Трехфазно-однофазная совмещенная якорная обмотка

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является расширение области применения путем выполнения обмотки в 57 пазах, а также улучшение параметров путем повышения обмоточных коэффициентов. Обмотка выполнена из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с двухслойными 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>=6 от нулевых точек звезды. Фаза первая содержит КГ первую, четвертую, седьмую, десятую и их катушки включены последовательно в ветви звезд и в дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы для полюсности P<SB POS="POST">1</SB> и конец подключен к началам ветвей звезд фазы. Катушки четных КГ включены в ветвях встречно относительно нечетных, а для двух других фаз номера КГ чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. КГ вторая, шестая, десятая содержат по четыре катушки с шагами по пазам Y<SB POS="POST">NI</SB>=13-2(I-1), а остальные КГ - по пять катушек с Y<SB POS="POST">NK</SB>=14-2(K-1), где I=1-4 и K=1-5 - номера катушек в КГ. В ветвях каждой фазы включены для ее КГ катушки с номерами K=1 и I=1, 2- в ветвь первой звезды, K=4, 5 и I=4 - в ветвь второй звезды, а остальные катушки - в дополнительную ветвь. 6 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (l l) (gl) 4 Н 02 К 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На фиг. l изображена схема предлагаемой обмотки; на фиг.2 — упрощенная схема соединений ее фазы 01 на фиг.3 и 4 — диаграммы сдвига осей катушечных групп для полюсности р,=2 (фиг.3) и р =6 (фиг.4); на фиг.5 и 6 — чере-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4291493/24-07 (22) 28.07.87 (46) 15.07.89. Бюл. М 26 (75) В.И.Попов (53) 621.313.333.2.045.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 224433003333, 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

Ф 1124400, кл. Н 02 К 3/28, 1984. (54) ТРЕХФАЗНО-ОДНОФАЗНАЯ СОВМЕЩЕННАЯ ЯКОРНАЯ ОБМОТКА (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является расширение области применения путем выполнения обмотки в 57 пазах, а также улучшение параметров путем повышения обмоточных коэффициентов, Обмотка выполнена из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с двухслойными концентрическими катушками и соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфаэИзобретение относится к якорным обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока и может применяться, например, в с инхронных манинах с системой возбуждения от третьей гармонической поля.

Целью изобретения является расширение области применения обмотки путем выполнения в 57 пазах, а также о

2 ными зажимами для полюсности р< =2 и дополнительными однофазными зажимами для полюсности р =6 от нулевых точек звезды. Фаза первая содержит КГ первую, четвертую, седьмую, десятую и их ка-ушки включены последовательно в ветви эвезд и в дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы для полюсности р< и конец подключен к началам ветвей эвезд фазы.

Катушки четных КГ включены в ветвях встречно относительно нечетных, а для двух других фаз номера КГ чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. КГ вторая, шестая, десятая содержат по четыре катушки с шагами по паэам v„

=13-2(i-l), а остальные Кà — по пять катушек с у„„ =14-2(k-l ),,где i=1-4 и k=1-5 — номера катушек в КГ. В ветвях каждой фазы включены для ее КГ катушки с номерами k=1 и i=1 2 — в ветвь первой звезды, k=4 5 и i =4 е в ветвь второй звезды, а остальные катушки — в дополнительную ветвь.

6 ил., 1 табл. улучшение параметров путем увеличения обмоточных коэффициентов.

1494120 дования фазных зон и многоугольник

МДС для полюсности р<=2.

Обмотка (фиг.1) выполнена двух-. слойной в 57 пазах с номерами от 1

5 до 57 из двенадцати катушечных групп (с номерами от 1Г до 12Г) с концентрическими катушками с пазами y„; =

=*13-2(i-l) 13,11,9,7 для групп 2Г, 6Г, 10Г и yï„ = 14-2(k»1)=14, 12, 10, 8, 6 для остальных групп, где i=1-4 и k=1-5 - номера катушек в четырехи пятикатушечных группах ° Она соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами Cl, С2, 15

С3 для р =2 и дополнительными однофаэными зажимами 01-02 для р2=6 от нулевых точек звезд. Фаза первая содержит группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г и их катушки включены последовательно в ветви звезд и в дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы для р =2 и ее конец подключен к нача1 лам ветвей звезд фазы (фиг.2): катушки с номерами k=1 и i=1,2 — в ветвь первой звезды, с номерами k=4,5 и

i 4 — в ветвь второй звезды, k=2 3 и

i 3 — в дополнительную ветвь, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно нечетных.

Для двух других аналогичным образом выполненных фаз номера групп чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп.

На фиг.l верхний ряд стрелок показы35 вает направления трехфазного тока при питании обмотки через C l С2, С3 (р =2), а нижний ряд — направления

I однофазного тока при питании обмотки через Ol "02 (р =6) . Оси соседних о 4g катушечных групп смещены на углы о (в эл. рад.):60 + с4 для р, =2 (фиг.З, оС =154 / ) и 180 + 3 для р 6 (фиг.4), где cj=57/12=4,75 чйсло пазов на полюс и фазу. Вектора 45

ЭДС катушечных групп образуют трех- . фазную симметричную систему для р, 2 и однофаэную систему с тремя ветвями для p =6. ЭДС катушек пропорциональны

"" коэффициентам укорочен К32= . 60

sin(s, уя Х14,25) и K 6= sin(у„/

/4,75), где 57/4 14,25 и 57/12=4,75 полюсные деления для р. =2 и р =6

2 (см. таблицу) .

ЭДС ветвей фазы (фиг. 2) с учетом углов сдвига осей катушечных групп (фиг. 3) для полюсности р, =2 равны: ветви Сl -01 — (О, 9996 ° (1+2 cosa )+

+ 0,9905 + Ою 93653 W к = 4ю9228 W„â ветви Сl -02 — P(0,7719 + 0,6142)(1+

+ 2 созр1,) + 0,6973)W„= 4э8514 1)к, т.е. они практически одлнаковы и их среднее значение равно 4,8871 WK, ветви Cl-Cl — ((0,9694 + 0,8923) (1+

+ 2 cosy) + 0,8372) с W,= =6,4166 с W„.

ЭДС фазы равна (6,4166 с + 4,8871)М„ при числе витков в фазе равном (7 с + 6) W è при c=1,0 получаем

ЭДС фазы равной 11,3037 W „ и обмоточный коэффициент К =11,3037/13=

0,8695. Для ЭДС фазы в - Т раза меньшей получаем (6,4166 с +

+ 4,8871) = 11,3037/ 7, откуда находим с=0,25 и К = 6,4913/7,75=

=0,8376; при c=0,5 получаем К =

0,8522. о

ЭДС цепи 01 -02 для полюсности р =6 не зависит от коэффициента с и и равна ((0,9966 + 0,4759 + 0,9158) (1+

+2 cos3<) + 0,9158 + 0,4759 +

+ 0,7357) W „= 9,2272 W „при числе витков цепи 01-02 равном 12 W, а обмоточный коэффициент равен Ко =

9,2272/12=0,7689.

При изменении коэффициента с обратно пропорционально ему следует изменять сечение провода катушек дополнительных ветвей фаз, что обеспечивает дЛя всех пазов одинаковый коэффициент заполнения медью. При этом параметры цепи Ol 02 для р2=6 остаются неизменными, причем коэффициент с может иметь и другие значения.

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет электромагнитно независимые раэнополюсные цепи (поле с р,=2 не наводит ЭДС на зажимах 01-02, а поле с р =6 не наводит ЭДС на линейных

2 зажимах С1, С2, СЗ) и может применяться на различные трехфазные напряжения при неизменных параметрах цепи 01—

02 для полюсности р =6. По сравнению с известной обмоткой, для которой

К « =0,90 и К s< = 0,706, предлагаемая обмотка имеет расширенную область применения, так как выполняется в 57 пазах, а также более высокие значения обмоточных коэффициентов.

На фиг.5 и 6 пронумерованы пазы обмотки 1-57, на фиг,5 фазные зоны

С обозначены для р„=2 как А-Z-В-Х-С-У, а кружочками отмечены пазы, в которых расположены стороны катушек дополнительных ветвей фаз, обтекаемых двойным значением тока; среднее значение

1494120 е

Формула изобретения тока паза равно (7 ° 2+12) 3/57=78/57.

На фиг.6 при построении многоугольника МДС использована вспомогательная треугольная сетка, сторона котор и изображает вектор тока фаэной эоо" т ны для одного слоя паза и ее сторона принята за единицу длины. По многоугольнику МДС для с=) (наружный многоугольник) определяем: квадрат среднего радиуса пазовых точек R z=

6744/57; квадрат радиуса окружносс ти, соответствующей основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом к = 0,3695, R =(--, -- 0 8695 ---) =

57 78

oez 2 2) 57 — 1)6,51145; коэффициент дифференциального рассеяния, характеризующий процентное содержание высших и низших гармонических в кривой МДС обмотки

7 2. с

В б = (R /Rz — ))100=1 54861. При коэффициенте с=0,5 многоугольник МДС построен на фиг.6 и нктирными линиями и по нему определяем: R =3435/57 ,2

)z

Э

Е = (- - 0,8522) = 59, 76)581 и

0,8393 .

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет значительно меньшие значения коэффициента 6, чем известная об- 30 мотка при 39 пазах.

Предлагаемая обмотка может использоваться, например, на якоре синхронных машин с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного по35 ля. Она заменяет собой на якоре две раздельные обмотки машины: основную трехфазную с полюсностью р =2 и

1 дополнительную однофазную с полюсностью р =6, подключаемую к обмотке возбуждения ротора через блок регулирования возбуждения с вентилями (явнополюсный ротор имеет демпферную обмотку на полюсных наконечниках).

Применение такой совмещенной обмотки 45 в генераторах позволяет упростить конструкцию машины и ее изготовление; уменьшить на якоре расход меди и изоляции; снизить превышения температуры на якоре; улучшить форму кривой 50 выходного напряжения (из-за снижения коэффициента G)g ); повысигь эксплуатационную надежность машины.

Трехфазно-однофазная совмещенная якорная обмотка, например для синхр«ной машины с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, выполненная из двенадцати катушечных групп с номерами от )Г до

12Г, состоящих из концентрических катушек, катушки соединейы в две параллельные трехфазные звезды и три дополнительные ветви, причем конец каждой дополнительной ветви подключен, к точке соединения одноименных фаэ звезды, выводы выполнены из нулевых точек звезд и начал дополнительных ветвей, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно катушек нечетных групп, а номера групп фаэ чередуются относительно групп первой фазы с интервалами в четыре группы для второй фазы и в восемь групп для третьей фазы, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения путем выполнения в 57 пазах, а также улучшения параметров путем увеличения обмоточных коэффициентов, катушечные группы с номерами 2Г, 6Г, 10Г выполнены иэ четырех концентрических катушек с шагами по паэам у=)3-2(i-)), остальные катушечные группы выполнены из пяти концентрических катушек с шагами по пазам у=)4-2(k-i), катушечные группы уложены в 57 пазов с номерами от 1 до 57, причем начала катушечных групп от ll" до 121 уложены в пазы

1, 6, 10, 15, 20, 25, 29, 34, 39, 44, 48, 53 соответственно, в первую фазу первой звезды включены первые катушки катушечных групп 1Г, 4Г, 7Г, !ОГ и вторая катушка катушечной группы !

ОГ, в первую фазу второй звезды включены четвертые катушки катушечных групп )Г, 4Г, 7Г, 10Г и пятые катушки катушечных групп 1Г, 4Г, 7Г, в первую дополнительную ветвь включены остальные катушки катушечных групп

l Г, 4Г, 7Г, 10Г, где i= 1, 2, 3, 4, k 1, 2, 3, 4, 5.

14941 20

Число витков катушек .Ь

1 к с W, с WK

Номера катушечных групп

1Г, ЗГ, 4Г, 14

5Г, 7Г, 8Г, 12

9Г, 11Г, 12 Г 10

6

13

ll

0,9996

0,9694

0,8923

0,7719

0,6142

0,9905

0,9365

0,8372

0,6973

-0,9966

-0,73571

-u, 1646J

0,47591

0,9158)

-0,9158 1

-0,47593

0,1646

0,7357

14941 20

N Л О 51