Малошумный асинхронный двигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в любой промышленности и на транспорте, а также при создании объектов, к которым предъявляются высокие требования относительно уровня шумов и вибраций. Техническим результатом является снижение уровня акустических шумов и вибраций асинхронного двигателя, вызываемые электромагнитными силами. Малошумный асинхронный двигатель включает в себя две взаимозависимые совмещенные обмотки, одна из которых собрана в «звезду», а вторая - в «треугольник». Эти обмотки уложены в пазы так, что результирующие векторы индукции магнитных потоков пар полюсов одноименных фаз «звезды» и «треугольника» образуют между собой угол в 30 эл. градусов. 7 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в любой промышленности и на транспорте, а также при создании объектов, к которым предъявляются высокие требования относительно уровня шумов и вибраций.

Известно, что в обычном асинхронном двигателе с обмоткой в виде «звезды» или в виде «треугольника» магнитное поле обмотки в рабочем зазоре не синусоидально и наблюдается весьма отличный от синусоиды ступенчатый вид кривой магнитодвижущей силы (М.Д.С.) [1-3] (фиг.1-2, где на фиг. 1 представлена в относительных единицах кривая распределения М.Д.С. по зубцам стандартного двигателя с однослойной обмоткой и числом пазов статора z₁=24, числом пар полюсов 2p=2 в различные моменты времени t, где Т - период; на фиг.2 - кривая распределения М.Д.С. по зубцам статора стандартного двигателя с однослойной обмоткой Z₁=36, 2p=2 в различные моменты времени). Это приводит к модулированию тягового усилия ротора - возникает мини-укорения и мини-замедления его вращения [2], что вызывает нежелательные акустические шумы и вибрации двигателя, обусловленные электромагнитными силами [2, 3].

С технологической точки зрения на фоне указанного вида шумов и вибраций при значительных их величинах чрезвычайно трудно выявить источники других видов шумов и вибраций. Как следствие, неизбежно затрудняется разработка технологии изготовления малошумящих электродвигателей. Поэтому изготовители асинхронных двигателей с целью понижения уровня их шумов и вибраций стремятся кривую М.Д.С. в воздушном зазоре приблизить к синусоиде различными способами [2, 3]. Известна [4] машина асинхронная вращающаяся, которая включает в себя составную шестифазную статорную обмотку, состоящую из двух совмещенных частей, соединенных, соответственно, в «звезду» и «треугольник». При этом на каждую фазу приходится равное число пазов, катушки различных фаз уложены в разные пазы так, что результирующие векторы индукции магнитного потока каждой из соседних фаз образуют между собой угол в 30 эл. град., нечетные фазы соединены в «звезду», а четные - в «треугольник», или наоборот. Соединенные между собой выводы катушек (отстоящих друг от друга на 30 эл. град.) образуют точки подключения фаз к питающей сети.

Совмещение в составной шестифазной обмотке статора (или ротора) асинхронного двигателя двух трехфазных взаимозависимых совмещенных обмоток «треугольника» и «звезды» за счет большего, чем у стандартного двигателя с одной обмоткой, числа фаз и сложения магнитных полей этих двух обмоток приводит к тому, что такой асинхронный двигатель ¹

характеризуется более «гладкой» и близкой к синусоиде кривой М.Д.С. (фиг. 3-4, где на фиг. 3 представлена кривая распределения М.Д.С. по зубцам статора двигателя с однослойной совмещенной обмоткой Z₁=24, 2p=2 в различные моменты времени; на фиг.4 - кривая распределения М.Д.С. по зубцам статора двигателя с однослойной совмещенной обмоткой Z₁=24, 2p=2 в различные моменты времени).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение уровня акустических шумов и вибраций асинхронного двигателя, вызываемые электромагнитными силами.

Достигается это тем, что малошумный асинхронный двигатель включает в себя две взаимозависимые совмещенные обмотки, одна из которых собрана в «звезду», а другая - в «треугольник». Эти обмотки уложены в пазы так, что результирующие вектора индукции магнитных потоков пар полюсов одноименных фаз «звезды» и «треугольника» образуют между собой угол в 30 эл. град (фиг. 5, где U1, V1, W1 - точки подключения электродвигателя к внешней трехфазной питающей сети, C_i - выводы обмотки «звезды», C_i' - выводы обмотки «треугольника», а арабскими цифрами обозначен порядковый номер катушки) за счет соответствующего расположения катушек указанных обмоток.

Принцип функционирования предлагаемого малошумного асинхронного двигателя тот же, что и у известных асинхронных двигателей.

В качестве примера на фиг. 5-6 в стандартных обозначениях представлены схемы однослойных обмоток вариантов малошумного асинхронного двигателя, для которых вид кривой результирующей М.Д.С. в рабочем зазоре представлен на фиг. 3-4; на фиг.7 - вариант схемы двухслойной обмотки малошумного двигателя (U1, V1, W1 - точки подключения электродвигателя к внешней трехфазной питающей сети, Z₁- число пазов статора, p - число пар полюсов, a₁ - число параллельных ветвей, y₁ - шаг обмотки, C_i - выводы обмотки «звезды», C_i' - выводы обмотки «треугольника», а арабскими цифрами обозначен порядковый номер катушки).

Источники информации

1. Проектирование электрических машин. Под редакцией И.П. Копылова. М., Энергия, 1980 г.

2. А.В. Барков, Н.А. Баркова. Интеллектуальные системы мониторинга и диагностики машин по вибрации. Труды Петербургского энергетического института повышения квалификации Минтопэнерго РФ и Института вибраций США, вып.9, С-Пб, 1999 г.

3. А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины, том 1, М., издательский дом МЭИ, 2006 г.

4. Патент на ПМ RU 109934 U1, опубл. 27.10.2011.

Малошумный асинхронный двигатель, включающий в себя две взаимозависимые совмещенные обмотки, одна из которых собрана в «звезду», а вторая - в «треугольник», уложенные в пазы так, что результирующие векторы индукции магнитных потоков пар полюсов одноименных фаз «звезды» и «треугольника» образуют между собой в рабочем зазоре угол в 30 эл. градусов.