Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на два числа пар полюсов
Изобретение относится к электромашиностроению , может быть использовано в асинхронных короткозамкнутых двигателях. Цель изобретения расширение области применения путем получения чисел пар полюсов 2:5. Обмотка выполнена двухслойной с целым числом катушек на фазную зону шириной 21| /3 рад. Обмотка со стоит из катушек , соединенных в девять частей, и трех трехполюсных переключателей с тремя группами выводов по три вывода в каждом. В первую часть включены последовательно-согласно катушечные группы с номерами 1, 2, 19, 20; аналогично включены катушечные группы в другие части: во вторую - 3, 4, 16; в третью - 5, 17, 18; в четвертую - 7, 8, 25; в пятую - 9, 10, 21, 22; в шестую - 6, 23, 25; в седьмую - 13, 14, 26; в восьмую - 15, 27, 28; в девятую - П, 12, 29, 30. Такая обмотка при включении в трехфазную сеть создает в воздушном зазоре магнитное поле, врашающееся в том же направлении, что и при числе полюсов, равном двум, но с другой угловой скоростью. 4 ил. 2 табл. (О (Л
СО)ОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 02 К 17/14
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Я„ ъ;
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
М .!!1 /7!
Фие f (21) 3841514/24-07 (22) 07.01.85 (46) 15,09.86. Бюл. № 34 (71) Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Д. А. Попов и С. Д. Попов (53) 621.313.333*2.045,58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 909763, кл. Н 02 К 17/14, 1982.
Авторское свидетельство СССР № 1042136, кл. Н 02 К 17/14, 1983, Авторское свидетельство СССР № 1105984, кл. Н 02 К 17/14, 1983, Ванурин В. Н. Многоскоростной электропривод стационарных сельско.хозяйственных машин. — Электротехника, 1984, № 1, с. 11-16. (54) ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ
ОБМОТКА НА ДВА ЧИСЛА ПАР ПОЛЮСОВ (57) Изобретение относится к электромашиностроению, может быть использовано в асинхронных короткозамкнутых двигателях. Цель изобретения расширение области применения путем получения чисел пар полюсов 2:5. Обмотка выполнена двухслойной с целым числом катушек на фазную зону шириной 2 й/3 рад. Обмотка состоит из катушек, соединенных в девять частей, и трех трехполюсных переключателей с тремя группами выводов по три вывода в каждом. В первую часть вклюо чены последовательно-согласно катушечные группы с номерами 1, 2, 19, 20; аналогично включены катушечные группы в другие части: во вторую—
3, 4, 16; в третью — 5, 17, 18; в четвертую — 7, 8, 25; в пятую — 9, 10, 21, 22» в шестую — 6, 23, 25; в седьмую — 13, 14, 26; в восьмую—
15, 27, 28; в девятую — 11, 12, 29, 30. Такая обмотка при включении в трехфазную сеть создает в воздушном зазоре магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при числе полюсов, равном двум, но с другой угловой скоростью. 4 ил. 2 табл.
1257766
10 !
20
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть применено в асинхронных короткоэамкнутых электродвигателях со с гупенчатым 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 выполнения отношения чисел пар полюсов 2:5.
На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой обмотки при S-=1, 2=30; на фиг,2— векторная диаграмма пазовых ЭДС обмотки при Р, =2; на фиг. 3 — то же, при Р =5; на фиг. 4 — развертка обмотки, На фиг. 1 Ч11, Ч12, Ч13, Ч21, Ч22, Ч23, Ч31, Ч 32, ЧЗЗ обозначают номера девяти частей обмотки, П1 и П2 — трехполюсные переключатели (переключающие контакторы), с помощью которых производится переключение числа пар полюсов, и ПЗ вЂ” переключатель, предназначенный для изменения схемы соединения фаз.
Верхнему положению переключателей соответствует включение обмотки на 2 пары полюсов (Р, =2), а нижнему — на
5 пар полюсов (P =5). В состав фаз
4, В, С при различньгх числах пар полюсов входят катушечные группы, указанные в табл. 1.
При переходе от схемы с Р< =2 к схеме с Р =5 части Ч11, Ч22, ЧЗЗ остаются в составе прежних фаэ, части Ч12, Ч23, Ч31 переключаются в госедние фазы справа (из фазы A — в фазу 6, из Ь вЂ” в С и из С вЂ” в 4 ), части Ч13, Ч21, Ч32 переключаются в соседние фазы слева (из фазы А в фазу С, из 0 — в 0 и из  — в 11 ).
Тем самым при верхнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды прост-. ранственной гармоники МДС с периодом 2ь, =ь0/2, т.е. обмотка создает вращающееся поле с двумя парами полюсов (P, =2), а при нижнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники МДС с периодом 2 =«О/5, т.е. обмотка соз25
45 50
55 дает вращающееся поле с 5 парами полюсов (Р =5). При Р< =2, фазы обмотки соединены ь трехугольник, при Р =5 — в звезду.
На фиг. 2 и 3 цифрами — 30 обозначены номера катушек, к которым относятся соответствующие векторы
ЗДС, а одним, двумя и тремя штрихами отмечены векторы ЗДС катушек, входящих в фазы А, В и С соотвегственно. Предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет одинаковые фазные зоны шириной 2
На фиг. 4 цифрами 1 — ЗО обозначены номера пазов, а буквами Н и К— начала и концы 9 соответствующих частей обмотки.
Предлагаемая обмотка работает следующим образом.
При установке переключателей П1, Н2 и ПЗ в положение, обозначенное Р, замыкаются цепи между верхними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам A B и С, как указано в табл. l. При подключении обмотки к трехфазной сети по ней протекают синусоидальные токи и обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с двумя парами полюсов. При установке переключателей П1, П2 и ПЗ в положение, обозначенное Р,, замыкаются цепи между нижними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам A, B u C обмотки, как указано в табл. 1. При включении в трехфазную сеть такая обмотка создает в воздушном зазоре магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при Р=Р<, но с другой угловой скоростью, в результате чего и обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорости двигателя.
Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по следующим пара,метрам: — по энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с обмоткой данного типа, которые оцениваются допустимыми величинами значениями момента N полезной мощности Р
12577б6
4 ка холостого хода двигателя благодаря увеличению обмоточного коэффици. ента.
Кроме того, предлагаемая обмотка обеспечивает значительно лучшее использование двигателя в гриводах постоянного момента и постоянной мощности, Формула изобретения
Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на два числа пар полюсов, двухслойная, с целым числом катушек на фазную зону шириной 2 /3 эл. рад. состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей Ч11, Ч22, ЧЗЗ, Ч12, Ч23, Ч31, Ч13, Ч21, Ч32 и двух трекполюсных переключателей, каждый из. которых имеет 3 группы выводов, по 3 вывода в каждой группе — верхний, средний и нижний, и образует.в.каждой группе одну цепь между средним и верхним (при Р=Р,) или между средним и нижним (при Р=Р ) выводами, причем начала частей с номерами Ч11, Ч22, ЧЗЗ соединены с -внешниьщ выводами обмотки A В и С соответственно, а нх концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя, начала частей с номерами Ч12,. Ч23, Ч31 соединены с первым, вторым и третьим средними выво° дами первого переключателя, а их концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами второго переключателя, начала частей с номерами
Ч13, Ч21, Ч32 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго переключателя, кроме того, каждый переключатель снабжен перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний— с третьим верхним и третий верхний -с первым верхним выводами, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения путем выполнения отношения чисел полюсов
2:5, обмотка снабжена третьим трехполюсным переключателем и выполнена из ЗО катушечных групп, по $ последовательно-согласно включенных катушек, причем катушечные группы с номерами 1, 2, 19, 20 включены последовательно-согласно в часть с но- . мером Ч11; катушечные группы с но мерами 3, 4, 16 включены аналогично в часть с номером Ч12; катушечные но оценивается наличие низших пространственных гармоник в кривой МДС
F(x), которые вызывают вибрации и шум при работе асинх1".онного двига- 25 теля, снижают его надежность и уменьшают КПД; — по сложности схемы управления, которая оценивается, числом коммутационных аппаратов и числом rlap Hx 39 контактов; по сложности изготовления обмотки, о которой 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 об,мотки (К,„, К„,„). Из .табл. 2 видно что предлагаеЛ мая обмотка по величине обмоточного коэффициента К и величине момен+ . оь та М не уступает обмотке — прототипу, хотя и отличается числом пар по- 5 люсов при втором включении (P =5).
Отсутствие низших гермоник в кривой МДС и значительно меньшие значения коэффициента дифференциального
-рассеяния позволяет у двигателя с 50 предлагаемой обмоткой значительно ослабит. вибрации и шум, а также потери от паразитных гармоник МДС, что обеспечивает возможность применения предлагаемой обмотки в двигателях любой мощности. Наблюдается увеличение мощности двигателя в приводах постоянной мощности и уменьшение тои коэффициента пропорциональности в формуле момента нагрузки вентиляторного типа (М=К„ 2 ) при одинаковых допустимых значениях индукции в воздушном зазоре (Bg „„, В „) и плотности тока в проводах обмотки, допустимой йо условиям нагрева. При этом за"допустимую нагрузку (M=const или P =const.или М=К q ) принимается
2 м минимальная из двух ее значений, со- 10 ответствующ и разным числам пар полюсов, » «по фильтрующим свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коэффициентов К = — -, 4-=2, 3,... или с поК оь.b
К аь. мощью коэффициента дифференциального о ь рассеивания К =,> (К < j9 } „ Отдель- 20
Д . ог.
Э=z
5 1257766 Ь группы с номерами 5, 17, 18 включе чены в часть с номером Ч32; катушечны аналогично в часть с номерами Ч13; ные группы с номерами 11, 12, 29, 30 катушечные группы с номерами 7, 8, включены аналоги io в часть с номе25 включены аналогично в часть с но- ром ЧЗЗ; первый, второй и третий мером Ч21; катушечные группы с но- g средние выводы третьего переключатемерами 9, !О, 21, 22 включены анало- ля соединены с концами частей с aогично в часть с иоме@бм Ч22; кату- мерами Ч13, Ч31, Ч32 соответственно, шечные группы с номерами б, 23, 24 первый, второй и третий верхние вывключены аналогично в часть с номе- воды третьего переключателя соединером Ч23; катушечные группы с номера- 1О ны с внешними выводами обмотки Ъ, С ми 13, 14, 26 включены аналогично и я соответственно, а три нижних в часть с номером Ч31; катушечные вывода третьего переключателя соедигруппы с номерами 15„ 27, 28 вклю- нены вместе, где&- натуральное число., 6
Таблица 1
5, 17, 18(Ч13) 1, 2, 19, 20(Ч21) 3, 4, 16(Ч12) А»
7, 8, 25(Ч21)
13, 14 26(Ч31) 9, 10 21, 22(Ч22) 6, 23, 24(Ч23) 15, 27, 28(Ч32) 11, 12, 29, 30(ЧЗЗ) Таблица 2, Параметр
Базовая об; мотка .1
Прототип 2
Предлагаемая обмотка. P(, Число пар полюсор, P
30
Число пазов, Схема соединения фаэ
Фаэная зона, град
180
100
120
120.120
Симметрия об- . мотки: по фазам
Симметрична по параллельным ветвям
Симметрична
Аппаратура управления 1 выкл. 2 перекл. 3 перекл.
+1 перекл.
Коэффициент распределения
0 83! 0 837 0 833 0 860
О,?04 . 0,87
1757766
Продолжение таблицы
Прототип 2
Предлагаемая обмотка
Базовая обмотка 1
Параметр! р, Полюсное деление
3,6
7,5
3,0
Шаг обмотки!
0,0
6,0
9,0
Коэффициент укорочения
О, 866 1,0
0>985 0,94
0,951 О
Коэффициент использования
l,0
1,0
1,0
l О
В макс
О, 942
1,0
0,754 1 О
Обмоточный коэффициент, К, .<
0,694
0,817
0,837
0,727
0,793 0,866
О 654
0,607
0 817 т
О, 506
+ Ф
М=В К К
Омакс Ot .i Ьс п
0,56 0,837
0,6
0,866
О 327
А
0,314
О 163
А
0 112
P =М /Р
0,28 0,279
0i30
0,)73
2 62.й
2,43
20 4.3, 12,8
К м=)"! Р
2,24 7 53
2,4
2),8
Отсутствуют
6,9
К у Х
49,5
0,9 2,9
3,2
9,5
П р и м е ч а н и е. В знаменателе приведены данные для обмоткианалога 2..
Низшие гармоники в кривой
МДС
Отсутст- Имеются вуют . (1/S;
7/5 и т.д.) L
l,О 1,0
0,778 1,0
1257766
16
7 17
19 д,12, ЛУ
М 30
Ю,14,АЖ
12 Р7
З,111
Z3.
9 1421 27
g д
24.
Фиг. 2 и2У
tf 27
f5 Ятг 1 П1
Корректор С. Черни
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель А. Кецарнс
Редактор Л. Пчелинская Техреп, Л.Сердюкова
Заказ 5036/54 Тираж 631
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раунская наб., д. 4/5
Л7
1З
1 м
yb гг
28
+ua 3
