Совмещенная электромашинная обмотка

 

Область использования: одномашинные преобразователи частоты и числа фаз. Сущность изобретения: совмещенная электромашинная обмотка выполнена двухслойной в Z пазах из К=24 катушечных групп с шагом Y_п = 3Z/8, соединена в две параллельные трехфазные звезды с выводами С1, C2, C3 для полюсности р_в = 1 из их начал и И1 - И2 для полюсности р_A=4 из их нулевых точек, в первой и второй звездах соединены последовательно группы с номерами 1, 3, 4, 2 и -13, -15, -14, -16 в фазе первой, 9, 11, 10, -24 и -21, -23, -22, 12 в фазе второй, 17, 19, 20, -6 и -5, -7, -8, 18 в фазе третьей, в каждой фазе соединены вместе концы групп 1 и 15, 3 и 14, 9 и 23, 11 и 22, 17 и 7, 19 и 8, Z = 24К при К = 1,2,3,... - целое число, знак минус перед номерами групп соответствует встречному включению. Достигаемый технический результат: расширение функциональных возможностей обмотки. 4 ил.

Изобретение относится к области электрических совмещенных машин переменного тока с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе и может использоваться, например, в одномашинных преобразователях частоты и числа фаз.

Известны совмещенные трехфазно-однофазные электромашинные обмотки, выполненные с трехфазными зажимами для одной полюсности р₁ и дополнительными однофазными зажимами для другой полюсности р₂, через которые обмотка питается, например, постоянным (выпрямленным) напряжением [1,2] Такие совмещенные обмотки могут выполняться при различных соотношениях р₁/p₂ одно-, двух- и одно-двухслойными из равношаговых или концентрических катушек.

Наиболее близкой к предлагаемой является 3/1-фазная совмещенная обмотка с числами пар полюсов р₁/p₂ 1/4, выполненная из 24-х катушек и соединенная в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами из их начал для полюсности р₁ 1 и дополнительными зажимами из их нулевых точек для полюсности р₂ 4 [3] Такая обмотка не имеет постоянно замкнутых короткозамкнутых контуров для полюсности р₂ 4 и не может использоваться для этой полюсности в качестве пусковой или демпферной обмотки, что ограничивает ее функциональные возможности.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей обмотки путем образования в ней симметричных короткозамкнутых контуров для полюсности р₂ 4.

Указанная цель достигается тем, что для совмещенной электромашинной обмотки с числами пар полюсов р_в/p_A 1/4, выполненной двухслойной в Z пазах из К 24 распределенных катушечных групп с номерами от 1 до 24 при шаге катушек по пазам Y_п, соединенной в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами для полюсности р_в 1 С1, С2, С3 из их начал и дополнительными зажимами для полюсности р_A 4 И1 И2 из их нулевых точек: в первой и второй звездах фаз соединены последовательно группы с номерами 1, 3, 2, 4 и -13, -15, -14, -16 в фазе первой, 9, 11, 10, -24 и -21, -23, -22, 17 в фазе второй, 17, 19, 20, -6 и -5, -7, -8, 18 в фазе третьей, причем в каждой фазе соединены вместе концы групп 1 и 15, 3 и 14, 9 и 23, 11 и 22, 17 и 7, 19 и 8, где Z 24к и к 1,2,3, целое число катушек в катушечной группе; Y_п 3Z/8, а знак минус перед номером группы означает ее встречное включение по отношению к группам, номера которых не содержат знака минус.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при Z 24 пазах; на фиг. 2 ее упрощенная схема; на фиг. 3 и 4 диаграммы ЭДС катушек обмотки для полюсностей р_в 1 (фиг.3) и р_A=4 (фиг.4).

Обмотка (фиг. 1) выполнена двухслойной в Z=24 пазах из К=24 катушек с номерами от 1 до 24 при шаге катушек по пазам Y_п 3Z/8=9. Она соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами для полюсности р_в 1 С1, С2, С3 из их начал и дополнительными зажимами для полюсности р_A 4 И1 И2 из их нулевых точек. Порядок соединений катушек в звездах фаз поясняется упрощенной схемой на фиг. 2, где знак минус перед номером катушки означает ее встречное включение по отношению к катушкам, номера которых не содержат знака минус. На фиг. 3 и 4 векторам ЭДС приписаны номера катушек. Из диаграммы фиг. 3, построенной для поля с полюсностью р_в 1 при угле сдвига катушек _в= 360p_в/K = 15, видно, что поле с этой полюсностью не наводит ЭДС на зажимах И1-И2. Из диаграммы фиг.4, построенной для переменного поля с полюсностью р_A 4 при угле сдвига катушек _A= 360p_A/K = 60 (электрических), видно, что для этой полюсности обмотка образует постоянно замкнутую симметричную 6-фазную систему. На фиг. 1 верхний ряд стрелок показывает направления токов при питании обмотки через зажимы С1, С2, С3 трахфазным напряжением (р_в= 1), а нижний ряд при питании обмотки через зажимы И1-И2 выпрямленным напряжением (р_A=4), т.е. обе МДС обмотки симметричны. Для полюсности р_в=1 обмоточный коэффициент обмотки равен K_об.в= K_у.в= sin(y_п/12) = 0,9239. При выполнении обмотки, например, в Z=48 пазах она имеет две катушки в каждой катушечной группе и шаг катушек равен Y_п 3Z/8=18.

Таким образом, предлагаемая обмотка выполняет одновременно функции трех обмоток: трехфазной с полюсностью p_в=1 (зажимы С1, С2, С3), однофазной с полюсностью р_A 4 (зажимы И1-И2, питаемые выпрямленным напряжением), короткозамкнутой с полюсностью р_A=4 (используемой в качестве демпферной или пусковой обмотки). По сравнению с обмоткой по прототипу [3] не имеющей постоянно замкнутых короткозамкнутых контуров для р_A=4, такая обмотка имеет расширенные функциональные возможности. Она может применяться, например, на статоре синхронно-асинхронного одномашинного преобразователя частоты, в котором вращающиеся поля с р_A 4 и p_в 1 создаются трехфазнымифазными обмотками ротора. При этом для полюсности р_A 4 машина работает обращенным синхронным двигателем и для его пуска используются короткозамкнутые контуры обмотки статора, а после окончания пуска зажимы И1-И2 подключаются к выпрямленному напряжению и машина втягивается в синхронизм; поле с полюсностью р_в=1, вращающееся согласно с ротором, наводит на зажимах С1, С2, С3 обмотки статора ЭДС с частотой f₂ f₁(1 + p_в/p_A)=5f₁/4, где f₁ частота первичной трехфазной сети (например, при f₁=60 Гц величина f₂=75 Гц). Применение предлагаемой обмотки существенно упрощает конструкцию совмещенной машины и ее пусковые операции, а также улучшает ее динамические свойства из-за наличия короткозакнутых контуров в обмотке статора для демпфирования колебаний синхронной части машины.

Формула изобретения

Совмещенная электромашинная обмотка с числом пар полюсов P_B/P_A 1/4, выполненная в Z пазах из К 24 распределенных катушечных групп при шаге катушек по пазам Y_п, соединенная в две параллельные трехфазные звезды с выводами для полюсности P_B= 1 C1, C2, C3 из их начал и дополнительными выводами для полюсности P_A 4 И1 И2 из их нулевых точек, отличающаяся тем, что обмотка выполнена двуслойной, в первой и второй звездах фаз соединены последовательно группы с номерами 1, 3, 2, 4 и -13, -15,-14,-16 в фазе первой, 9, 11, 10, -24 и -21, -23, -22, 12 в фазе второй, 17, 19, 20, -6 и -5, -7, -8, 18 в фазе третьей, причем в каждой фазе соединены вместе концы групп 1 и 15, 3 и 14, 9 и 23; 11 и 22, 17 и 7, 19 и 8, где Z 24К и К 1,2,3, целое число катушек в катушечной группе; Y_п 3Z/8, а знак минус перед номером группы означает ее встречное включение по отношению к группам, номера которых не содержат знака минус.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4