Трехфазная несимметричная электромашинная обмотка

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - упрощение конструкции и изготовления, а также уменьшение потерь в меди. Обмотка для совмещенных электрических машин с числами пар полюсов полей P<SB POS="POST">1</SB>/P<SB POS="POST">2</SB> = 1/3 выполнена с полюсностью P<SB POS="POST">2</SB>=3 в Z=48 пазах из 6P<SB POS="POST">2</SB>=18 катушечных групп с концентрическими катушками, с номерами групп 1+3<SB POS="POST">к</SB> в первой фазе, 3+3<SB POS="POST">к</SB> во второй фазе, 5+3<SB POS="POST">к</SB> в третьей фазе, включенных последовательно в пазах при встречном включении четных групп относительно нечетных, где K = 0,12,..., (2P<SB POS="POST">2</SB>-1=5). Группы шестая, двенадцатая, восемнадцатая содержат одну однослойную катушку с шагом по пазам Y<SB POS="POST">N</SB>=7 и числом витков 2W<SB POS="POST">K</SB> и их оси смещены относительно осей двух групп по обе стороны от каждой из них на угол 3α, где α=360°/Z=7,5°. Все остальные группы содержат две катушки с шагами по пазам Y<SB POS="POST">N</SB>=7 и 5 для нечетных групп и Y<SB POS="POST">N</SB>=8 и 6 для остальных четных групп и их оси смещены относительно друг друга на угол 2,5α. Для групп третьей, девятой, пятнадцатой однослойная наружная и двухслойная внутренняя катушка содержат соответственно 2W<SB POS="POST">K</SB> и W<SB POS="POST">K</SB> витков, а для остальных нечетных групп обе двуслойные катушки содержат по W<SB POS="POST">K</SB> витков. Для остальных четных групп двуслойная наружная и однослойная внутреняя катушки содержат соответственно W<SB POS="POST">K</SB> и 2W<SB POS="POST">K</SB> витков. Пазы с номерами 3, 16, 19, 32, 35, 48 содержат W<SB POS="POST">K</SB> витков и заполнены обмоткой наполовину. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 02 К 3 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4317829/24-07 (22) 20.10,87 (46) 30.08.89. Бюл. Р 32 (75) В.И. Попов (53) 621.313.333,2.045,58(088;8) (56) Копылов И.П, и др, Проектирование электрических машин/Учебное пособие для вузов. М,: Энергия> 1980.

Попов В,И, Электромашинные совмещенные преобразователи частоты.

М, Энергия, 1980, Попов В.И.. Матричный анализ схем обмоток совмещенных электрических машин. — Электричество, 1984, 11- 11, с. 36-43, Лившиц-Гарик M. Обмотки машин переменного тока/Перев. с англ.

M.-JI.: ГЭИ, 1959, с. 254.

ÄÄSUÄÄ 3504737 (54) ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения упрощение конструкции и изготовления, а также уменьшение потерь в меди. Обмотка для совмещенных электрических машин с числами пар полюсов полей р /р =1/3 выполнена с полюснос1 тью р =3 в z=48 пазах из бр =18 кату1 2 шечных групп с концентрическими катушками, с номерами групп !+3k в первой фазе, 3+3k во второй фазе, 5+3k в третьей фазе, включенных последовательно в пазах при встречном включении четных групп относительно нечетных, где 1 =0,1,2,...,(2р -1=5).

Группы шестая, двенадцатая, восем1,504737

HQpIlATBH содержат одну однослойную катушку с шагом по пазам у =7 и чис- п лом витков 2w и их оси смещены отк носительно осей двух групп по обе стороны от каждой из них на угол Зс

5 о р

Р где а =360 /z=7,5 . Все остальные группы содержат дне катушки с шагами по пазам у =7 и 5 для нечетных групп и у„=8 и 6 для остальных четных групп и их оси смещены относительно друг друга на угол 2,5e, Для групп третьей, девятой, пятнадцатой одnослойHая наружная и двухслойная внутренняя катушки содержат соответственно 2ъ и ы витков, а для остальных нечетных групп обе двуслой- ные катушки содержат по w витков.

Для остальных четных групп днуслойная наружная и однослойная внутренняя катушки содержат соответственно

w и 2.;„ витков, Пазы с номерами

3,16,19,32,35,48 содержат w витков и заполнены обмоткой наполовину, 6 »л.

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к обмоткам электрических машин переменного тока 20

1 с двумя разнополюсными магнитными полями н обц1ем магнитопроводе, и может быть использовано„ например, B одномашинных преобразонлтелях частоты и числа фаз. 2, Цель изобретения — упрощен»е конструкции обмотки и ее изготовления, а также уменьшение потерь н меди и улучшение электромагнитных нараметНа фиг. 1 изображена схема предлагае — 30 мой обмотки; на фиг. 2 — чередование фазных з он п р едлаг аемой обмотки; на фиг . 3 чередование фазных зон известной днух— слойной обмотки;на фиг.4 — векторная диаграмма ЭДС предлагаемой обмотки для полюсности р<=5; на фиг.5 — многоугольник NgC предлагаемой обмотки; нл фиг, 6 — многоугольник к!ДС изве— стной днухслойной обмотки, Обмотка (фиг.1) выго:!иена трехфлз- q0 ной kkp(»ììeòð»÷íoé с полюсностью р =3 í z=48 с номерами от до 48 пазах из бр =18 катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г, Первая фаз, содержит группы 1Г,4Г,7Г,!ОГ,13Г,16Г,, „. вторая фаза — группы ЗГ,6Г,9Г,12Г, 15Г и 18Г, третья фаза — группы 5Г, 8Г,11Г,14Г,17Г и 2Г, соединенные в фазах последовательно при встречном включении четных групп огнос»тельно нечетных, Зажимы начал фаз выполнены от начал групп 1Г,ЗГ и 5Г и обозначены как C1,С2 и CÇ. фазы соед»иены н звезду (фиг.!), но допускается и соединение в треугольник, Группы 6Г, 12Г и 18Г содержат oníó однослойную катушку с шагом по паз 1м равным у =7, и числом ниткон,ранным 2wÄ, при этом их оси смещены còíoñ»òåëüío двух соседних групп по обе стороны от каждой из них на угол ЗЫ, где с!=;60 /z=7,5 . Все остальные группы содержат дне ко»центр»ческие клтушки с шагами по пазам, разными у„=7 и у -.=5, для нечетных гру-пп и с шагами по лазам равными у =8 и у =6 для 9 - и остальных четных групп, при этом их ос» смещены относительно друг друга на угол 2, 53= Ы . Для групп ЗГ,9Г и 15Г однослойная нару-,кная и двухслойная внутр нняя катушки содержат соответственно 2н к и к витков, а для остальных нечетных групп обе двух— слойные катушк» содержат по ч внтк кон ° Для остагьных четных групп (кроме 6Г, 16Г и 18Г) двухслойная наружная и однослойная внутренняя катушки содержат соответственно ък, и

2v, к витков. Пазы с номерами 3, 16,19,32,35 и 48 содержат ы .витков и заполнены обмоткой »аполонину (на ф»г,2 эти пазы заштрихованы ), Обмотка (фиг.1) работает следую— ц»м образом.

Стрелки .à =:фиг.1 показывают направления трехфазного тока при питании обмотки через С1,C2 » C3 (p =3)

/ и »м соответствуют чередонан»е фазных зон, обозначенных на фиг.2 (как и на фиг,З) через A-Z-В-Х-С-У, Векторы токов зон »зображепы н центре фиг.5 и ф»г,6, ЭДС катушечных групп пропорциональны коэффициентам укорочения их катушек и для полюсности р =3 (с по 1 люсным делением 48/6=-.8) равны:

2sin(!! 7/16)=.1,96!6 — для групп 6Г, 12Г и 18Г (у„ =7 при 2ът. витках);

2sin(1! 7/16)+sin.(7! 5/16(=2 7930

) для групп ЗГ, 9Г и 15Г (у„=7 и у„=5 при ?w и w витках),, sin(1(7/16)+

S a+b+c=72, 9103;

А (а +b +с )/6=295,3291;

В= ()С

295 3265;

0 ГА+В=24,3034;

/6=

15047

+sip (7! 5/16) =1,8123 — для остальных нечетных групп (у„=7 и у„=5 при ч витках); з п (Р 8/16)+2s in (g 6/16) =

2,8478 — для остальных четных грутш (y„=8 H уп=б при w и 2ын BHFKax)

На фиг,4 показано деление окружности на z=48 частей (Ы=7,5 ) и изображены векторы ЭДС групп для полюсности р =3, которой соответствуют 10 углы г= с р г7,5 3=22;5 и /д=о(р =

=2,5 7,5 3=56,25 (в электрических градусах), Дпя первой фазы группам !

Г, 7Г и 13Г (смещенным относительно друг друга для р =3 на углы н 15

lQ.=16 ° 7,5 ° 3 =360 ) соответствует

0 7 . вектбр 01, равный 3 1,8123=5,4369, а группам 4Г, 10Г и 16Г (также смещенным на 360 электрических градусов) соответствует вектор 04, равный 3 2,8478=8,5434, Так как линии

01 и 04 смещены на угол 3c(=3

«56,25=168,75О, то ЭДС первой фазы определяется вектором ОА, равным (по теореме косинусов) Е =13,9163, а угол g(по теореме синусов) равен "=4,37 . Для второй фазы вектор 03 соответствует группам ЗГ, 9Г и 15Г ! и равен 3i2,7930=8,3790, вектор 06группам 6Г,12Г и 18Г и равен 3 ° 30 1,9616=5,8848, а ЭДС фазы определяется вектором ОВ и равна Е =8,3790+

+5,8848=14,2638, Для третьей фазы (аналогично первой фазе) вектор 05 соответствует группам 5Г,11Г и 17Г и равен 3 1,8123=5,4369, вектор

02 — группам 2Г, 8Г и 14Г и равен

3 2,8478=8,5434, ЭДС фазы равна

Ес=13,9163, а у=4,37 . На фиг,4 углы сдвига векторов ЭДС фаз равны р О

=Ц вс=2с(+11,25 4 37 о 119 37 и

=Зо(.2-2 11,25 +2 4,37 =121,24

Среднее значение обмоточного коэффициента и шага катушек по лазам равны

К, = (2 13,9163+14,2638)/45=0,9355 и 45

Y„ р = f(7+5)6+8 6+6 12+7 12+5 33/45=

29Г/45=4,467 (использовано 45 пазов из, 48).Линейные ЭДС обмотки (фиг, 1) равны (по теореме косинусов) а=Ь=24,3287

3 и с=24,2529 и коэффициент K „ с несимметрии дляних определяются по формулам

37 6

Е= А-В=О 051"

Ф !

К. „, =(Е/?)) 100=0, 2102.

Для инне тной двухслойной обмотки при р =3; z=48; у,=7 и чередовании фазных зон, изображенных на фиг.3, (по ряду 323233332) аналогичными ресчетами получаем: линейные

ЭДС равны а=25,6883; Ь=с=25,8927;

Если рассматривать обмотку .(фиг,l) в поле с полюсностью р,=! (н совмещенном магнитопроводе с р„/р =1/3), то для этой полюсности нечетные группы первой фазы смещены на углы в

1бс(=120 (для групп 1Г,7Г и 13Г), на такие же углы смещены и четные группы 4Г, 10Г и 16Г и, следовательно, сумма их ЭДС д Е„ от поля с полюсностью р, =1 ранна dE„=0, то же самое имеет место и для двух других фаз, Таким образом, обмотка (фиг,l) не имеет нзаимоиндуктинной связи с полем полюсности р =1, в то время как для известной обмотки такая снязь имеется и для нее дЕ, О (состанляет до 7-10K от ЭДС фазы основной полюсности), вследствие чего увеличиваются потери н меди от уравнительных токов.

Качество предлагаемой обмотки оценивают коэффициентом 6 дифференциального рассеяния, характеризующим.. процентное содержание высших и низших гармонических и кривой ее МДС. Коэффициент g определяются по многоугольнику МДС, для построения которого используют вспомогательную треугольную сетку, принимая ее сторону за единицу длины (фиг.5 и фиг.б).

По фиг.5 для предлагаемой обмотки (фиг.l) определяют: ! 2

R = —, R .=20,4375 — квадрат среднего радиуса пазовых точек (i=1-48);

R =(z - К -/р .ri) =(45 0,9355/31i g

=!9>95126 — квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС (z =45 — число заполненных пазов);

Ь„=((К /R) -lj.!00=2,43Д .

Япя известной; двухслойной обмотки (фиг,3) по фиг.б определяют

R5= 23,25>

R = (48 О, 9320/3 п } =-22,53056;

6 =3 193Z.!

504737

Таким образом, предлагаемая обмотка проще конструктивно и в изготовлении, чем известная двухслойная обмотка, а также превосходит ее по

=-лектромагнитным параметрам: имеет меньшие значения коэффициента К „„ (в 0,527/0,210 -2,51 раза и коэффициента б„,(B 3,193/2,437=1,3! раза), имеет лучшее использование

10 меди из-за меньшего значения шага у (в 0,9355 ° 7/0,9320 6,467=1,09 раза), в ней отсутствуют потери в меди от ЭДС взаимоиндукции поля с полюсностью р,= l (3Г =0) .

4Предлагаемая обмотка исполу.зована в асинхронных одноимашинных -.,реобразователях частоты, для которых статор имеет 48 пазов. Такой преобразователь (на мощности 8,0; 16„0; 24,0;

30 0 и 40,0 кВт) содержит на статоре две раздельные трехфазные обмотки двигательную с полюсностью р„ =-1 H генераторную с полюсностью р =З, а на роторе с контактными кольцами -- одну фазную обмотку совмещенного типа„

Использование предлагаемой обмотки упрощает конструкцию с"Bòoðÿ и его изготовление, уменьшает расход меди и пазовой изоляции на статоре, улу шает электромагнитные параметры путем снижения коэффициента несимметзи пав пряженчй фаэ и уменшения дифференциального рассеяния и устраняет по-.ери в меди обмотки от ураBíèòåëüíüæ

35 токов, обусловленных ЭДС азаимзилдукции от поля с р „=1, Кроме того пред-лагаемая обмотка может использоьат ся и в других типах совмещенных э« I рических машин.

hQ

О о р м yл а и з о б р е т е н и я

Трехфазная несимметричная электро,ашинная обмотка для совмещенной элекэлектрической машины с числами пар полюсов полей р „/р =1/3, выполненная п 8 пазах с номерами от 1 до 48 иэ

6р =18 катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г, содержащая группы с номерами 1+3, в первой фазе, 3+3 „— во второй ф- 5+3 — в третьей фазе, соединенные в каждой фазе после-;овательно при встречном включении

;етных групп относительно нечетных и с выводами фаз из начал групп 1Г, ЗГ, 5 Ã и 16Г, !8Г,. 2Г, о т л и ч а ющ а я с я тем,, то, с целью упрощения конструкции и изготовления, также уменьшения потерь меди и улучшения электромагнитных парамет-!

>он„. группы 6Г,!2Г, 18Г содержат и -> одну катушку с шагом по лазам у.„="7, а г>с" остальные -,ðóïïû содержат две концентрические катушки с шагами по лазам у †-7 и 5 для нечетных групп и

Г у =8 и 6 — д.. я остальнь> х четных групп„

- я>

:ру: и, катушки групп 1::,2Г„ЗГ,4Г,5Г, 6Г, содержат соответственно числа

«иTKÎB t7 и ъ,„ 4> H 2b 2ч и с

Ф к к > и 2ст ы и >, 2 „и их начальные ..тороны уложены соответственно в пазы с номерами 1 и 2,, 3 и 4, 6 и 7, 8и

9, ll и 12, 14, причем указанные числа витков и укладка катушек повторяотся для групп 7Г,8Г,9Г,10Г, 11Г, !

2> со смешением пазов на 16 номеров, и, =я групп 13Г, 14Г, 15Г,16Г,17Г, 18à — со смещением пазов на 32 номера, -де k=0,1,2,,;,,2р 1, 1504737

9Е 47 Ф8

f8 17

Заказ 5262/53 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Р

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

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

29

Ю Ф5

5 ФЕ

Составитель А, Кецарис

РедактоР А. Ревин ТехРед А.Кравчук Корректор Л.Бескид

32

zr