Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 3 и 8 пар полюсов

 

Изобретение относится к электромашиностроению , а именно к электрическим машинам , и может найти применение в асинхронных электродвигателях со ступенчатым регулированием угловой скорости путем переключения числа пар полюсов статорной обмотки. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей . С этой целью предложено выполнить обмотку из 144 катушечных групп, включенных последовательно в девять частей обмотки А1.А2, A3, 81, В2, 83, С12, С2, СЗ и двух трехполюсных выключателей и трехполюсного переключателя Части обмотки соединены по три части в фазе, а к концам частей подключены выводы для соединения с коммутационными аппаратами. Выключатели и переключатель снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при трех парах полюсов части А1, С2, ВЗ соединены параллельно и входят в фазу А, части В1, А2, СЗ - параллельно и входят в фазу В, части С1, В2, A3 параллельно и входят в фазу С, обмотка при этом соединена по схеме Л3 . При восьми парах полюсов в фазу А входят последовательно соединенные части А1, А2. A3, в фазу В -- последовательно соединенные части В1, В2, ВЗ, в фазу С - последовательно соединенные части С1, С2, СЗ, обмотка при восьми парах полюсов соединена по схеме Д. 3 ил., 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 К17/14

ВЫОВЭБМ

Aki"ЛЯ й"" ;:. Ияа

Б. л) .!".Q i ЕН:А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4652885/07 . (22) 20.02.89 (46) 28.02.91. Бюл, N. 8 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Д.А. Попов и С.Д. Попов (53) 621.313.333,2.045.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 738052, кл. Н 02 К 3/28, 1980, Авторское свидетельство СССР

М 1347126, кл. Н 02 К 17/14, 1987, (54) ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА НА 3 И 8 ПАР ПОЛЮСОВ (57) Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам, и может найти применение в асинхронных электродвигателях со ступенчатым регулированием угловой скорости путем переключения числа пар полюсов статорной обмотки. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. С этой целью предложено выполнить

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электромашиностроении для создания двухскоростных асинхронных двигателей с

3 и 8 парами полюсов, предназначенных для привода насосов, вентиляторов, колесных

Г пар электроподвижного состава, подъемных механизмов, устройств автоматики.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей обмотки.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема обмотки; на фиг. 2а и б — векторные диаграммы катушечных ЭДС обмотки для

3 и 8 пар полюсов соответственно при S = 1,Z = 144; на фиг. 3 — схема обмотки при $ = 1, Z =144, Ы 1631667 Al обмотку из 144 катушечных групп, включенных последовател ьно в девять частей обмотки А1, А2, АЗ, В1, В2, ВЗ, С12, С2, СЗ и двух трехполюсных выключателей и трехполюсного переключателя. Части обмотки соединены по три части в фазе, а к концам частей подключены выводы для соединения с коммутационными аппаратами. Выключатели и переключатель снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при трех парах полюсов части А1, С2, В3 соединены параллельно и входят в фазу А, части В1, А2, СЗ— параллельно и входят в фазу В, части С1, В2, А3 параллельно и входят в фазу С, обмотка при этом соединена по схеме л. При восьми парах полюсов в фазу А входят последовательно соединенные части А1, А2. АЗ, в фазу  — последовательно соединенные ча-. сти В1, В2, ВЗ, в фазу С вЂ” последовательно соединенные части С1, С2, СЗ, обмотка при восьми парах полюсов соединена по схеме Л. 3 ил., 1 табл.

Через А1, А2, АЗ, В1, В2, В3, С1, С2, СЗ на фиг. 1 обозначены 9 частей обмотки,через П1 и П2 — первый и второй трехполюсные выключатели соответственно, а через

ПЗ вЂ” трехполюсный переключатель. В скобках указаны номера катушечных групп (КГ), входящих в состав соответствующих частей обмотки. Знак "-" означает встречное включение катушечной группы. Через А, В, С обозначены внешние выводы обмотки, Цифрами от 1 до 144 на фиг. 2 обозначены номера катушек, к которым относятся векторы

ЭДС. Одним, двумя и тремя штрихами на фиг. 2 обозначены векторы ЭДС катушек, включенных согласно в схемы фаз А,В, С соответственно одним, двумя и тремя

1631667

55 штрихами с поперечным штрихом обозначены векторы, ЭДС катушек, включенных встречно в схемы фаз А, В и С соответственно. Цифрами 1 — 144 на фиг. 3 обозначены номера катушек, а буквами Н и К обозначены начала и концы соответствующих частей обмотки, Начала частей А1, В1, С1 соединены с внешними выводами обмотки А, В, С соответственно, концы частей А1, А2, В1, В2, С1, С2, соединены с началами частей

А2, А3, В2, ВЗ, С?, С3 соотвественно, нижние выводы выключателя Ш соедине ны с концами частей А1, В1, С1, соответственно нижние выводы второго выключателя П2 соединены с концами частей А2, В2, С2 соответственно, средние выводы переключателя Г13 соединены с концами частей А3, BÇ, С3 соответственно, третий, первый и втооой верхние выводы первго выключателя П1, второй, третий и первый верхние выводы второго выключателя П2, третий, первый и второй правые выводы переключателя ПЗ соединены с началами частей А1, В1, С1 соответственно, правый вывод каждой группы переключателя ПЗ соединен с левым выводом следующей его группы, каждая из частей А1, А2, АЗ, В1, В2, ВЗ, С1, С2, СЗ состоит из последовательно включенных катушек групп с номерами: 1,2,3,— 28,— 29,-30,55,56,57,— 82, — 83, — 84,109, 110,111,— 136 в части А1;

19,20,21,— 46,— 47,— 48,73,74,75,— 100, — 101, — 102,127,128,— 137,— 138 в части А2; — 10, — 11,— 12,37,38,39,— 64,— 65,— 66, 91,92, 93, -118, -119, — 120,129 в части

АЗ; 25,26,27,— 52,— 53, — 54,79,80,— 89, -90,115,116,117,— 142,— 143, — 144 в части

В1; — 16,— 17,— 18,43,44, 45, — 70,— 71, — 72,81,— 106,— 107, -108,133,134,135 в части

В2; 7,8,9,— 34,— 35, -36, — 61,6263,— 88, 97,98,99, — 124,— 125,— 126 в части BÇ;

-22,— 23,— 24,33,— 58,— 59, — 60,85,86,87,— 112, — 113,— 114,139,140,141 в части С1;

13,14,15,— 40,49,50,51,— 76,— 77, — 78, 103, 104,. 105,-130,— 131,— 132 в части. С2; — 4,— 5, — 6,31,32,— 41,-42,67,68,69,— 94,— 95,— 96,121, 122,123 в части С3, причем знак "—" перед номером катушечной группы означает ее встречное включение, а в каждую катушечную группу входит S последовательно согласно включенных рядом лежащих катушек (S = 1, 2, 3...).

Обмотка работает следующим образом, При замыкании выключателей П1 и П2 и установке переключателя ПЗ в левое по схеме на фиг. 1 положение обмотка соединяется по схеме Л, причем в фазу А входят параллельно включенные части А1, 83, С2, в фазу  — параллельно включенные части

В1, А2, СЗ, в фазу С вЂ” параллельно включенные части С1, В2, АЗ. При подключении к сети обмотка создает основное вращающе= еся поле с тремя парами полюсов. При размыкании выключателей П1 и П2 и установке переключателя ПЗ в правое по схеме на фиг.

1 положение обмотка соединяется по схеме

Л, причем в фазу А входят последовательно соединенные части А1, А2, А3, в фазу В— последовательно соединенные части 81, В2, BÇ, в фазу С вЂ” последовательно соединенные части С1, С2, СЗ. При подключении к сети обмотка создает в этом случает основное вращающееся поле с 8 парами полюсов.

Сравнение энергетических показателей полюсопереключаемых обмоток проведем, используя следующие формулы:

% Х М

В

М=М/МБ= Bemax об.1; Р2= Р2/Р2Б= М/Р, В блах= B б.maх/ B б, доп, MБ=

1 — т — Оа lez Gf1 зп j Be.äoï з1п/где D, lб — диаметр и расчетная длина якоря двигателя;

z, С1п, Кап — число пазов, площадь паза и коэффициент заполнения паза статора медью соответственно;

j плотность TQK3, ф= с(Вб F1); sing=cosy;

"2Б МБ Ъ(1 s); ® =m1 =2ztf1, s — скольжение.

Результаты приведены в таблице, Из таблицы видно, что по сравнению с обмоткой-аналогом предлагаемая обеспечивает на 17% (0,092/0,0783 = 1,17) большую мощность в приводах постоянной мощности и на 56 (0,736/0,47 = 1,56) больший момент в приводах постоянного момента. По сравнению с обмоткой-прототипом предлагаемая обеспечивает в 2,36 раза (0,736/0,312 = 2,360 больший момент в приводах постоянного момента, путем выбора шага предлагаемой обмотки равным диаметральному при меньшей полюсности удается избежать наличия четных пространственных гармоник в кривых МДС обмотки при обоих числах пар полюсов, Обмотка-прототип не обеспечивает такой возможности, так как она является трехзонной при обоих числах пар полюсов, а отношение чисел пар полюсов, неравное целому нечетному числу (3:8) исключает возможность избежать наличия четных гармоник при обоих включениях путем выбора соответствующего шага обмотки. Отсутствие четных гармоник в кривой МДС предлагаемой обмотки уменьшает потери в роторе

1631667 двигателя оттоков, наводимых этими гармониками поля в короткозамкнутой обмотке ротора, улучшая тем самым энергетические показатели двигателя. Кроме того, отсутст- вие четных гармоник приводит к уменьшению провалов и искажений кривой результирующего момента двигателя, что положительно сказывается на пусковых свойствах двигателя.

Таким образом, изобретение„обеспечивая большее значение момента двигателя в приводах постоянного момента и отсутствие потерь от четных пространственных гармоник поля при обоих числах пар полюсов, имеет более высокие энергетические показатели по сравнению с обмоткой-прототипом, Формула изобретения

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 3 и 8 пар полюсов, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, входящих в катушечные группы, объединенные в 9 частей А1, А2, АЗ, В1, В2, В3, С1, С2, СЗ, и трехполюсного переключателя, имеюшего три группы выводов по три вывода в группе — левый, средний и правый с возможностью замыкания цепи между средним и левым или между средним и п равым выводами и снабженного перемычками, замыкающими правый вывод каждой группы с левым выводом следующей группы, причем начала частей А1, В1 и С1 соедиенны с внешними выводами обмотки А, В и

С соответственно, отличающаяся тем, что, с целью улучшения энергетических по казателей, обмотка выполнена из 114 катушечных групп с номерами от 1 до 144 по S последовательно согласно включенных рядом лежащих катушек и снабжена первым и вторым трехполюсными выключателями, I имеющими по три группы выводов каждый по два вывода в группе — верхний и нижний с возможностью замыкания цепи между ними, причем катушечные группы с номерами

1,2,3,— 28,— 2P,— 30,55,56,57,— 82,— 83,— 84,109, 110,11,1-136 включены последовательно в часть А1, катушечные группы с номерами

19,20,21,— 46, -47,— 48,73,74,75,— 100,-101, — 102,127,128,— 137,-138 включены последо-вательно в часть А2, катушечные группы с номерами — 10,— 11,— 12,37,38,39,— 64,—

65, — 66,91,92,93,— 118,— 119,-120,129 вклю5 чены последовательно в часть АЗ, катушечные группы с номерами 25,26,27, — 52, — 53,-54,79,80, — 89, — 90,115,116,117, — 142,— 143,— 144 включены последовательно в часть В1, катушечные группы

10 с номерами -16,— 17, — 18,43,44,45,-70,— 71, — 72,81,— 106,-108,133, 134,135 включены последовательно в часть В2, катушечные группы с номерами 7.8,9, — 34,— 35,— 36,61, 62, 63,-88,97,98,99,— 124,— 125,— 126 включены

15 последовательно в часть ВЗ, катушечные группы с номерами — 22,— 23, — 24, 33,— 58,— .59,— 60,85,86,87,— 112,— 113.— 114, 1 3 9, 1 40, 141 включены последовательно в часть

С1, катушечные группы с номерами

20 13,14,15,— 40,49,50,51,— 76,-77, — 78,103, 104,105,— 130,— 131,— 132 включены последовательно в часть С2, катушечные группы с номерами — 4,— 5,-6.31, 32, — 41, — 42, 67, 68, 69, -94,— 95, -96, 121,12?,123

25 включены последовательно в часть СЗ, кон-. цы частей А1,А2,В1,В2,С1,С2 соединены с началами частей А1,АЗ,В2,ВЗ,С2,C3 соответственно, третий, первый и второй верхние выводы первого трехполюсного

30 выключателя, второй, третий и первый верхние выводы второго трехполюсного выключателя, третий, первый и второй правые выводы терхполюсного переключателы соединены с началами частей А1,В1,С1 соот35 ветственно, первый, второй и третий нижние выводы первого трехпалюсного выключателя соединены с концами частей А1, В1, С1 соответственно, первый, второй и третий нижние выводы второго трехполюс40 ного выключателя соединены с концами частей А2,. В2,С2 соответственно, первый, второй и третии средние выводы трехполюсного перключателя соединены с концами частей АЗ, ВЗ, С3 соответственно, где

45 знак "—" перед номером катушечной группы означает ее встречное включение, а $ — натуральное число.

1631667

Обмотка

Параметр

П ототип

П е лагаемая

Аналог р1 р2

„г р2

8.

144

Л

60

72

120

144 дз

120

73 (:3

120

7.2

6

180

72

У2

60

Число пар полюсов

Число Пазов (Z)

Схема соединения фаз

Число фазных зон

Фазная эона (уф), Пол юсное Деление (r)

Шаг обмотки (Y)

Коэффициент укорочения (Ку)

Коэффициент pacnpe- ,äåëåíèÿ (Кр)

Обмоточный коэффициент o6 ) бэппах

Й 2

An паратура уп равления

24

12.

4,5

4,5

24

12

0,985 0,991

0,985

0,866

0,991

0,844

0,96

0,636 0,829

0,828

0,96

0,831

0,886

0,736

0,092

0,831

0,831

0,104

0,822

0,379

0,312

0,104

0,626

0,626

0,0783

0,828.1

0,828

0,276

0,951

0,494

0,47

0,157

2 переключате- 2 выключателя °

1 переключа1 переключатель

1 выключатель тель

Число разных катушек

Коэффициент дифференциального рассеяния К

0,0141

0,0142

0,058

0,0038 (тЩЦ21-Ю;а

- 0 77,74,7Х-Щ

- Щ-1@ й, 7, Я

"67,-f38) Я

Г

ЖМУ-17-0 9,44

О,-70-71-78, д!

-10;107-10, Щ

04, и) Вг

t (АТЬ 14,1Х-40 49

ЛЩ-7Е; 77-3, Щ 134, Щ- Щ . -Щ-ОХ) у фиг. f

ЩХД-Я,-29, -Я,Я,О,Х7-М, "дЗ,-д4 1И, 1Щ 111, Д (КЩЖ 27,-Я,-Я, -N,7Ó,4д-дУ.-У4

115, 110, 117,-Ю-143

-144) у (Kl 22;23;24,33, -Sd-а ; 60, й, 6Я д7,-112; 18-t14, ОУ, 1а14 )

Щ (КГ-10;11-12,17 gy

Щ М,"54; 65-H

9, 2, И,-1®-15

Г -1ZO,12Ю) (КПО-л,-и, -Л,У,АЩ-О

Юг Q, УУ;И;1Ж

-И9 (Kr-4;Х-4Л Ж

-47,-4iZ,67,64#, -Ю4-У,-М 121, 1 „1®

1631667

1ц 142 др д gg 1gg

1И 144 У7 И.Е= 144

1=1

Р-3

Q7gg

Убвв@

ИВ7щ

1Я Оба

И бйЯ7

152 ä456

151 И >> щу14

1гдВ1

1гвВ

УУZa27 „г1 g

125 Ц 75 РЕЛ2425 ВУ 1Ц

124 12 74 75 72 71 117

125 1Л 121 1 11g 1Я от, gq

1 И,Я5КМЛ2МИ

САИТ,Т,IZg

143,ЮЮ 101В7бУ,У,Ц 15

Щ1ЦИЦМ,Я,50, Ц14

139,121, 1Ö55á7,4,31

1Щ f20, 102,Я, H

4,Ы,И,Я 116,134

9,21М,Я,ЮЯ 117,И5

23,4d; b),rU, 103,1Ы, 1Я

Фиг.Z

137,1ЩПЦ ЩЯРРд

144, 125,63К,7254 36,13

f48, 1@ 107дР 71

M,Ò4, Тб,И, Щ52,Я

1И

104

И

57

1Ц5В »

11 Хд 107

12 бП 10

8 D11ÞÄ

14 бг ПП

15 Я 111

bg 1y

>O fU

f74 2Щ 5, 5 5Ф, ffE, 130

523Ч Я 7195 Л5И1

КИ;42,60,75,И, Л4,П2

25,Ч3,01, 7997, П5, Од

1631667

Составитель А.Кецарис

Редактор М.Келемеш Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Заказ 553 Тираж 326 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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