные в виде пакетов, концы которых с од30 ной стороны образуют расточку статору. а с другой стороны замкнуты общим кольцевым рмом, .фазные обмотки состо т кажда из 2р катушечных групп, отсто ишх друг от друга на 180 эл.град. и включенных между собой последовательцр-встречно 3.5 Однако в данном двигателе магнитное поле в воздушном зазоре имеет такую же форму, как и в обычной, трехфазной асинхронной машины с со средоточенной обмоткой, число цазов на по-цо люс и фазу в которой равно единице. магнитное поле имеет сильно развитые п тую и седьмую пространственные гармонические , их обмоточные коэффици- , енты имеют такую же величину, как и ,5 дп ОСНОВНОЙ гармонической, а это затрудн ет пуск двигател и уменьшает КПД в номинальном режиме работы Цель изобретени - улучшение пусковых свойств двигател и увеличение КПД. Указанна цель достигаетс тем, что число когтеобразных зубцов, равно 12 р, катушечные г группы каждой фазы выполнены из четырех катушек, вкпю-L ченных последовательно-согласно и расположенных на четырех р дом расположенных зубцах, при этом числа витков катушек наход тс в-соотнс иении 1:3:3:1, где р - число - число пар полюсов. На фиг.1 и 2 изображён трёхфазный двухполюсный асинхронный двигатель с когтеобразными зубцами,продольный и поперечный разрезы;на фиг.З - схема трехфазной обмотки двигател ; на фиг. 4 - а) фаза двухслойной распреде-; ленной обмотки с и у | Г ; б)крио ва распределени н.с. фазы; в) условное изображение катушек фазы ког- 40 теобразных зубЦов; на фиг. 5 - а)трех-7 фазна и распределенна обмотка с q 2 и. у - С ; б) крива распреде6 лени н.с. трехфазной обмотки; в)ус- 45 ловное изображение катушек трехфазной обмотки когтеобразных зубцов; г) условное изображение катушек упрощенной трехфазной обмотки когтеобразных зубцов. Статор асинхронного монофазного . двигател состоит из рма 1 (фиг.- 1, и 2) , которое представл ет собой на- витое из ленты электротехнической стали кольцо, и когтеобразнЫх зубцов 2, горизонтальна часть которых не- ээ сет на себе обмотку 3. Под частью когтеобразных зубцов, свободной от обмотки , находитс ротор 4. Корпус двигател должен быть немагнитным, например алюминиевым. Число когтеоб-: 60 разных зубцов равно 12р, где р - чис-: ло пар полюсов. Фазные обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. ( фиг. 3) и состо т кажда из 2р ка- 65 30 , f 50 тушечных групп. Катушечные группы отсто т друг от друга на 180 эл.гдад. и включены между собой последовательно-встречно . Кажда катушечна группа состоит из четырех катушек 1,2,3,4. Числа витков катушек 1 и 4 равны между собой, w «/4, Числа витков катушек 2 и 3 также равны между собой и в 3 раза больше чисел витков катушек т.е. 4,,.w, 3,-.3. Катушки устроенным числом витков на фиг. 3 обозначены ЖИРНЫМИ лини ное ол обмот в высших пространственных гармонических, как „ магнитное поле, создаваемое спределенной обмоткой при числе пазов L у рочении у ч- му v ии у На фиг. 4 с( показана фаза двухслойной распределенной обмотки при z 12, q 2, и у |г . На фиг.4 приведена крива распределени н.с. этой фазы. Такую же н.с. создают охватывающие каждый зубец катушки, числа витков которых инаправлениенамотки показаны условно стрелками на фиг. 4 в . на фиг. 5« показана трехфазна распределенна обмотка с q 2 и q т Т, а на фиг. 56 - н.С., создавема данной обмоткой дл момента времени, когда ток в фазе А равен максимальному значению. Известно, что результирующа н.с. трехфазной обмотки равна сумме н.с. трех отдельно вз тых фазных обмоток, сдвинутых между собой на угол 120 эл.град. Поэтому дл когтеобразного двигател , статорна обмотка которого должна создавать такую же н.с., как и распределенна обмотка обычного двигател (фиг. 5а ), на каждом когтеобразном зубце должны располагатьс катушки всех трех фаз, намотанных в определенном направлении, показанном на фиг. 5 стрелками, и по числу витков также наход щихс между собой в строго определенном соотношении (на фиг., 5 в 1:2:2) . Обмотку, показанную на фиг. 5в , можно упростить. Н.с. одинаковой ве-личины любых двух фаз можно заменить такой же по величине н.с. третьей фазы, вз той с обратным знаком: iA + т 5 (JУ /ч L mmmv Sin 240-cos sin lAO jO-fs niut-1 . , Wi. -, (1 - TJ-Sin u)t + - cosu) -Sin ш1 + УзЛ -, /в +- -созwtj -J sln (u)t-f240°)r.(ujt- lO ls-i В . . ... . , . Аналогично А В С А Поэтому три типа Катушек на каждом стержне (фиг. 56 ) можно заменить двум типами катушек, как показано стрел ками на фиг. 5г . То же самое изображено в виде катушек на фиг. 3. Обмоточные коэффициенты дл основной и выоаих гармонических, подсчитываемые по формуле SinlV90 l oeM pAjSv имеют-следующие значений; 0,933; Коб5 , т.е. обмоточные коэффициенты дл выалих гармонических имеют в 14 раз меньшие значени по сравнению с обмоточным коэффици-ентом дл основной гармонической. Расход медного провода в предлагаелюм двигателе примерйо такой же, как в обычном двигателе. ЭтЬ проис-. ходит за счет того, что индукци магЬитного потока., пронизывгиоцего виток, в 4 раза больше индукции потока .в вит ке в серийных двигател х. Благодар предложенной обмотке дви гатель имеет хорошие пусковые свойства и малые значени добавочных потерь Помимо этого обмотка проста в изготов лении, обладает механической и диэлек трической прочностью, что покупает на дежность двигател -. Обмотка ремонуоспособна в эксплуатационных услови х, так как сгоревшуюкатушку легко можно заменить запасной, не -демонтиру двигатель . Это значительно облегчает эксплуатацию двигател . Катушки легко герметизируютс , что Всцкно дл водопогружных двигателей., двигателей дл перекачки агрессивных сред, работающих в химически активной среде и т.д. Фо(ула изобретени Асинхронный трехфазный двигатель со статором, содержащим охваченные катушками фазных обмоток аксиально расположенные когтеобразные зубцы, выполненные в виде пакетов, концы которых с одной стороны образуют расточку статора, а с другой стороны замкнуты общим кольцевым рмом,, фазные обмотки, состо щие из 2р катушечных групп, отсто щих друг от друга на 180 эл. град, и включенных между собой последовательно-встречно, о т л ич а ю щ и И с тем, что, с целью улучшени пусковых характеристик и увеличени КПД, число когтеобразнЫх зубцов равно 12 р , катушечные группы каждой фазы выполнены из четырех катушек , включенных последовательносогласно и расположенных, на четырех расположенных зубцах, при этом числа витков катушек наход тс в соотношении 1:3:3:1, где р - число пар полюсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1.Вольдек А. И, Электрические машины . Л., Энерги , 1974, с. 614. . 2.Авторское свидетельство СССР №139726, кл. 21 d,19/02, 1954, 2. Авторское свидетельство СССР №289481, кл. Н 02 К 17/00, 1969,The closest to the invention according to the technical essence is an asynchral three-phase motor, the stator of which contains axially located claw-shaped teeth formed in coils of phase windings, made in the form of packages, the ends of which form a boring on the stator from one side. on the other hand, they are closed by a common annular throat; the phase windings consist of each of 2p coil groups spaced 180 degrees apart from each other. and interconnected successive-counter 3.5 However, in this motor, the magnetic field in the air gap has the same shape as in a conventional, three-phase asynchronous machine with a central winding, the number of chases per pole and phase in which is one. The magnetic field has highly developed fifth and seventh spatial harmonics, their winding coefficients are of the same magnitude as 5 dp of the MAIN harmonic, and this makes it difficult to start the engine and reduces the efficiency in the nominal mode of operation. The purpose of the invention is to improve the starting properties engine and increased efficiency. This goal is achieved by the fact that the number of clawed teeth is 12 p, the coil g groups of each phase are made of four coils, which are connected consistently and located on four rows of teeth, while the number of turns of the coils are in proportion 1: 3: 3: 1, where p - number - the number of pairs of poles. Figures 1 and 2 show a three-phase bipolar asynchronous motor with claw teeth, longitudinal and transverse sections; FIG. 3 is a diagram of a three-phase motor winding; in fig. 4 - a) phase of two-layer distribution; Lennaya winding with and | G; b) the distribution curve of the NS phases; c) conditional image of coil-to-40 tooth coils; in fig. 5 - a) three-7 phase and distributed winding with q 2 and. y - s; b) distribution curve three phase winding; c) the reference image of the coils of the three-phase winding of the claw-shaped teeth; d) conditional image of coils of a simplified three-phase winding of claw-shaped teeth. Asynchronous single-phase stator. the motor consists of rme 1 (fig .- 1, and 2), which is a ring wound from electrical steel tape, and claw-shaped teeth 2, the horizontal part of which is not-ee set on itself winding 3. Under part of claw-shaped teeth, free from winding, is the rotor 4. The motor housing must be non-magnetic, for example aluminum. The number of claws: 60 different teeth is equal to 12p, where p is the number of pairs of poles. Phase windings are shifted relative to each other by 120 al. (Fig. 3) and consist of each of 2p ka-65 30, f 50 carcasses. The coil groups are spaced 180 e. From each other. and are connected to each other in series-counter. Each coil group consists of four coils 1,2,3,4. The numbers of turns of coils 1 and 4 are equal to each other, w «/ 4, the numbers of turns of coils 2 and 3 are also equal to each other and 3 times more than the numbers of turns of coils i. 4 ,,. W, 3, -. 3. Coils arranged by the number of turns in FIG. 3 are designated by the FAT linear olim winding in the highest spatial harmonics, as “the magnetic field created by the distributed winding with the number of slots L in rocking at what v and y. In FIG. 4 s (the phase of a two-layer distributed winding is shown at z 12, q 2, and y | y. Figure 4 shows the distribution curve of the NS of this phase. The same coils are created by the coils covering each tooth, the number of turns of which is in the direction of the winding conventionally shown by arrows in Fig. 4 in. Fig. 5 "shows a three-phase distributed winding with q 2 and q t T, and in Fig. 56 - N.C. created by this winding for the moment when the current in phase A is equal to It is known that the resultant NS of a three-phase winding is equal to the sum of the NS of three separate phase voltages current, shifted among themselves at an angle of 120 degrees, therefore, for a claw-shaped motor, the stator winding of which should produce the same NS as the distributed winding of a conventional motor (FIG. 5a), each three claw teeth should be placed on each clawed tooth phases wound in a certain direction, shown in Fig. 5 by arrows, and by the number of turns also being in a strictly defined ratio (fig. 5 in 1: 2: 2). The winding shown in FIG. 5c, can be simplified. N.S. the same value of any two phases can be replaced by the same magnitude N. third phase, taken with the opposite sign: iA + t 5 (JU / h L mmmv Sin 240-cos sin lAO jO-fs niut-1., Wi. -, (1 - TJ-Sin u) t + - cosu) -Sin sh1 + UzL -, / b + - -cwtj -J sln (u) t-f240 °) r. (Ujt-lO ls-i V. ....,. Similar to A B C A Therefore, three types The coils on each rod (Fig. 56) can be replaced by two types of coils, as shown by the arrows in Fig. 5d. The same is shown in the form of coils in Fig. 3. Winding factors for the main and higher harmonics, calculated using the formula SinlV90 l oeM pAjSv have the following values; 0.933; Kob5, i.e. winding factors for harmonic waves are 14 times smaller values in comparison with the winding coefficient for the main harmonic. The consumption of copper wire in the proposed engine is approximately the same as in a conventional engine. This is due to the fact that the induction of the magnetic flux, 4 times more than the induction Because of the winding offered, the motor has good starting properties and small values of additional losses. In addition, the winding is easy to manufacture, has mechanical and dielectric strength, which is t on engine reliability. The winding is repairable under operational conditions, since a burnt coil can easily be replaced with a spare, non-dismantling engine. This greatly facilitates the operation of the engine. Coils are easily sealed, such as for water-immersion engines, engines for pumping corrosive media operating in a chemically active medium, etc. Fo (ula of the invention) Asynchronous three-phase motor with a stator containing axially located claw-shaped teeth covered by coils of phase windings; 2p of reel groups, 180 degrees apart from each other, and connected in series with each other in a row, so that, in order to improve the starting characteristics and increase the efficiency, the number of claws x teeth equal to 12 p, the coil groups of each phase are made of four coils connected in series and arranged on four teeth arranged, with the number of turns of the coils being 1: 3: 3: 1, where p is the number of pairs of poles. information taken into account during the examination. A. A. Woldek, Electric Machines. L., Energii, 1974, p. 614. 2. USSR author's certificate No. 139726, class 21 d, 19/02, 1954, 2. USSR author's certificate No. 289481, cl. H 02 K 17/00, 1969,

QQQQQQQQ

отоfrom

в оin about

оосудvessel

-о-about

ООШSecondary school

о-оoh oh

fpug.Jfpug.J

« /"/

2::i2 :: i

- 7-1 1-1-1-НfatA , - 7-1 1-1-1-HfatA,

Claims

Claim

Three-phase asynchronous motor with a stator containing axially located claw-like teeth covered by coils of phase windings, made in the form of packets, the ends of which form a stator bore, and on the other hand are closed by a common ring yoke, phase windings, consisting of 2p coil groups spaced from each other from a friend at '180 email. hail, and connected in series with each other, with the fact that, in order to improve starting characteristics and increase efficiency, the number of claw-like teeth is 12 r, 'the coil groups of each phase are made of four coils connected sequentially and located on four adjacent teeth, the number of turns of the coils being in the ratio 1: 3: 3: 1, where p is the number of Pole pairs.