Электромашинная совмещенная трехфазно-однофазная обмотка

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение электромагнитных параметров путем увеличения обмоточного коэффициента для полюсности P<SB POS="POST">2</SB>=6 и уменьшения коэффициента дифференциального рассеяния для полюсности P<SB POS="POST">1</SB>=2. Обмотка выполнена в 39 пазах из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с двухслойными концентрическими катушками с шагами по пазам Y<SB POS="POST">NI</SB>=10-2(I-1) для групп второй, шестой, десятой и Y<SB POS="POST">NK</SB>=9-2(K-1) для остальных групп, где I=1-4 и K=1-3 - номера катушек в КГ, 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>=6 от их нулевых точек. Первая фаза содержит группы первую, четвертую, седьмую, десятую, и их катушки включены последовательно в ветви звезд и дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы и ее конец подключен к началам ветвей звезд фазы, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно нечетных. Для двух других одинаковых с первой фаз номера групп чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. В ветвях первой фазы включены для ее групп катушки с номерами K=1 групп первой, седьмой и I=1 - в ветвь первой звезды, K=3 и I=4 - в ветвь второй звезды, а остальные катушки - в дополнительную ветвь. 6 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 11 А1 (s)) 4 Н 02 К 3/28, ) Оrpn1 yд

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г (21) 4281368/24-07 (22) 13.07.87 (46) 15.07.89. Бюл. ¹ 26 (75) В. И. Попов (53) 621. 313. 333. 2.045 ° 58 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 243033, кл. Н 02 К 3/00, 1973 °

Попов В.И.Матричный анализ схем обмоток совмещенных электрических машин. — Электричество, 1984, № 11, с. 36-43.

Попов В.И, и др. Эффективность применения совмещенных обмоток в синхронных машинах с самовозбуждением от третьей гармоники магнитного поля. — Электротехника, 1982, № ll, с. 40-42.

Авторское свидетельство СССР № 1124400, кл. Н 02 К 3/28, 1984. (54) ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ СОВМЕЩЕННАЯ

ТРЕХФАЗНО-ОДНОФАЗНАЯ ОБМОТКА (57) Изобретение относится к электромашиностроению, Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров путем увеличения обмоточного коэффициента для полюсности р =Ь и уменьшения козффиц 1ента дифференциального рассеяния для полюсности р =2. Обмотка выполнена в 39 пазах

Изобретение относится к обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока с двумя раэнополюсными магнитными полями в общем магнитопроводе и может применяться, наприО из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с двухслойными концентрическими катушками с шагами по павам Y ° =10-2(i-1) для групп второй, шестой, десятой и у„„=9

-2(k-!) для остальных групп, где

=1-4; k=1 3 — номера катушек в КГ, оединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами для полюсности р =? и дополнительными

1 однофазными зажимами для полюсности р =6 от их нулевых точек. Первая фа2 за содержит группы первую, четвертую, седьмую; десятую, и их катушки включены последовательно в ветви эвезд и дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы и ее конец подключен к началам ветвей звезд фазы, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно нечетных. Для двух других одинаковых с первой фаз номера групп чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. В ветвях первой фазы включены для ее групп катушки с номерами k=! групп первой, седьмой И i-=1 — в ветвь первой звезды, k=3 и i 4 — в ветвь второй звезды, а остальные катушки — в дополнительную ветвь. 6 ил., 1 табл. (ер, на якоре синхронных машин с системой возбуждения от третьей гармонической поля.

Целью изобретения является улучшение электромагнитных параметров об1494118 мотки путем повышения обмоточного коэффициента для полюсности р =6 и

2 снижения коэффициента дифференциального рассеяния для полюсности р< .

На фиг. I изображена схема предлагаемой обмотки; на фиг ° 2 — схема чередовани11 фазных зон для полюсности р,=2; на фиг.3 — схема соединения фазы; на фиг.4 и 5 — диаграммы сдвига осей катушечных групп для р,=2 и р =6; на фиг.6 — многоугольник ИДС для р<=2.

l

Обмотка (фиг. 1 ) выполнена двухслой-1 5 ной в 39 пазах с номерами от I до

39 из 12 распределенных катушеч- ных групп (с номерами от IГ до 12Ã) с концентрическими катушками с шагами по пазам уд,=10-2(i-l)=10, 8, 6, 4 для групп 2Г, 6Г, IОГ и у„ =9-2(k-1)=

=9, 7, 5 для остальных групп, где

i=1-4; k=1-3 — номера катушек н четырех- и трехкатушечных группах, Обмотка соединена с две параллельные трех- 25 фаэные звезды с трехфазными зажимами

Сl, С2, СЗ для р =2 и дополнительными зажимами 01-02 для р =6 от их нулевых

2 точек. Фаза первая содержит группы

IГ, 4Г, 7Г, IОГ, а для двух других фаз номера групп чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. В ветвях первой фазы включены последовательно для ее катушечных групп кятушки с номерами k=1 групп первой, седьмой и i=1 в ветвь первой звезды, k=3 и

i 4 в нетвь второй звезды, а остальные катушки (k=1 группы четвертой, k=2, i=2,З) — в дополнительную вернь, 4ц начало которой образует зажим фазы и ее конец подключен к началам ветвей звезд фазы (фиг. 3) . Две другие фазы выполнены аналогичным образом. Оси соседних групп смещены на углы, эл. град,: 60 + oC для р, =2 (фиг.4; рБ

l5/q) и 180 + ЗЫ для р =6 (фиг.5), где q=39/12=3,25 — число пазов на полюс и фазу. Векторы ЭДС групп образуют трехфазную симметричную систему для р, =2 и однофаэную систему с тре50 мя ветвями для р =6. На фиг.l верхний ряд стрелок йокаэывает направления трехфазного тока при питании обмотки через Сl, С2, CÇ (р =2), а нижний ряд — направления однофазного тока при питании обмотки через 01-02 (р< 6). ЭДС катушек пропорциональны их коэффициентам укорочения К =

sin(" y„/9 ° 75) H K <=sin(" y„/

/3,25), где 39/4=9,75 и 39/12=3,25 полюсные деления для р =2 и р =6.

ЭДС ветвей фазы (фиг.3) для р<=2 (фиг.4) равны: ветви Cl-01 (0,9927к

» 2 cosy + 0,9992) W» = 2,9782 W ветви Cl -02 (0,7212(1+ 2 cosg) +

+ О, 6007) 4 к 2, 7596 Ик, т. е. они практически одинаковы и их среднее значение равно 2,8689 W», ветви

CI-Cl (0,9927 + 0,9035(1+2 cosa ) +

+ О 9605 + 0 8230(с W„= 5 4808 с W„;

ЭДС фазы равна (5,4808 с + 2,8689)» при числе витков фазы (бс +

+ 3,5) W тогда при с=1,0 получаем

К =8,3497/9,5=0,8789. Для ЭДС фазы, меньшей в 3 раза, получаем (5,4808 с + 2,8689) = 8,3497/Д, от— куда определяем С = 0,36 и К вЂ” 4,8420/5,66=0,8555; при c=0,5 получаем К = 0,8630.

ЭДС цепи О I 02 не зависит от коэффициента с и равна (для р =6) L ((0,9350+0,6631)(1+2 созЗ< ) +

+ 0,9921) W„= 5,6935 W при числе виткон этой цепи, равном 7 W„, и тогда обмоточный коэффициент равен

К, = 5,6935/7=0,8134. Сечение провода катушек дополнительных нетней фаз следует изменять обратно пропорционально коэфициенту с, вследствие

4 чего сохраняЕтся одинаковым для всех пазов коэффициент заполнения медью, Коэффициент с может иметь и другие значения в зависимости от заданной величины трехфазного напряжения, что позволяет согласовывать параметры разнополюсных цепей обмотки, являющихся практически электромагнитно независимыми (поле с р, =2 не наводит

ЭДС на Ol 02, а поле с p =6 не наводит ЭДС на линейных зажимах Cl С2, C3). Но сравнению с известной обмоткой, для которой число пазов равно

39, К0> =0,90 и К « =0,706, предлагаемая обмотка имеет в 0,8134/0,706=

=1,152 раза лучшп" Kîst; ° йа фиг,2 фаэные зоны (для р =2)

1 обозначены как А-Z-В-Х-С-У, их векторы изображены в центре фиг. 6; цифрами от 1 до 39 на фиг.2 и 6 пронумерованы пазы обмотки. Для построения многоугольников ИДС при с= I,О (наружный) и с=0,5 (внутренний) использована вспомогательная треуг< льная

1494 ) 18 сетка, сторона которой принята эа единицу длины. Ilo фиг.6 определяем при с=1,0: К =2514/39 — квадрат сред 1 2 него радиуса пазовых точек; R

63,572444 — квадрат радиуса окруж ности для основной гармонической

МДС, где (6 2+7) 3/39=57/39 — среднее значение тока паза; Ñ = (К /R

1)100 = 1,3991 — коэффициент диффе- 1р ренциального рассеяния, характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой ее ИДС высших и низших гармонических ° При с=0,5 R 2 39

ll37/39; К, = (-, = 0 8630) = 15 о

%» 2 /

=28, 6940 и (» . = 1, 603/, что соответ— ствует обычной дв хслойной обмотке с q=39/(34)= 3,25 при среднем шаге катушек по пазам у« =7. Таким образом, по сравнению с известной обмоткой, для которой С = 2,0-2,57., предлагаемая обмотка имеет значительно меньшее дифференциальное рассеяние, вследствие чего снижается коэффициент 25 нелинейных искажений и улучшается форма кривой выходного напряжения синхронного генератора с такой обмоткой на якоре. зр

Предлагаемая обмотка исследована на якоре синхронных генераторов с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, Она заменяет собой две раздельные обмотки якоря машины: трехфазную основную с полюсностью р, =2 и дополнительную однофазную с полюсностью р =2, подключаемую через блок регулирования возбуждения явнополюсного ротора (полюсные 4р наконечники содержат демпферную обмотку). Вследствие этого упрощается конструкция машины и ее изготовление, снижается расход меди и изоляции на якоре (дополнительная обмотка якоря 45 машины занимает 257 площади паза якоря), повышается эксплуатационная надежность машины. Предлагаемая обмотка позволяет выполнять ее на трехфазные напряжения 400 и 230 Й при 5р одинаковых для каждого напряжения параметрах цепи возбуждения, что достигается изменением коэффициента с .

Такая совмещенная обмотка может применяться также в других типах совме- 55 щенных электрических машин с двумя раэнополюсными магнитными полями в общем магнитопроводе.

Для упрощения изготовления совме— щенной обмотки целесообразно наматывать на шаблоне катушки ветвей фаз непрерывно, что исключает выполнение междукатушечных соединений. Этим обусловлен порядок чередования малых и больших катушечных групп.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Электромашинная совмещенная трехфазно-однофаэная обмотка, например для якоря синхронной машины с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, выполненная в 39 пазах иэ двенадцати катушечных групп с номерами от IГ до 12Г, катушечные группы с номерами 2Г, 6Г, IОГ выполнены из четырех концентрических катушек с шагами по паэам y=10 — 2 (i-l ), остальнье катушечные группы выполнены иэ трех концентрических катушек с шагами по лазам у=9-2(k-l), катушечные группы ложены в 39 пазов с номерами от 1 до 39, причем начала катушечных групп от IГ то 12Г уложены в пазы I 4, 8, 11, 14, 17, 21, 24, 27, 30, 34, 37 соответственно, катушки соединены в две параллельнь е трехфазные звезды и три дополнительные ветви, причем конец каждой дополнительной ветви подключен к точке соединения одноименных фаз звезд, выводы выполнены из нулевых точек эвезд и начал дополнительных ветвей, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно катушек нечетных групп, а номера групп фаз чередуются относительно групп гервой фазы с интервалами в четыре группы для второй фазы и в восемь групп для третьей фазы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров путем повышения обмоточного коэффициента для полюсности р и снижения диффе2 ренциального рассеяния для полюсности

Р, в первую фазу первой звезды включенц,первые катушки катушечных групп

IГ, 7Г, IОГ, в первую фазу второй звезды включены третьи катушки катушечных групп IГ, 4Г, 7Г и четвертая катушка катушечной группы 10Г, в первую дополнительную ветвь включены остальные катушки катушечных групп

IГ; 4Г, 7Г, IОГ, где i= 1, 2, 3, 4;

k= 1, 2, 3.

1494118

Число

ВиткоВ катушек

Номер катушечной

J2 группм

1; 3-5- 7-9; 11 — 12

2;.6; 10

W„

Для групп 4Г, 8Г, 12à — cW< витйов.

И 1Г Ю ЗГ Фl ХГ ЕГ 7Г 6I УГ ИГ 1

1 I 19 л и

) l

fpil

PQ

P =5

23t

Ig

Фиг.1

©Д o og og ooK of o og оД î og оя o ° g о о од

1 Л 8 7 9 f1 И r5 f7 19 2f D ЖZ7гУ Л.Ц _#_ 7 У

Фиаг

7

6

0,9927

0,9035

0,7212

О, 9992

0,9605

0,8230

0,6007

-0,9350

-0,2393

О, 6631

-О, 9921

О 66311

0,2393 J

0,9350

Wg с W

W(W

25.И

01 OZ

Юаг.3! 494118

Х У

4ЬГ 4 ж г

Eil щ 6g

Фаг. 5