Научная статья на тему 'СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ФАЗНОЙ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СХЕМ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ОБМОТОК'

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ФАЗНОЙ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СХЕМ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ОБМОТОК Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
регулируемый электропривод / полюсопереключаемая обмотка / многоскоростные электродвигатели / схема обмотки / модуляция / пары полюсов / controlled variable drive / pole changing winding / multispeed motor / winding diagram / modulation / pair of poles

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Татьяна Викторовна Жидченко, Надежда Михайловна Удинцова, Марина Николаевна Середина, Виктория Викторовна Серёгина, Дмитрий Владимирович Степовой

Электродвигатели, обеспечивающие регулирование скорости вращения вала, предназначены также для привода нагрузок, допускающих ступенчатое изменение частоты вращения. Частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать путем изменения скольжения, числа пар полюсов или частоты тока питающей сети. Меняя величину сопротивления ротора, можно изменить величину критического скольжения. При этом изменится частота вращения двигателя. Этот метод регулирования частоты вращения двигателя применяется в приводах деревообрабатывающих машин, работающих в повторно-кратковременном режиме, когда двигатель часто включается и выключается. Частоту вращения двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Это достигается переключением обмоток статора. При этом частота вращения двигателя изменяется только ступенчато. Частоту вращения можно регулировать также изменением частоты тока питающей сети. При частоте тока 300 Гц частота вращения двигателя достигает 18000 об/мин. Частоту вращения вала электродвигателя можно изменить, если двигатель подключить к питающей сети через промышленный электронный преобразователь (инвертор) частоты электрического тока. Основной недостаток – стоимость преобразователя частоты может быть больше стоимости электродвигателя. Многоскоростные электродвигатели используются в электроприводах к нагрузкам вентиляторного типа и другим различным механизмам, где непосредственно позволяют упростить трансмиссию и передаточную систему или совсем от нее отказаться. Для различных регулируемых механизмов достоинством многоскоростного двигателя при его применении, например, является то, что при регулировании момента нагрузки он работает на каждой ступени частоты вращения при незначительном её изменении, как и обычный электродвигатель. Непосредственно многоскоростные электродвигатели могут иметь несколько (две, три или четыре) частот вращения, работа которых заключается в изменении переключением числа полюсов статорной обмотки на другое, смежное число. При этом переключение осуществляется в схемном решении одной обмотки. Целью статьи является аналитическая и графическая основа формирования полюсопереключаемых обмоток. Приводится дальнейшее развитие одного из методов формирования полюсопереключаемых обмоток – метода фазной модуляции. Предложено усовершенствование метода, заключающееся в дополнительной фазной токовой модуляции частично укороченных на третью часть полюсопереключаемых обмоток. На основе восьмиполюсной обмотки асинхронного короткозамкнутого электродвигателя проведено модулирование токораспределения поворотными 120-ми ступенями. Результатом такого фазного модулирования являются полюсопереключаемые с кратного на некратное число пары полюсов, позволяющие менять кроме этого еще и сопряжение фаз. Проведенная модуляция обмоток электродвигателя по анализу, схемным решениям и специфике распределения катушечных групп позволяет сделать вывод, что на данных определенных частотах вращения схема его обмотки многоскоростного электродвигателя будет соответствовать режиму работы приводимой машины.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Татьяна Викторовна Жидченко, Надежда Михайловна Удинцова, Марина Николаевна Середина, Виктория Викторовна Серёгина, Дмитрий Владимирович Степовой

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT OF THE TECHNIQUE IN PHASE MODULATION FOR FORMING SCHEMES OF POLE-SWITCH WINDINGS

Electric motors that provide regulation of the rotation speed of the shaft are also designed to drive loads that allow a step change in rotational speed. The rotation speed of an asynchronous motor can be adjusted by changing the slip, the number of pole pairs, or the frequency of the current supply network. By changing rotational speed, one can change the value of the critical slip. It leads to the change in motor rotational speed. This method of regulating motor rotational speed is used in drives of woodworking machines operating in intermittent duty cycles mode, when the motor is often turned on and off. The motor rotational speed can be adjusted by changing the number of pole pairs. This is achieved by switching the stator windings. In this case, the motor rotational speed changes only in steps. The rotational speed can also be adjusted by changing the frequency of the current supply network. The motor speed reaches 18,000 rpm at a current frequency of 300 Hz. The rotational speed of the motor shaft can be changed if the motor is connected to the current supply network through an industrial electronic converter (inverter) of the electric current frequency. The main drawback is that the cost of a frequency converter can be higher than the cost of an electric motor. Multi-speed electric motors are used in electric drives for fan-type loads and other various mechanisms, where they directly make it possible to simplify the transmission and transmission system or completely abandon it. Various adjustable mechanisms see the advantage of a multi-speed motor in that, when regulating the load torque, it works at each step of the rotational speed with a slight change in it as well as a conventional electric motor does. Multi-speed electric motors can have several (two, three or four) speeds, the operation of which is to change the number of poles of the stator winding to another adjacent number. In this case, the switching is carried out in the circuit design of one winding. The purpose of the article is an analytical and graphical basis for the formation of pole-switched windings. There has been given a further development of one of the methods for the formation of pole-switched windings, a technique in phase modulation. The authors have proposed an improvement of the technique which consists in additional phase current modulation of pole-switched windings partially shortened by a third. Based on the eight-pole winding of an asynchronous squirrel-cage electric motor, the current distribution was modulated by rotary 120° steps. The result of such phase modulation is pole pairs which switch from a multiple to a non-multiple, allowing us additionally to change the phase conjugation. The performed modulation of the motor windings according to the analysis, circuit designs and the specifics of the distribution of coil systems allows us to conclude that at these certain speeds, the winding circuit of a multi-speed electric motor will correspond to the operating mode of the driven machine.

Текст научной работы на тему «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ФАЗНОЙ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СХЕМ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ОБМОТОК»

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 1 (61). С. 76-90. Don agrarian science bulletin. 2023; 16-1(61): 76-90.

Научная статья УДК 621.313

doi: 10.55618/20756704_2023_16_1 _76-90 EDN: MSZZWD

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ФАЗНОЙ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СХЕМ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ОБМОТОК

Татьяна Викторовна Жидченко1, Надежда Михайловна Удинцова1, Марина Николаевна Середина1, Виктория Викторовна Серёгина1, Дмитрий Владимирович Степовой1

1Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия, achgaa@achgaa.ru

Аннотация. Электродвигатели, обеспечивающие регулирование скорости вращения вала, предназначены также для привода нагрузок, допускающих ступенчатое изменение частоты вращения. Частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать путем изменения скольжения, числа пар полюсов или частоты тока питающей сети. Меняя величину сопротивления ротора, можно изменить величину критического скольжения. При этом изменится частота вращения двигателя. Этот метод регулирования частоты вращения двигателя применяется в приводах деревообрабатывающих машин, работающих в повторно-кратковременном режиме, когда двигатель часто включается и выключается. Частоту вращения двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Это достигается переключением обмоток статора. При этом частота вращения двигателя изменяется только ступенчато. Частоту вращения можно регулировать также изменением частоты тока питающей сети. При частоте тока 300 Гц частота вращения двигателя достигает 18000 об/мин. Частоту вращения вала электродвигателя можно изменить, если двигатель подключить к питающей сети через промышленный электронный преобразователь (инвертор) частоты электрического тока. Основной недостаток - стоимость преобразователя частоты может быть больше стоимости электродвигателя. Многоскоростные электродвигатели используются в электроприводах к нагрузкам вентиляторного типа и другим различным механизмам, где непосредственно позволяют упростить трансмиссию и передаточную систему или совсем от нее отказаться. Для различных регулируемых механизмов достоинством многоскоростного двигателя при его применении, например, является то, что при регулировании момента нагрузки он работает на каждой ступени частоты вращения при незначительном её изменении, как и обычный электродвигатель. Непосредственно многоскоростные электродвигатели могут иметь несколько (две, три или четыре) частот вращения, работа которых заключается в изменении переключением числа полюсов статорной обмотки на другое, смежное

© Жидченко Т.В., Удинцова Н.М., Середина М.Н., Серёгина В.В., Степовой Д.В., 2023

число. При этом переключение осуществляется в схемном решении одной обмотки. Целью статьи является аналитическая и графическая основа формирования полюсопереключаемых обмоток. Приводится дальнейшее развитие одного из методов формирования полюсопереключаемых обмоток - метода фазной модуляции. Предложено усовершенствование метода, заключающееся в дополнительной фазной токовой модуляции частично укороченных на третью часть полюсопереключаемых обмоток. На основе восьмиполюсной обмотки асинхронного короткозамкнутого электродвигателя проведено модулирование токораспределения поворотными 120°-ми ступенями. Результатом такого фазного модулирования являются полюсопереключаемые с кратного на некратное число пары полюсов, позволяющие менять кроме этого еще и сопряжение фаз. Проведенная модуляция обмоток электродвигателя по анализу, схемным решениям и специфике распределения катушечных групп позволяет сделать вывод, что на данных определенных частотах вращения схема его обмотки многоскоростного электродвигателя будет соответствовать режиму работы приводимой машины.

Ключевые слова: регулируемый электропривод, полюсопереключаемая обмотка, многоскоростные электродвигатели, схема обмотки, модуляция, пары полюсов

Для цитирования: Жидченко Т.В., Удинцова Н.М., Середина М.Н., Серёгина В.В., Степовой Д.В. Совершенствование метода фазной модуляции для формирования схем полюсопереключаемых обмоток // Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 1 (61). С. 76-90.

Original article

IMPROVEMENT OF THE TECHNIQUE IN PHASE MODULATION FOR FORMING SCHEMES

OF POLE-SWITCH WINDINGS

Tatyana Viktorovna Zhidchenko1, Nadezhda Mikhailovna Udintsova1, Marina Nikolaevna Seredina1, Victoria Viktorovna Seregina1, Dmitry Vladimirovich Stepovoy1

1 Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zemograd, Rostov region, Zernograd, Russia, achgaa@achgaa.ru

Abstract. Electric motors that provide regulation of the rotation speed of the shaft are also designed to drive loads that allow a step change in rotational speed. The rotation speed of an asynchronous motor can be adjusted by changing the slip, the number of pole pairs, or the frequency of the current supply network. By changing rotational speed, one can change the value of the critical slip. It leads to the change in motor rotational speed. This method of regulating motor rotational speed is used in drives of woodworking machines operating in intermittent duty cycles mode, when the motor is often turned on and off. The motor rotational speed can be adjusted by changing the number of pole pairs. This is achieved by switching the stator windings. In this case, the motor rotational speed changes only in steps. The rotational speed can also be adjusted by changing the frequency of the current supply network. The motor speed reaches 18,000 rpm at a current frequency of 300 Hz. The rotational speed of the motor shaft can be changed if the motor is connected to the current supply network through an industrial electronic converter (inverter) of the electric current frequency. The main drawback is that the cost of a frequency converter can be higher than the cost of an electric motor. Multi-speed electric motors are used in electric drives for fan-type loads and other various mechanisms, where they directly make it possible to simplify the transmission and transmission system or completely abandon it. Various adjustable mechanisms see the advantage of a multi-speed motor in that, when regulating the load torque, it works at each step of the rotational speed with a slight change in it as well as a conventional electric motor does. Multi-speed electric motors can have several (two, three or four) speeds, the operation of which is to change the number of poles of the stator winding to another adjacent number. In this case, the switching is carried out in the circuit design of one winding. The purpose of the article is an analytical and graphical basis for the formation of pole-switched windings. There has been given a further development of one of the methods for the formation of pole-switched windings, a technique in phase modulation. The authors have proposed an improvement of the technique which consists in additional phase current modulation of pole-switched windings partially shortened by a third. Based on the eight-pole winding of an asynchronous squirrel-cage electric motor, the current distribution was

modulated by rotary 120° steps. The result of such phase modulation is pole pairs which switch from a multiple to a non-multiple, allowing us additionally to change the phase conjugation. The performed modulation of the motor windings according to the analysis, circuit designs and the specifics of the distribution of coil systems allows us to conclude that at these certain speeds, the winding circuit of a multi-speed electric motor will correspond to the operating mode of the driven machine.

Keywords: controlled variable drive, pole changing winding, multispeed motor, winding diagram, modulation, pair of poles

For citation: Zhidchenko T.V., Udintsova N.M., Seredina M.N., Seregina V.V., Stepovoy D.V. Improvement of the technique in phase modulation for forming schemes of pole-switch windings // Vestnik agrarnoy nauki Dona = Don agrarian science bulletin. 2023; 16-1(61): 76-90. (In Russ.)

Введение. Обеспечение в птицеводческих или животноводческих помещениях благоприятных нормативных режимов воздухообмена требует управления подачей и регулирования производительности самих вентиляторов. Устройства нагнетания воздуха, как правило, приводятся в действие непосредственно короткозамкнутыми асинхронными электродвигателями. Выбор научных методов регулирования их скорости вращения [1-7] обуславливает необходимость знать и учитывать такие влияющие особенности, как относительная небольшая мощность электроприводов, зависимость от сезонности работы некоторых отдельных вентиляторных установок, отличающиеся условия технической эксплуатации, соответствующий уровень квалификации технико-обслуживающего персонала, постоянно меняющаяся стоимость систем регулирования. Эти показатели играют роль при решении конструктивных и практических задач сельскохозяйственного регулируемого электропривода установок для подачи воздуха [813] на основе асинхронных современных электродвигателей. Основными элементами большинства систем создания нормативного воздухообмена, принятыми в стандартных, типовых проектах, зачастую являются приточные воздушные камеры с набором общего промышленного оборудования и установки тепловентиляторов. Количественное воздушное регулирование в теплое или жаркое время года часто предусматривается вклю-

чением сопутствующих, дополнительных вентиляторов с общепромышленными од-носкоростными или многоскоростными электродвигателями [3, 8, 10, 14, 15]. В сериях современных асинхронных электродвигателей значительное место занимают модификации многоскоростных полюсопе-реключаемых электродвигателей с коротко-замкнутым ротором, выгодное применение которых в регулируемых изменяемой частотой вращения приводах переменного тока, как правило, позволяет исключать устаревшие, промежуточные передаточные звенья, уменьшать производственные затраты на комплектацию, изготовление и эксплуатацию, значительно повышать надежность работы.

Материалы и методы исследования. Согласно методу фазной токовой модуляции магнитодвижущие силы существующих трехфазных обмоток, характеризующихся числом пар полюсов р и заданным начальным сдвигом фазы токов, в своей сумме создают действующие магнитодвижущие силы имеющейся с р парой полюсов трехфазной обмотки. Примем, если по линейному закону /3 = ±кх, где к - число формирующих периодов фазной модуляции, х -пространственная модулирующая координата, изменять начальный существующий сдвиг фазы токов, то целевым результатом суммирования будут получены магнитодвижущие силы с другой частотой вращения.

Fa = F<£m sin( Mt — ft) cos p x, Fb = Рфт sin(Mt — ft — 2n/3) cos(px — 2n/3), Fc = Рфт sin(Mt — ft — 4n/3) cos(px — 4n/3).

Существующая трехфазная система только векторами ступеней 60°, 120°, 180° токов позволяет изменять фазовый сдвиг /3 (рисунок 1). вдоль расточки статора электродвигателя

Л

к.

Б | С

т

а

Рисунок 1 - Векторы модуляции Figure 1 - Modulation vectors

Если модуляцией изменить имеющуюся начальную фазу токов по расточке периметра статора на 360°, то из основного числа пар полюсов можно получить иное, измененное на единицу.

Наиболее качественно и просто можно осуществить переключение с не кратного трем числа полюсов обмотки на кратное трем число при схемах соединения фазных обмоток YYY/YYY, полученных по методу фазной токовой модуляции.

На рисунке 2 а представлены направления токов двухслойной обмотки на восемь полюсов. Вся расточка разделяется на три зоны. Промодулируем 120°-ой ступенью токи в зоне А. При этом токи в этой зоне сохраняют свой сдвиг фаз постоянным, но в других зонах (С и В) они поменяют фазу на 120° и 240° соответственно. На основании такой модуляции разработана двухслойная обмотка на шесть полюсов. На рисунке 2 б показано схемное решение обмотки. Преимуществом разработанных схемных решений полюсопереключаемых обмоток, созданных по методу модуляции сдвига фаз токов, являются их более рациональные схемы переключения при соединении

фаз YYY/YYY.

Характеристика схемных решений обмоток по этому методу с простыми схемами коммутации содержит выявленную по значению величины или по сдвигу фаз электродвижущих сил неуравновешенность параллельных ветвей при смежном не кратном трем числе полюсов. На рисунке 2 а схема характеризуется неуравновешенностью фаз 5°. Внутри фазных обмоток дисбаланс величин электродвижущих сил в ветвях параллелей вызывает появление уравнительных токов, которые в значительной мере влияют на энергетические показатели сельскохозяйственных электродвигателей, ухудшая их.

Предлагаемый метод непосредственного формирования схемных решений по-люсопереключаемых обмоток для агропромышленных энергосберегающих многоскоростных электродвигателей является дальнейшим совершенствованием и развитием метода модуляции сдвига фаз [1-9] и заключается в повторной дополнительной модуляции модифицированно укороченных на треть фазномодулированных полюсопе-реключаемых обмоток [10-15].

В ОШОО ОШВ QIQWBB ОШВ QIQWB □ ОШВО№В □ ОШ В В ОШ □ Gtaw В В ОШ □ ©Ъту о в ош □ оЪту В В ОШ □

А-- --с-- L-в-4ч

В ОШ □ □ ОШ В QJA В □ □ ОШ В QJA В ОШ □ □ ОШ В ОМ

Гдап ОТаЗ □ ООТУ В В ОШВ № □ О ОТУ В В оШп ОТаЗ □ ООТУ в в о'

а a

б b

Рисунок 2 - Фазная модуляция и схема обмотки на 8/6 полюсов YYY/YYY Figure 2 - Phase modulation and winding circuit for 8/6 poles YYY/YYY

Основы данного метода изменения фаз ступенями можно продемонстрировать с помощью модуляции восьмиполюсной обмотки асинхронного короткозамкнутого электродвигателя. На рисунке 3 приведена схема двухслойной восьмиполюсной обмотки для электродвигателя, на статоре которого 54 паза. На рисунке 4 показано создающееся направление тока по верхнему слою в сторонах катушек. По теории метода фазной модуляции при ступенчатой модуляции распределения направлений тока исходной восьмиполюсной обмотки 120°-ми векторами в секции модуляции зоны А токи своей

фазы не меняют, но в зонах модуляции В и С фазы токов соответственно меняются на 120° и 240°. Полученное на рисунке 4 б распределение тока в катушках соответствует обмотке на шесть полюсов и является результатом такой модуляции.

Симметрирование обмотки при обоих полюсах, как при 2р = 8, так и при 2р = 6, выполнено переменой местами в схемном решении катушечных групп, содержащих по одной катушке в фазах В и С (рисунок 4 б).

На рисунке 5 а и б приведены схема разработанной обмотки на 8/6 полюсов и распределение магнитодвижущих сил.

Рисунок 3 - Восьмиполюсная обмотка Figure 3 - Eight-pole winding

Рисунок 4 - Токораспределение прифазной модуляции восьмиполюсной обмотки Figure 4 - Current distribution with phase modulation of an eight-pole winding

б b

Рисунок 5 - Схема обмотки YYY/YYY и магнитодвижущие силы двухслойной обмотки на 8/6 полюсов Figure 5 - Winding circuit YYY/YYY and magnetic forces of a two-layer winding for 8/6 poles

Очевидно, что укороченное на треть ченного распределения следующей 180°-ой при 2р = 6 распределение токов в сторонах ступенью таким образом позволяет полукатушек соответствует 2р = 4 (рисунок 6). чить 2р = 6 [1-10]. Фазное модулирование токов этого укоро-

Рисунок 6 - Модуляция нового укороченного слоя 6-полюсной обмотки 180°-ой ступенью Figure 6 - Modulation of a new short layer for a 6-pole winding with a 180° step

По рисунку 6 направления токов катушек фазной схемы обмотки В имеют полное зеркальное отображение по непосредственному отношению к расположению сторон токов катушек фазной обмотки С. Сумма

векторов результирующих электродвижущих сил фазных обмоток А и С теперь относительно центра начального первого паза имеет следующие значения:

Arctg(^ (т44) = -30°; Arctg(w = 30°; Arctgш = -45°; Arrtg(6)c (i^) = 105°.

Вычисленные значения составляют 60° и представляют собой разницу между векторами. В электротехнике векторы электродвижущих сил должны отставать друг от друга на 120°. Добиться этого можно, указав началами фазных обмоток В и С концы катушечных групп. Фазную обмотку А при этом надо оставить без изменения. Таким образом можно получить симметричную трехфазную обмотку.

Результаты исследований и их обсуждение. На рисунках 7-9 представлены новые схемы обмоток, разработанные таким усовершенствованным методом. Схемы характеризуются переключением полюсов 6/4, универсальными схемами коммутации и соединения фаз YY/Д, Д^, Y/YY.

К вентиляторной нагрузке в приводах наиболее подходящей и целесообразной считается переключаемая обмотка многоскоростных электродвигателей со схемой сопряжения фаз Y/YY. К приводам с постоянным номинальным моментом рекомендуются полюсопереключаемые обмотки электродвигателей со схемой Д^, а с постоянной номинальной мощностью - YY/Д. При расчете электродвигателей со схемами сопряжения фаз Y/YY и ДfYY базовыми для расчета являются четырехполюсные электродвигатели, шестиполюсные электродвигатели используются для проектирования схем YY/Д.

а a

б b

Рисунок 7 - Схема обмотки и магнитодвижущие силы обмотки на 6/4 полюса Y/ YY Figure 7 - Winding circuit and magnetic forces of the winding for 6/4 poles Y/ YY

а a

б b

Рисунок 8 - Схема обмотки и магнитодвижущие силы обмотки на 6/4 полюса A/YY Figure 8 - Winding circuit and magnetic forces of the winding for 6/4 poles A/YY

а а

Аналогичным образом проведенная и выполненная модуляция восьмиполюсной обмотки при 36 пазах на статоре (рисунок 10 а)

позволяет получить схемные решения обмоток на 6/4 полюса при следующих 24 и 48 пазах на статоре (рисунки 10 б, б).

Ô4C3 Ô4C1 Ö4C2

б b

в c

Рисунок 10 - Модуляция восьмиполюсного распределения (а) при 36 пазах на статоре и схемы обмоток (б, в) на 6/4 полюса (Y/ YY) Figure 10 - Modulation of an eight-pole distribution (a) with 36 slots on the stator and winding circuits (b, c)

for 6/4 poles (Y/YY)

Следует также отметить, что эти по-люсопереключаемые обмотки при указанных значениях пазов на статоре при кратном трем числе полюсов не симметричны. Угловая асимметрия составляет 7,5°.

Целесообразность этих схем обмоток в электродвигателях с соответственно 24 и 48 пазами на статоре также требует анализа влияния обратновращающегося поля на значения энергетических показателей агропромышленного электродвигателя при расчетном большем числе полюсов.

Выводы. По результатам проведенного моделирования видно, что на определенных частотах работы многоскоростного электродвигателя схемное решение его обмотки должно соответствовать и обеспечивать такой режим работы, который наиболее бы соответствовал режиму работы нагрузочной приводимой машины. Предложен метод, заключающийся в дополнительной фазной модуляции укороченных на 1/3 полюсопереключаемых обмоток. Развитие метода фазной модуляции позволяет формировать полюсопереключаемые обмотки со схемами соединения фаз Y/YY, наиболее соответствующие вентиляторному характеру нагрузки.

Зависимость статического момента сопротивления на валу приводного многоскоростного электродвигателя вентилятора от частоты вращения носит квадратичный характер. Подводимая к вентилятору мощность без учета потерь на трение пропорциональна кубу частоты вращения. Формируемые по данному методу схемы полюсопереключаемых обмоток на определенных частотах вращения многоскоростного электродвигателя позволяют обеспечивать режим работы, наиболее полно соответствующий режиму работы приводимой машины. Это позволяет ограничить такие явления, как нагрев активных частей двигателя, изменение потерь и коэффициента полезного действия, потребление из сети активной и реактивной мощностей.

Список источников

1. Barakin N.S., Vanurin V.N., Bogaty-rev N.I. Features of calculation of asynchronous generator with autotransformer wye-connected stator winding // Proceedings- 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2018, Moscow, 15-18 May 2018 year. Moscow, 2018. P. 8728823. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.8728823. EDN BGOOQR

2. Anagha Soman, Dr. Rajesh Holmukhe, Dr. D.G. Bharadwaj. Multispeed operation and testing of dual stator winding induction machine // International Journal of Scientific & Technology Research. January 2020. Vol. 9. Issue 01. P. 3025-3028.

3. Баракин Н.С., Богатырев Н.И., Вану-рин В.Н. Исследование асинхронного генератора с обмоткой статора, соединенной в автотрансформаторную звезду // British Journal of Innovation in Science and Technology. 2017. Т. 2. № 4. С. 41-48. EDN YMLBUF

4. Разаков Ж.П., Гричишин М.В., Финочен-ко Т. А., Чукарин А.Н. Виброакустическая динамика коробок скоростей сверлильно-фрезерно-расточных станков с многоскоростными электродвигателями // Noise Theory and Practice. 2022. Т. 8. № 2(29). С. 56-62. EDN QCKIXR

5. Богатырев Н.И., Баракин Н.С., Вану-рин В.Н. Современные проблемы науки и производства в области энергетической эффективности // Министерство сельского хозяйства РФ; Кубанский государственный аграрный университет; Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, Аграрный научный центр "Донской". Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2018. 182 с. ISBN 978-5-6040069-2-4. EDN YSOPZR

6. Богатырев Н.И., Креймер А.С., Вану-рин В.Н., Джанибеков К. А.-А., Пономаренко К.Б. Модулированные статорные обмотки двигателей для привода вентиляторов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 118. С. 1441-1458.

EDN VWPTST

7. Ванурин В.Н., Емелин А.А., Жидчен-ко Т.В. Полюсопереключаемая статорная обмотка электродвигателя с уменьшением коммутации // Инновации в сельском хозяйстве. 2014. № 4(9). С. 248-251. EDN TAOTHZ

8. Сафиуллин Р.А., Янгиров И.Ф. Исследование вибрации асинхронного электродвигателя // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2021. Т. 17. № 2. С. 4154. DOI: 10.17122/1999-5458-2021-17-2-41-54. EDN NJMQCW

9. Zhidchenko T.V., Seredina M.N., Udintso-va N.M., Kopteva N.A. Design of energy-loaded systems using the Neo4j graph database // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Zernograd, 27-28 August 2020 year. Zerno-grad, 2021. P. 012108. DOI: 10.1088/17551315/659/1/012108. EDN XUMICZ

10. Zhidchenko T.V., Seredina M.N., Udintsova N.M., Seregina V.V. Interface system of a software package for electricity metering // Journal of Physics: Conference Series. Novosibirsk, 12-14 May 2021 year. Novosibirsk, 2021. P. 012087. DOI: 10.1088/1742-6596/2032/1/ 012087. EDN OMJHXX

11. Пат. на полезную модель 215087 U1 Российская Федерация, МПК H02K 3/28. Совмещённая обмотка электрической машины переменного тока / Шаншуров Г.А., Честюни-на Т.В.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный технический университет». № 2022112384; заявл. 06.05.2022; опубл. 28.11.2022. EDN YUJLNK

12. Пат. на полезную модель 200689 U1 Российская Федерация, МПК H02K 3/28. Обмотка электрической машины переменного тока / Шаншуров Г.А.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный технический университет». № 2020122395; заявл. 07.07.2020; опубл. 05.11.2020. EDN QQVGYW

13. Пат. 2580673 C1 Российская Федерация, МПК H02K 3/28, H02K 17/14. Обмотка электрической машины переменного тока / Шаншу-ров Г.А.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет». № 2015107818/07; заявл. 05.03.2015; опубл. 10.04.2016. EDN BWIHVF

14. Пат. 2763799 C2 Российская Федерация, МПК B60K 6/48, F16H 37/00. Система подачи мощности двигателя с устройством обхода зубчатой передачи трансмиссии /

Крейс Э.Р., Махендра П., Лаббен Д.; заявитель ДИР ЭНД КОМПАНИ. № 2019129801; заявл. 23.09.2019; опубл. 11.01.2022. EDN VKGXKZ

15. Пат. на полезную модель 193006 U1 Российская Федерация, МПК A01K 73/06. Устройство для выборки речных закидных неводов / Кострыкин Д.А., Чурунов В.Н.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО АГТУ). № 2019114618; заявл. 13.05.2019; опубл. 09.10.2019. EDN CJVOVC

References

1. Barakin N.S., Vanurin V.N., Bogatyrev N.I. Features of calculation of asynchronous generator with autotransformer wye-connected stator winding, Proceedings-2018, International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2018, Moscow, 15-18 May 2018 year, Moscow, 2018, рр. 8728823. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.8728823. EDN BGOOQR

2. Anagha Soman, Dr. Rajesh Holmukhe, Dr. D.G. Bharadwaj. Multispeed operation and testing of dual stator winding induction machine. International Journal of Scientific & Technology Research. January 2020; Vol. 9. ^е 01: 3025-3028.

3. Barakin N.S., Bogatyrev N I., Vanurin V.N. Issledovanie asinkhronnogo generatora s obmot-koy statora, soedinennoy v avtotransformatornuyu zvezdu (Research of the induction generator with stator windings that form an autotransformer wye). British Journal of Innovation in Science and Technology. 2017; 2-4: 41-48. EDN YMLBUF

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(In Russ.)

4. Razakov Zh.P., Grichishin M.V., Fi-nochenko T.A., Chukarin A.N. Vibroakusticheskaya dinamika korobok skorostey sverlil'no-frezerno-rastochnykh stankov s mnogoskorostnymi elek-trodvigatelyami (Vibroacoustic dynamics of gearboxes of drilling-milling-boring machines with multispeed electric motors). Noise Theory and Practice. 2022; 8-2(29): 56-62. EDN QCKIXR (In Russ.)

5. Bogatyrev N.I., Barakin N.S., Vanurin V.N. Sovremennye problemy nauki i proizvodstva v ob-lasti energeticheskoy effektivnosti (Modern problems of science and production in the field of energy efficiency), Ministerstvo sel'skogo khozyaystva RF; Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universi-tet; Severo-Kavkazskiy nauchno-issledovatel'skiy

institut mekhanizatsii i elektrifikatsii sel'skogo kho-zyaystva, Agrarnyy nauchnyy tsentr «Donskoy», Krasnodar: Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet imeni I.T. Trubilina, 2018, 182 p. ISBN 978-5-6040069-2-4. EDN YSOPZR (In Russ.)

6. Bogatyrev N.I., Kreymer A.S., Vanu-rin V.N., Dzhanibekov K.A.-A., Ponomarenko K.B. Modulirovannye statornye obmotki dvigateley dlya privoda ventilyatorov (Modulated stator windings of motors for fans drives). Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosu-darstvennogo agrarnogo universiteta. 2016; 118: 1441-1458. EDN VWPTST (In Russ.)

7. Vanurin V.N., Emelin A.A., Zhidchen-ko T.V. Polyusopereklyuchaemaya statornaya obmotka elektrodvigatelya s umen'sheniem kom-mutatsii (Pole-switched motor stator winding with commutation reduction). Innovatsii v sel'skom kho-zyaystve. 2014; 4(9): 248-251. EDN TAOTHZ

(In Russ.)

8. Safiullin R.A., Yangirov I.F. Issledovanie vibratsii asinkhronnogo elektrodvigatelya (Investigation of induction electromotor vibration). Elektrotekhnicheskie i informatsionnye kompleksy i sistemy. 2021; 17-2: 41-54. DOI: 10.17122/19995458-2021-17-2-41-54. EDN NJMQCW (In Russ.)

9. Zhidchenko T.V., Seredina M.N., Udintso-va N.M., Kopteva N.A. Design of energy-loaded systems using the Neo4j graph database, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Zernograd, 27-28 August 2020 year, Zernograd, 2021, pp. 012108. DOI: 10.1088/1755-1315/659/1/ 012108. EDN XUMICZ

10. Zhidchenko T.V., Seredina M.N., Udintsova N.M., Seregina V.V. Interface system of a software package for electricity metering. Journal of Physics: Conference Series. Novosibirsk, 12-14 May 2021 year, Novosibirsk, 2021, pp. 012087. DOI: 10.1088/1742-6596/2032/1 /012087.

EDN OMJHXX

11. Shanshurov G.A., Chestyunina T.V. Sovmeschennaya obmotka elektricheskoy mashiny peremennogo toka (Combined winding of an alternating current electric machine), patent na poleznuyu model' 215087 U1 Rossiyskaya Fede-

ratsiya, MPK H02K 3/28, zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Novosibir-skiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet», No 2022112384, zayavl. 06.05.2022, opubl. 28.11.2022. EDN YUJLNK (In Russ.)

12. Shanshurov G.A. Obmotka elektricheskoy mashiny peremennogo toka (Alternating current machine winding), patent na poleznuyu model' 200689 U1 Rossiyskaya Federatsiya, MPK H02K 3/28, zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Novosibirskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet», No 2020122395, zayavl. 07.07.2020, opubl. 05.11.2020. EDN QQVGYW (In Russ.)

13. Shanshurov G.A. Obmotka elektricheskoy mashiny peremennogo toka (Alternating current machine winding), pat. 2580673 C1 Rossiyskaya Federatsiya, MPK H02K 3/28, H02K 17/14, zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Novosibirskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet», No 2015107818/07, zayavl. 05.03.2015, opubl. 10.04.2016. EDN BWIHVF (In Russ.)

14. Kreys E.R., Makhendra P., Labben D. Sistema podachi moschnosti dvigatelya s ustroystvom obkhoda zubchatoy peredachi trans-missii (Motor power supply system with transmission gear bypass), pat. 2763799 C2 Rossiyskaya Federatsiya, MPK B60K 6/48, F16H 37/00, zayavitel' DIR END KOMPANI. No 2019129801, zayavl. 23.09.2019, opubl.11.01.2022. EDN VKGXKZ

(In Russ.)

15. Kostrykin D.A., Churunov V.N. Ustroystvo dlya vyborki rechnykh zakidnykh nevodov (Device for sampling riverine beach seines), patent na poleznuyu model' 193006 U1 Rossiyskaya Federatsiya, MPK A01K 73/06, zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Astrakhanskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet» (FGBOU VO AGTU), No 2019114618, zayavl. 13.05.2019, opubl. 09.10.2019. EDN CJVOVC (In Russ.)

Сведения об авторах

Т.В. Жидченко - кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел. +7-928-137-88-05. E-mail: tvzh@inbox.ru.

Н.М. Удинцова - кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.: +7-908-179-69-72. E-mail: Udinczowa@yandex.ru.

М.Н. Середина - кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.: +7-928-769-79-54. E-mail: smn1472@yandex.ru.

В.В. Серёгина - кандидат социологических наук, доцент Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.: +7-928-118-23-00. E-mail: vic.victora@yandex.ru.

Д.В. Степовой - кандидат физико-математических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.: +7-928-187-14-88. E-mail: stepovoy.dmitriy@mail.ru.

Татьяна Викторовна Жидченко, tvzh@inbox.ru

Information about the authors

T.V. Zhidchenko - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-928-137-88-05. E-mail: tvzh@inbox.ru.

N.M. Udintsova - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-908-179-69-72. E-mail: Udinczowa@yandex.ru.

M.N. Seredina - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-928-769-79-54. E-mail: smn1472@yandex.ru.

V.V. Seregina - Candidate of Sociological Sciences, Associate Professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-928-118-23-00. E-mail: vic.victora@yandex.ru.

D.V. Stepovoy - Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-928-187-14-88. E-mail: stepovoy.dmitriy@mail.ru.

Tatiana Victorovna Zhidchenko, tvzh@inbox.ru

Вклад авторов. Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Contribution of the authors. All authors made an equivalent contribution to the preparation of the article.

The authors declare no conflict of interest.

Статья поступила в редакцию 12.01.2023; одобрена после рецензирования 08.02.2023; принята к публикации 09.02.2023.

The article was submitted 12.01.2023; approved after reviewing 08.02.2023; accepted for publication 09.02.2023.

https://elibrary.ru/mszzwd

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.