Трехфазно-однофазная совмещенная электромагнитная обмотка

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение параметров для каждой полюсности путем увеличения обмоточных коэффициентов. Обмотка выполнена двухслойной при числе пазов 51 из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с концентрическими катушками и соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами для полюсности P<SB POS="POST">1</SB>=2 и дополнительными однофазными зажимами для полюсности P<SB POS="POST">2</SB>=2 от нулевых точек звезд. Первая фаза содержит первую, четвертую, седьмую, десятую КГ, а их катушки включены последовательно в ветви звезд и в дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы, а конец подключен к началам ветвей звезд фазы. Катушки четных КГ включены в ветвях встречно относительно нечетных, а номера катушечных групп для двух других фаз чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. Вторая, шестая, десятая КГ содержат по пять катушек с шагами по пазам Y<SB POS="POST">NI</SB>=14-2(I-1), а остальные КГ - по четыре катушки с Y<SB POS="POST">NK</SB>=13-2(K-1), где I=1-5, K=1-4 - номера катушек в КГ. В ветвях каждой фазы включены для ее КГ катушки : с номерами K=1, I=1 - в ветвь первой звезды, K=4, I=5 - в ветвь второй звезды, а остальные катушки - в дополнительную ветвь. 1 табл., 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (l) 4 " 02 K 3/28

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР

Ъ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ J (21) 4274147/24-07 (22) 01 .07.87 (46) 15.07.89. Бюл. У 26 (75) В.И.Попов (53) 621.313.333 ° 2.045.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 243033, кл. Н 02 К 3/00, 1973.

Попов В.И.Матричный анализ схем обмоток совмещенных электрических машин ° — Электричество, 1984, М 11, с. 36-43.

Авторское свидетельство СССР

У 1053224, кл. Н 02 К 3/27, 1984, (54) ТРЕХФАЗНО-ОДНОФАЗНАЯ СОВМЕЩЕННАЯ

ЗЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА (57) Изобретение относится к электроL1 машиностроению. Цель изобретения улучшение параметров для каждой полюсности путем увеличения обмоточных коэффициентов. Обмотка выполнена двухслойной при числе пазов 51 из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с концентрическими катушками и соединена в две параллельные трехфаэные звезды с трехфазными заИзобретете относится к обмоткам электрических совмещенных макин переменного тока и может применяться, например, в синхронных машинах r системах возбуждения от третьей гармонической попя.

Цель изобретения — улучшение параметров обмотки для каждой полюсности путем повышения обмоточных коэффициентов.

2 жимами для полюсности р =2 и дополни1 тельными однофаэными зажимами для полюсности р =2 от нулевых точек и звезд. Первая фаза содержит первую, четвертую, седьмую, десятую КГ, а их катушки включены последовательно в ветви эвезд и в дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы, а конец подключен к началам ветвей звезд фазы. Катушки четных КГ включе ны в ветвях встречно относительно нечетных, а номера катушечных групп для двух других фаз чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. Вторая, шестая, десятая КГ содержат по пять ка— тушек с шагами по лазам у„; 14

2(i-1), а остальные Кà — по четыре катушки с y„„= 13 — 2(k-l), где

1 — 5, k = 1 — 4 — номера к,"тушек в КГ. В ветвях каждой фазы включены для ее КГ катушки: с номерами

i=1 — в ветвь первой звезды, k=4, i 5 — в ветвь второй звезды, а остальные катушки — в дополнительную ветвь.

1 табл., 6 ил.

На фиг.l иэображеха схема предлагаемой обмотки, на фиг.2 — схема соединения фазы; на фиг.3 и 4 диаграммы сдвига осей катушечных групп для полюсности р, =2 и р2 =6; на фиг.5 — чередование фаэных зон; на фиг.6 — многоугольник МДС для полюсности р1 =2.

Обмотка (фиг ° 1) выполнена двухслойной при числе пазов 51 с номера30

ЭДС отдельных ветвей фазы (см. фиг.2) с учетом угла сдвига осей групп (фиг.3 и 4) равны: для полюсности р, =2 ветвь Cl -0) (0»09995()+

+2 сов <) + 0,9882)))„=3,9829 W ветвь С1-02 f0»7594(1+2 сов ) +

+ 0»8336 + О» 67371 W к = 3, 7826 W„» т.е. они практически одинаковы и их

55.3 14941 ) ми от 1 до 51 из двенадцати катушечных групп (с номерами от IГ до 12Г) с концентрическими катушками с шагами по пазам у„; =14-2(i-l)=)4, 12, 10, 8, 6 для групп 2Г, 6Г, IОГ и уп =13-2(k-I)=13, )1, 9, 7 для остальных групп, где i=l-5; ) =1-4 — номера катушек в пяти- и четырехкатушечных группах. Фазы содержат катушечные )p группы с номерами: фаза первая — IГ, 4Г, 7Г, 10Г, фаза вторая — 5Г, 8Г, 1)Г, 2Г, фаза третья — 9Г, 12Г, ЗГ, 6Г. Обмотка соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными !5 зажимами Cl, С2, CÇ для полюсности р =2 и дополнительными однофазными

1 зажимами 01-02 для полюсности р =6 от нулевых точек звезд. В каждой фазе в ветвях включены последовательно 20 для ее катушечных групп катушки с номерами k=1 и i=l в ветвь первой звезды, k=4 и i=4 5 в ветвь второй звезды, а остальные катушки — в дополнительную ветвь, начало которой обра- 25 зует зажим фазы, а ее конец подключен к началам ветвей эвезд фазы (фиг.2)., причем катушки четных катушечных групп включены в ветвях встречно относительно нечетных. На фиг.l верхний ряд стрелок показывает направления трехфазного тока при питании обмотки через Cl, С2, CÇ (р =2), а нижний ряд — направления однофазного тока при питании обмотки через 01 — 02 (р =б). Оси соседних катушечных групп смещены на углы, эл.град.: 60 + оа для р =2 (фиг.З; м.,=

15/4,25), 180 + 3 о (фиг.4), где

51/12=4,25 — число пазов на полюс и у0 о фазу. Для полюсности р =2 векторы

ЭДС катушечных групп образуют трехфазную симметричную систему, а для полюсности р =6 — однофазную систему с тремя параллельными ветвями. ЭДС 45 катушек пропорциональны их коэффициентам укорочения К вЂ”. в п(Г.у /12,75) и K = sin(ii у /4,25), где 51/12=4,25 и 51/4=12,75 — полюсные деления для р = б ир = 2.

7

4 среднее значение равно 3,8828 W<» ветвь Сl-Сl ((0»97681+0,8952)(1 +

+ 2 cosg ) + 0,9957 + 0»9432) с

W< = 7,5478 х с W„; ЭДС фазы равна (7,5478 с + 3,8828) W< hpv числе витков фазы (Я.с + 4,5) и при с = 1,0 получаем ЭДС равной 11,4306 W„ а

ОбмОтОчный кОэффициент равен Коь — 11,4306/12,5=0,9144; для полюснос ти р =6 ЭДС цепи 01-02 равна

j(0,9957+0,5264) (1+2 cos Зс).) +

+ 0,8952 + 0»1838 + 0»798()1 W„

=6,3915 W при числе витков 9 W„а обмоточный коэффициент равен К

6, 3915 /9=0, 7102.

Если при С=I,О для полюсности р — — 2 принять ЭДС равной 400(380)В, то для ЭДС 230(220)В получаем (7,5478.с + 3,8828) W „ = 7 5478 W„/IIÇ откуда находим С = 0,36 и Ко„ = — 6,60/7,38=0,8943. При этом параметры цепи для полюсности р =6 остают2 ся неизменными, а сечен е провода катушек дополнительной ветви изменяется обратно пропорционально коэффициенту С, вследствие чего все пазы имеют одинаковый коэффициент заполнения медью. Значения коэффициента С могут быть и другими.

На фиг.5 и 6 номера пазов обозначены цифрами от 1 до 51, фазные зоны обмотки обозначены как -Z-В-Х-С-Y их векторы изображены на фиг.б в центре, П ри построении многоугольника ) ЦС (фиг.б) использована вспомогятельная треугольная сетка, сторона которой. изображает вектор тока фазной зоны одного слоя паза и принята за единицу длины; кружочками на фиг.5 отмечены пазы со сторонами катушек дополнительных ветвей фаз, которые обтекаются двойным значением тока для полюсности р, =2 (см.фиг.2).

По наружному многоугольнику (фиг.б) при C=l 0 определяем: квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника R) =6123/51; квадрат радиуса окружности, соответствующей основной гармонической ))ДС с обмоточным коэффициентом К = 0,9)44, R

51 /5

=(- ° 0,9144 ° --- ) = 119,13386, 2я 51 где (8. 2+9) 3/51=75/51 — среднее значение тока паза (в каждой фазе 8 катушек дополнительной ветви обтекаются двойным током, а 9 катушек ветвей звезд обтекаются вдвойне меньшим током); коэффициент дифференциального

5

1494 ) рассеяния = ((К,/К ) I),10

0,77647. характеризует процентное содержание висших (и низших) гармонических в кривой 1111С обмотки по прото5 типу. При значении коэффициента С=

0,5, что соответствует обычной двухслойной обмотке с шагом катушек у

- п

=10, многоугольник )ЯС изображен аа фиг.6 пунктирными линиями и для него 10 получаем: К =2751/51; К = ((5) /2) х х 0,9008) =-53,461037, где Конг =

О, 9008 лри С=0,5; Одг =0,8991/.

Таким образом, предлагаемая обмотка (при С=),0) имеет лучший коэффициент дифференциального рассеяния, чем обычная двухслойная обмотка при том же среднем шаге катушек по пазам.

По сравнению с обмоткой по прототипу, для которой К =0,846; К =0,589, 20 предлагаемая обмотка имеет более высокие значения обмоточных коэффициентов: в 0,9!44/0,846=1,081 раза выше для р, =2 и в 0,7102/0,589=1,2) раза выше для р =6. 25

Предлагаемая обмотка может приме— няться, например, на якоре синхронных машин с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля. Она заменяет собой две раэдель- 30

slee обмотки якоря машины. трехфазную основную с полюсностью р =2, работающую на генераторную нагрузку, и дополнительную однофазную с полюсностью р =6, подключенную через блок регулирования возбуждения с вентилями к обмотке возбуждения ротора (с демпферной обмоткой на полюсных наконечниках явнополюсного ротора). Это способствует упрощению конструкции и 40 технологии изготовления машины, уменьшению расхода меди и изоляции пазов якоря, повышению эксплуатационной надежности.

Для упрощения изготовления совме- 45 щенной обмотки путем уменьшения числа междукатушечных. соединений целесообразно ветви фаэ наматывать на шаблоне непрерывно, используя разные шаблоны для намотки катушек )разных 50 ветвей фаз.

Ф о р м у л а и з î б р е т е н и я

Трехфазно-однофазная совмещенная электромашинная обмотка, например для синхронной машины с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, выполненная в 51-м пазу из двенадцати катушечных групп с номерами от IГ до 12Г, состоящих из концентрических катушек, катушки соединены в две параллельные трехфазные звезды и три дополнительные ветви, причем конец каждой дополнительной ветви подключен к точке соединения одноименных Ааэ звезд, выводы выполнены иэ нулЕвых точек звезд и начал дополнительных ветвей, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно катушек нечетных групп, а номера групп фаз чередуются относительно групп первой фазы с интервалами в четыре группы для фазы второй и в восемь групп для фазы третьей, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров для каждой полюсности путем повышения обмоточных коэффициентов, катушечные группы с номерами 2Г, 6Г, IOI выполнены из пяти концентрических катушек с шагами по павам у = )4 — 2(i-l), остальные катушечные группы выполнены из четырех концентрических катушек с шагами по лазам v=)3-2(k-l), катушечные группы уложены в 51 паз с номерами от I до 51, причем начала катушечных групп от II до 12Г уложены в пазы I, 5, IO. 14, 18, 22, 27, 31, 35, 39, 44, 48 соответственно, в первую фазу первой звезды включены . первые катушки катушечных групп IГ, 4Г, 7Г, IОГ, в первую фазу второй звезды включены четвертые катушки тех же катушечных групп и пятая катушка катушечной группы IОГ, в первую дополнительную ветвь HKëþ÷åíû остальные катушки тех же катушечных групп, где i=1, 2, 3, 4, 5; )с I 2, 3, 4 номера катушек.

1494117

Номер кал тушечной

Число витков катушек г 2

)6 группы

1Г, ЗГ, 4Г, 5Г, 7Г, 8Г, 9Г, 11Г, 12Г с4 к

1 1 к

2Г, 6Г, 1 ОГ

Фl If К Ю Sf бГ fl 81 K 6f fff

All . 1

gf 02

Фи8.8

13

Il

7

l4

l2

0,9995

0,9768

0,8952

0,7594

0,9882

0,9957

0,9432

0,8336

0,6737

-0,9957

-О, 79801

-О, 1838 7

0,5264

-0,8952

-0,9618)

-0,5264 j

0,1838

0,7980 ) !

У! Ер

Д

Фиг.4

1494117

ooA oo Z ооВ оof ooC oo g oog ooZ oog ooo К ooof oog оДЯо@ Яоо goo g oo goo фоо оо Я оо goo goo goo До

У Ю Х 7 9 11 Ц t5 1 6 г1 И 25 г7 гд Я .У М л зУ 41 и 45 47 и Я юг. 5

Тираж 646

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ."Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор И.Рыбченко

Заказ 4123/51

Я 27

Фиг. б

Составитель А.Кецарис

Техред Л.Олийнык Корректор M.Васильева