Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на два числа пар полюсов

 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных короткозамкнутых -электродвигателях. Цель изобретения - расширение области применения путем получения чисел пар полюсов 4:5. Обмотка вьтолнена на равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей, и трех переключателей , к выводам которых подсоединены концы и начала катушек. Обмотка выполнена из шестидесяти катушек, причем в первую часть включены катушечные группы по 5 последовательно-согласно включенных катзтпек с номерами, 1,2,3,4,16,49,50; во вторую - 5, 17,18, 19,20,31,32; в третью- 33, 34,35,46,47,48; в четвертую - 25,37, 38,39,40,51,52; в пятую - 6,7,8,53, 54,55; в шестую - 9,IQ,21,22,23,24, 36; в седьмую - 13,14,15,26,27,28; в восьмую - 29,30,41,42,43,44,56; в девятую - 11,12,45,57,58,39,60. Такая обмотка создает вращающееся магнитное поле при включении в трехфазную сеть с другой угловой скоростью , а именно с пятью парами полюсов . 4 ил. 2 табл. i СО с (if t/ff. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) SU (1и II 4 Н 02 К 17/14

I i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф71

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3841510/24-07 (22) 07.01 ° 85 (46) 15.09.86. Бюл. В 34 (71) Всесоюзный заочный институт инзкенеров железнодорожного транспорта (72) Д.А.Попов и С.Д.Попов (53) 621.313.333.2.045.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1051658, кл. H 02 К 17/14, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 997191, кл. Н 02 К 17/!4, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1108567, кл. Н 02 К 3/28 1983. (54) ТРЕХФАЗНАЯ ПОХПОСОПЕРЕКЛЮЧАЕИАЯ OBNOTKA НА ДВА ЧИСЛА ПАР ПОЛ10СОВ (57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных короткозамкнутых

-электродвигателях. Цель иэобретеиия— расширение области применения путем получения чисел пар полюсов 4:5.

Обмотка выполнена на равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей, и трех переключателей, к выводам которых подсоединены концы и начала катушек, Обмотка выпо. иена из шестидесяти катушек, причем в первую часть включены катушечные группы no Q последовательно-согласно включенных катушек с номерами, 1,2,3,4,16,49,50! во вторую — 5, 17,18, 19 20,31 32; в третью — 33, 34,35,46,47,48; в четвертую — 25,37, 38,39,40,51,52; в пятую — 6,7,8,53, 54,55; в шестую — 9,10,21,22,23,24, 36; в седьмую — 13,14,15,26,27,28; в восьмую — 29,30,41,42,43,44,56; в девятую — 11,12,45,57,58,39,60.

Такая обмотка создает вращаюп;ееся магнитное поле при включении в трехфазную сеть с другой угловой скоростью, а именно с пятью парами полюсов. 4 ил. 2 табл.

l 2 314ь 16э49ю50 5ю 17е 18э19ю20 33 34э35в46 42 48 (Ч l 1) 31,32 .(Ч12) (Ч13) А

6,7,8, 53,54,55 9,10,21,22,23,24,36, (Ч22) (Ч23) 25,37, 38,39,40, 51,52 (Ч21) В4

13, 14, 15,26,27,28 ?9, 30,4!,42,43 11, 12,45,57,58,59, (Ч31) 44,56 (Ч32) 60 (ЧЭЭ) П р и м е ч а н и е, В скобках указаны номера частей обмотки, в которые входят соответствующие катушечные группы.

При переходе от схемы с четырьмя 40 литуды пространственной гармоники парами полюсов (Р, =4) к схеме с пятью 11ДС с периодом 2 c> = u З /5, т.е. парами полюсов (Р =5) части Чll, обмотка создает вращающееся магнитЧ22, ЧЗЗ остаются в составе прежних ное поле с пятью парами полюсов фаз, части Ч12, Ч23, Ч31 переклю"- (Р 5). При обоих включениях фазы чаются в соседние фазы справа (иэ 45 обмотки соединены по схеме звезда, фазы 4 в фазу Ь, из И в С, из С в 11 ), части Ч13, Ч21, Ч32 переклю- На фиг.2 и 3 цифрами 1-60 обозчаются в соседние фазы слева (из начены номера катушек, к которым фазы И вЂ” в фазу С, из С вЂ” в 9 относятся соответствующие векторы из B - в Д ). .Следовательно при верх- ЭДС, а одним, двумя и тремя штриханем положении переключателей обеспе- ми отмечены векторы ЭДС катушек, вхочивается максимальное значение амп- дящих в фазы ll, И С соответственно . литуды пространственной гармоники Предлагаемая обмотка при обоих чисМДС с периодом 22, 7 3 /4, т,е.обмот- лах пар полюсов является симметричка создает врашающееся поле с четырь- ной, имеет одинаковые фазные зоны

55 мь парами полюсов (>,4), а при ниж- шириной 27/Э эл.рад, а также одинанем положении переключателей обеспе- ковое число одинаково включенных чивается максимальное значение амп- катушек под разными полюсами, т. е. I 1

Иэо бре т ение отно си т ся к электрическим машинам и может быть применено в асинхронных короткозамкнутых электродвигателях со ступенчатым регулированием угловой скорости путем переключения числа пар полюсов статорной обмотки, в частности в асинхронных приводах колесных пар, эскалаторов метрополитена, компрессоров, вентиляторов и насосов на локомотивах .

Цель изобретения — расширение области применения обмотки путем обеспечения отношения чисел пар полюсов 4:5, На фиг.l изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой обмотки при 5 = 1, Е = 60, на

257765 3 фиг.2 — векторная диаграмма пазовых

ЭДС обмотки при Г, = 4; на фиг.Э— то же, при Р = 5; на фиг.4 — развертка обмотки. На фиг. l Чl l, Ч12, Ч13,Ч21, Ч22, Ч23, Ч31, Ч32, ЧЗЗ обозначают номера девяти частей обмотки, П, и П вЂ” трехполюсные переключатели, с помощью которых производится переключение числа пар l0 полюсов. Верхнему положению переклю- чателей соответствует включение обмотки на 4 пары полюсов (P, 4), а нижнему - на 5 пар полюсов (Р = 5) °

15 В состав фаэ 4, И, С при различных числах полюсов входят последовательна-согласно включенные катушечные группы, указанные в табл. l.

Таблица 1

Таблица 2

Параметр

Базовая обмотка (Р 1 Рг

4 5

2 3

Число пар полюсов

60

Число пазов

Y Y

120 120

Y Y

120 120

Схема соединения фаз

Фазная зона, град

Симметрия обмотки

140 100 по фазам

Симметрична обмотка является целой и не создает низших гармоник ИДС.

На фиг.4 цифрами 1-60 обозначены номера пазов, а буквами Н и К вЂ” начала и концы соответствующих чисел обмотки.

Обмотка работает следующим образом, При установке переключателей П, и Пг в положение, обозначенное P замыкаются цепи между верхними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам Д,8, 0 так, как указано в табл.1. При подключении обмотки к трехфазной сети по ней протекают синусоидальные токи и обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с че" тырьмя парами полюсов, При установке переключателей П, и П2 в положек ние, цбозначенное Р, замыкаются г цепи между нижними и средними контактами переключателей и катушечне

Ф группы также распределяются по фазам 4,Ь, С как указано в табл.1 °

При включении в трехфазную сеть такая обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при Г = 1„, но с другой угловой скоростью, в результате чего обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорости двигателя.

Сравнение полюсопереключаемых

1 обмоток производится по следующим параметрам, — по энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с об257765 4 моткой данного типа, которые оцениваются допустимыми значениями момента М, полезной мощности P u

2 коэффициента пропорциональности в формуле момента нагрузки вентиля2 торного типа (Я =К„й) при одинаковых допустимых значениях индукции в воздушном зазоре (8 8 ) и макс Ф ц плотности ток а в проводах, допусt0 тимой по условиям нагрева. При этомза допустимую нагрузку (М = const или P2 = const или М =Кмис ) прини

z мается минимальная из двух ее значений, соответствующих разным числам

15 пар полюсов; — по фильтрующим,свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коэффициентов К „ а ="а,, КО,, (4 = 2,3, )

2д или с помощью коэффициента дифференциального рассеяния К . Отдельно оценивается наличие низших (0 i !) пространственных гармоник с кривой

ЩС F(x) которые вызывают вибрации

2 и шум при работе асинхронного двигателя, снижают его надежность и уменьшают К1Щ; по сложности схемы управления, которые оцениваются числом коммутационных аппаратов и числом пар их контактов; по сложности обмотки, о кото рой судят по числу различающихся между собой катушек, входящих в схему обмотки; по величине тока холостого хода двигателя, которая зависит от произведения обмоточного коэффициента на коэффициент использования (k <,-К„ ). аб! иск

Результаты представлены в табл.2.

Прототип (3) Предлагаемая обмотка

1257765

Продолжение табл.2

Прото»п Ы

Базовая обмотка

Параметр

Предлагаемая обмотка

Р, )Р| по параллельным ветвям

Симметрична

1 выкл.+1 перекл. 2 перекл.

Аппаратура управления

2 перекл.

Коэффициент распределения

0,831 0,837 0,833 0,837

0 808 0,721

Коэффициент использования

1 1

9,0 7,2

1 1

7,5 6,0

Полюсное деление

6,0

6,0

Шаг обмотки

0,940 0,999

0,966 1,0

0,951 1,0

Коэффициент укорочения

Обмоточный коэффициент, ОЬЛ

О, 760 О, 820

0,977 1,0

О, 720 0,837 О, 792 О, 837

В ц маКс

М = Вг К Киса

% % час

0,778 1,0

О, 846 1,0

О 742

О 56 О 837 0 67 О 837

О 82 т

0,866 Оу 293

О 185 О 164 х 2

0,22 0,057

Р - И/Р

0,28 0,279 0,1675 0,1674

224.753107209

11 7

21 О

К M P

l3,7 7,3

Имеют- ИмеютОтсутствуют

Низшие гармоники в кривой 1"ЩС ся ся ф =и/4 g=n$5

n=2,4,... n=l,5,7

34,4 12,2 0,9 2,9 4,38 2,31

К,Е

П р и м е ч а н и е ° В зьаменателе приведены данные для обмотки (2) Из табл,2 видно, что предлагаемая обмотка по величине обмоточного коэффициента, и величине момента А1 не уступает обмотке-прототипу, хотя и отличается от нее числами пар полюсов.

Отсутствие низших гармоник в кривой МДС и значительное уменьшение k<, обеспечивает увеличение срока службы и увеличение КПД двигателя с предлагаемой обмоткой благодаря ослаблению вредного влияния паразитных гармоник МДС (уменьшение вибраций и шума, уменьшение потерь).

Наблюдается увеличение мощности двигателя в приводах постоянной мощ7 1257 ности, а также уменьшение тока холостого хода двигателя благодаря увеличению обмоточного коэффициента.

Кроме того, предлагаемая обмотка обеспечивает значительно лучшее использование двигателя в приводах с различным характером нагрузки: в приводах с постоянным моментом нагрузки, в приводах постоянной мощности, в приводах с вентиляторной нагруэ- 10 кой.

Формула изобретения

Трехфазная полюсопереключаемая 15 обмотка на два числа пар полюсов двухслойная, с целым числом катушек на фазную зону шириной 2н/3 эл.рад, соединенная в звезду при обоих чис- лах пар полюсов, состоящая из одинаковых, равномерно распределенных катушек, соединенных в девять час-: тей Ч11, Ч22, ЧЗЗ, Ч12, Ч23, Ч31, Ч13, Ч21, Ч32 и двух трехполюсных переключателей, каждый из которых 25 имеет три группы выводов, по три вывода в каждой группе — верхний, нижний и средний, и образует в каждой группе одну цепь между средним и верхним (при меньшем числе пар полюсов) или между средним и нижним (при большем числе пар полюсов) выводами причем начала частей с номерами .Чll, Ч22, ЧЗЗ соединены с веншними выводами обмотки 1, Ь и C соответственно, а их концы с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя, начала частей с номерами Ч12, Ч23, Ч31 соединены с первым, вторым и третьим средним выводами первого переключателя, а их концы — с первым, вторым

765 и третьим верхними выводами второго переключателя, начала частей Ч13, Ч21, Ч32 соединены с первым, вторым и третьим выводами второго переключателя, а их концы соединены вместе, кроме того, каждый переключатель снабжен перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним и третий нижний с первым верхним выво-, дами, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения обмотки путем выполнения отношения чисел пар полюсов 4:S, обмотка выполнена из 60 катушечных групп, по 5 последовательно-согласно включенных катушек, причем катушечные группы с номерами 1,2,3,4,16,49, 50 включены последовательно согласно в часть с номерами Чll; катушечные группы с номерами S,17,18,19,20, 3I,32 включены аналогично в часть с номером Ч12; катушечные группы с номерами 33,34,35,46,47,48 включены аналогично в часть с номером Ч13.; катушечные группы с номерами 25,37,38, 39.40,51,52 включены аналогичне в часть с номером Ч21; катушечные группы с номерами 6,7,8,53,54,55 включены аналогично в часть с номером Ч22; катушечные группы с номерами 9,10,21, 22,23,24,36 включены аналогично в часть с номером Ч23; катушечные группы с номерами 13,14,15,26,27,28 включены аналогично в часть с номе-. ром Ч31; катушечные группы с номерами 29,30,41,42,43,44,56 включены аналогично в часть с номером Ч32; катушечные группы с номерами 11,12»

45,57 58,59 60 включены аналогично в часть с номером ЧЗЗ, где 5 — натуральное число.

1257765

Фд и

ff

1 17 л

11Рб,б ,мм,м

О,td, ФУ. М

ЖЛ! 3О

4.Мбб,б в,rgzg, 4Ма

УФ,И,ФУ,У7

s.п зэ

49, Составитель А, Кецарис

Техред JI.ÑåI;äþêîâà Корректор Л. Пилипенко

Редактор Л.Пчелинская

Заказ 5036/54

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,4

«48

АЗ!

АМ

«37

g g и и б7 ,М 53

Фиг. Z и бб 0)