RU55224U1

RU55224U1 - ASYNCHRONOUS MOTOR FOR REDUCED ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU55224U1
Application number: RU2005138062/22U
Authority: RU
Inventors: Лев Борисович Масандилов; Григорий Яковлевич Фумм; Иван Сергеевич Жолудев
Original assignee: Лев Борисович Масандилов; Григорий Яковлевич Фумм; Иван Сергеевич Жолудев
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к асинхронным двигателям, питаемым от преобразователей частоты. Она может использоваться в регулируемых безредукторных электроприводах, нагруженных не зависящим от скорости моментом сопротивления, преимущественно, в электроприводах лифтовых и крановых установок. Техническая задача полезной модели состоит в уменьшении тока, на который выбирается преобразователь частоты, что снижает его стоимость. Сущность полезной модели состоит в том, что асинхронный двигатель для безредукторного электропривода, содержащего преобразователь частоты с возможностью формирования напряжения с пониженной по отношению к частоте сети частотой, в зависимости от напряжения для наибольшего значения пониженной частоты выполнен с числом витков обмотки статора согласно следующему выражениюThe utility model relates to the field of electrical engineering, namely to asynchronous motors powered by frequency converters. It can be used in adjustable gearless electric drives, loaded with a speed-independent moment of resistance, mainly in electric drives of elevator and crane installations. The technical task of the utility model is to reduce the current by which the frequency converter is selected, which reduces its cost. The essence of the utility model is that an asynchronous motor for a gearless electric drive containing a frequency converter with the possibility of generating a voltage with a frequency lower than the frequency of the network, depending on the voltage for the highest value of the reduced frequency, is made with the number of turns of the stator winding according to the following expression

где f_c и U_c - частота и действующее значение фазного номинального напряжения сети; f_п и Uf_п - наибольшее значение пониженной частоты и соответствующее ему действующее значение фазного напряжения на выходе преобразователя частоты; w₁ - расчетное число витков обмотки статора, определяемое по номинальному напряжению и номинальной частоте сети; w_1б - число витков обмотки статора предлагаемого асинхронного безредукторного двигателя.where f _c and U _c are the frequency and the effective value of the phase nominal voltage of the network; f _p and Uf _p - the largest value of the reduced frequency and the corresponding effective value of the phase voltage at the output of the frequency converter; w ₁ - the estimated number of turns of the stator winding, determined by the rated voltage and the rated frequency of the network; w _1b is the number of turns of the stator winding of the proposed asynchronous gearless motor.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, а именно к асинхронным двигателям, питаемым от преобразователей частоты. Оно может использоваться в регулируемых безредукторных электроприводах, нагруженных не зависящим от скорости моментом сопротивления, преимущественно, в электроприводах лифтовых и крановых установок.The proposed technical solution relates to the field of electrical engineering, namely to asynchronous motors powered by frequency converters. It can be used in adjustable gearless electric drives, loaded with a speed-independent moment of resistance, mainly in electric drives of elevator and crane installations.

Известен безредукторный электропривод лифта [Яновски Л. Проектирование механического оборудования лифтов. М.: Монография. Издательство АСВ. 2005, с.134-144], содержащий асинхронный двигатель и преобразователь частоты, подключенный к сети переменного тока. Недостатком данного устройства является использование асинхронного двигателя, выполненного с числом витков, соответствующим номинальному напряжению и номинальной частоте сети, в диапазоне частот, значительно меньших номинальной. При этом преобразователь частоты должен быть выбран на номинальный ток указанного двигателя и имеет высокую стоимость.Known gearless electric elevator [Janowski L. Design of mechanical equipment of elevators. M .: Monograph. Publishing house DIA. 2005, p.134-144] containing an induction motor and a frequency converter connected to an AC network. The disadvantage of this device is the use of an induction motor made with the number of turns corresponding to the rated voltage and the rated frequency of the network, in the frequency range significantly less than the nominal. In this case, the frequency converter must be selected for the rated current of the specified motor and has a high cost.

В предлагаемой полезной модели ставится задача уменьшить ток, на который выбирается преобразователь частоты, что позволяет значительно снизить его стоимость.In the proposed utility model, the task is to reduce the current at which the frequency converter is selected, which can significantly reduce its cost.

Решение поставленной задачи достигается тем, что асинхронный двигатель для безредукторного электропривода, содержащего подключенный входом к сети переменного тока и выходом - к статору двигателя преобразователь частоты с возможностью формирования напряжения с пониженной по отношению к частоте сети частотой, в зависимости от напряжения для наибольшего значения пониженной частоты выполнен с числом витков обмотки статора согласно следующему выражениюThe solution to this problem is achieved by the fact that an induction motor for a gearless electric drive, containing a frequency converter connected to an AC input and an output to a motor stator, is capable of generating voltage with a frequency lower than the frequency of the network, depending on the voltage for the highest value of the reduced frequency made with the number of turns of the stator winding according to the following expression

где f_c и U_c - частота и действующее значение фазного номинального напряжения сети; f_п и U_fп - наибольшее значение пониженной частоты и соответствующее ему действующее значение фазного напряжения на выходе преобразователя частоты; w₁ - расчетное число витков обмотки статора, определяемое по номинальному напряжению и номинальной частоте сети; w_1б - число витков обмотки статора предлагаемого асинхронного безредукторного двигателя.where f _c and U _c are the frequency and the effective value of the phase nominal voltage of the network; f _n and U _fp - largest value underfrequency and the corresponding effective value of phase voltage at the output of the frequency converter; w ₁ - the estimated number of turns of the stator winding, determined by the rated voltage and the rated frequency of the network; w _1b is the number of turns of the stator winding of the proposed asynchronous gearless motor.

На чертеже показана схема электропривода, содержащего асинхронный двигатель 1, подключенный к выходу преобразователя 2 частоты, вход которого соединен с сетью 3 переменного тока. Обмотки статора двигателя 1 выполнены с повышенным по сравнению с w₁ числом витков w_1б согласно указанному соотношению, а преобразователь 2 частоты снабжен блоком 4 управления, с помощью которого задают на выходе преобразователя требуемые значения напряжения для пониженных частот.The drawing shows a diagram of an electric drive containing an induction motor 1, connected to the output of the frequency Converter 2, the input of which is connected to the AC network 3. The stator windings of the motor 1 are made with a higher number of turns w _1b compared to w ₁ according to the specified ratio, and the frequency converter 2 is equipped with a control unit 4, with which the required voltage values for low frequencies are set at the converter output.

Принцип действия предлагаемого технического решения заключается в следующем.The principle of operation of the proposed technical solution is as follows.

При работе двигателя 1 в установившемся режиме наибольшее значение механической мощности на валу составляет Р_{мех, max}=M_cω_max,When the engine 1 is in steady state, the largest value of the mechanical power on the shaft is P _{mech, max} = M _c ω _max ,

где М_с - момент сопротивления, определяющий напряжение U_fп на выходе преобразователя частоты; ω_max - требуемое максимальное значение угловой скорости двигателя 1, определяющее наибольшее значение пониженной частоты f_п.where M _with - the moment of resistance, which determines the voltage U _fп at the output of the frequency converter; ω _max - the required maximum value of the angular velocity of the engine 1, which determines the largest value of the reduced frequency f _p .

Сумма указанной механической мощности и электрических потерь в обмотках статора и ротора определяет потребляемую мощность асинхронного двигателя. Поскольку потребляемая мощность пропорциональна действующим значениям напряжения и тока, а ЭДС статора пропорциональна числу витков, то при повышенном значении числа витков w_1б в предлагаемом двигателе ЭДС статора и, следовательно, фазное напряжение возрастают, а фазные токи двигателя и преобразователя частоты снижаются.The sum of the indicated mechanical power and electrical losses in the stator and rotor windings determines the power consumption of the induction motor. Since the power consumption is proportional to the current values of voltage and current, and the stator EMF is proportional to the number of turns, then with an increased value of the number of turns w _1b in the proposed stator EMF engine and, therefore, the phase voltage increases, and the phase currents of the motor and the frequency converter decrease.

Изоляция обмоток статора предлагаемого двигателя может быть рассчитана на номинальное напряжение сети.The insulation of the stator windings of the proposed engine can be calculated on the rated mains voltage.

Применение предлагаемого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при питании от преобразователя частоты позволяет при увеличении числа витков в 2-3 раза примерно во столько же раз уменьшить фазные токи двигателя и преобразователя частоты, что снижает стоимость силовых полупроводниковых приборов и всего преобразователя частоты.The use of the proposed squirrel-cage induction motor when powered by a frequency converter makes it possible to reduce the phase currents of the motor and frequency converter by an increase of the number of turns by a factor of 2–3, which reduces the cost of power semiconductor devices and the entire frequency converter.

Для безредукторного электропривода можно также использовать асинхронные двигатели, выполненные не на номинальное напряжение сети, а на одну-две ступени напряжения выше. Например, при номинальном напряжении сети 220 В можно выбрать двигатель с номинальным напряжением 380 В или 660 В. Поскольку при этих напряжениях число витков обмотки статора в или в 3 раза больше по сравнению с обмоткой, выполненной на 220 В, то, если число витков удовлетворяют указанному соотношению, примерно во столько же раз уменьшаются фазные токи двигателя и преобразователя частоты, что снижет стоимость последнего.For a gearless electric drive, asynchronous motors can also be used, which are not designed for the rated voltage of the network, but one or two voltage levels higher. For example, at a rated voltage of 220 V, you can choose a motor with a rated voltage of 380 V or 660 V. Since at these voltages the number of turns of the stator winding in or 3 times more than a 220 V winding, then if the number of turns satisfies the specified ratio, the phase currents of the motor and the frequency converter decrease by about the same amount, which reduces the cost of the latter.

Claims

An asynchronous motor for a gearless electric drive containing a frequency converter connected to an AC input and an output to a motor stator, with the possibility of generating a voltage with a frequency lower than the frequency of the network, characterized in that, depending on the voltage, for the highest value of the reduced frequency of the stator winding with the number of turns according to the following expression:

where f _c and U _c are the frequency and the effective value of the phase nominal voltage of the network; f _n and U _fp - largest value underfrequency and the corresponding effective value of phase voltage at the output of the frequency converter; w ₁ - the estimated number of turns of the stator winding, determined by the rated voltage and the rated frequency of the network; w _1b - the number of turns of the stator winding of an asynchronous gearless motor.