Трехфазная двухскоростная обмотка сизменением направления toka b части витков

 

Союз Соввтских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

<»1832654 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 220379 (21) 2739002/24-07 (5> W g,3 с присоединением заявки ¹

Н 02 K 3/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.05.81 Бюллетень № 19 (53) УДК 621.3.045..58(088.8) Дата опубликования описания 230581 (72) Автор . изобретения

Б ° A. Никитин (71) Заявитель

Институт электродинамики AH Украинской CCP (54) ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСКОРОСТНАЯ ОБМОТКА С ИЗМЕНЕНИЕМ

НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА В ЧАСТИ ВИТКОВ

P,,Р— числа пар полюсов обмотки

Р = — = — . — число одинаковых час-.

Э тей обмотки.

2 — число катушек обмотки; К - целое положительное число и равно

К = —, при 1 (К с< C2) °

48 ° Ро

Изобретение относится к электрическим машинам, а точнее к трехфазным двухскоростным обмоткам машин переменного тока, изменение числа полюсов Й.которых происходит по способу.изменения направления тока в части витков и может быть использовано в многоскоростных электродвигателях переменного тока.

Известна обмотка с отношением чисел полюсов 8:6, с переключением частей обмотки из одной фазы в другую (11 .

Недостатком этой обмотки является необходимость переключений частей об- t5 мотки из одной фазы в другую, что усложняет схему включения и делает ее неприемлемой, например, при бесконтактном изменении направления тока в части витков.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является обмотка, которая обеспечивает отношение чисел полюсов 4:3. Число катушек ее должно быть кратным 48. С целью упрощения конструкции обмотка составлена иэ Ро одинаковых частей с числом катушек в каждой, причем .в пределах одной части расположено 26 катушечных групп, числа катушек в каждой из З0 которых, начиная с первой, соответствуют ряду 2К, 2К, 2К, 2К, 2К,2К,2К, К,К, 2К,2К,2J;, 2К, 23, 2K„ 2K,2К,2К, 2К, 2К., К, К, 2К,2К,2К,2К,2К. При этом катушечные группы фазы в каждой из частей разделены на две полуфазы, в каждую полуфазу включены катушечные группы, имеющие следующие порядковые номера в приведенном выше ряду: первая полуфаза первой фазы 11,14,17, 20; вторая полуфаэа первой фаэы1,4,7,24; первая полуфаза второй фазы — 8, 12, 15, 18, 22; вторая полуфаза второй фазы — 25, 2,5,9,21, первая полуфаза третьей фазы - 13,16, 19, 10; вторая полуфаза третьей фазы — 23, 26, 3, 6. В каждой из полуфаз соседние катушечные группы включены встречно, эа исключением согласно включенных групп 9 и 21, а одноименные полуфаэы всех Ро частей соединены между собой.

832654

Недостатком данной обмотки является неблагоприятная форма кривой МДС вдоль окружности статора при меньшем (т.е. кратном трем) числе полюсов.

Это вызывает при работе на высшей скорости вращения добавочные потери от высших пространственных гармоник магнитного поля, а также уменьшение момента. двигателя при определенных скоростях, что приводит к его застреванию на низких оборотах. Кроме того, если фазы обмотки неодинаковы, это приводит к технологическим трудностям при намотке двигателей.

Цель изобретения — уменьшение по.терь энергии и устранение провалов момента двигателя при работе на высшей скорости, устранение вибраций и шумов, удешевление штамповочных работ при изготовлении двигателей благодаря возможности выполнения обмотки при минимальном числе пазов двигате- 20 ля.

Поставленная цель дОстигается тем, что трехфазная двухскоростная обмотка с изменением направления тока в части витков, с отношением чисел пар полюсов Р„ /Р2 =4/3, содержащая шесть, соединенных в две звезды выводами иэ катушечных групп каждой фазы, включенных согласно с последними катушечними группами, частей у полуфаз, каждая из которых содержит ряд катушечных групп из К = ка ф. тушек каждая, при шаге, равном Ж3S расположена на трех слоях, причем каждая фаза занимает один слой. В первув полуфазу включены катушечные группы- каждого слоя 1+12. (и -1), 3+12 -(n -1 ), 8+12.(n -1), 1О+12 (n< - I )

11+12 (и" -1), 12+12- (n 1) а во вто- 4О рув — 2+12 (п -1), 4+12 (n -1)., 5+

+12 . (n -1), 6+12- (n" -1), 7+12 ° (n -1), 9+12 (n"-1). B каждой части-полуфазе первой фазы катушечные -rpyrms 3+

+12 -(n" -1), 8+12 (и -1), 11+12 (n"-1) 4$

12+12 - (n - l ), включены относительно катушечной группы 1 встречно, а катушечные группы 1+12 (n"-1), 10+

+12 -(n 1) - согласно. В каждой части — полуфаэе второй фазы катушеч- у ные группы 4+12 -(n -.1), 7+12 ° (n -1) включены относительно катушечной группы 2 встречно, а катушечные группы 2+12< (n" -1), 5+12. (n" -1), 6+12х

x(n"-1), 9+12 .(n"-1) - согласно,с выводами начал первой звезды A„B С., соответственно из начала, конца и конца катушечной группы, включенная относительно катушечной группы 1 согласно, а начал второй звезды

А<В<С соответственно из конца,нача- 60 ла и начала катушечной группы 2 согласно катушечной группы второго слоя (фазы) смещены относительно катушечных групп первого слоя (фазы) на одну зону, занимаемую стороной ка- 6$

4 тушечной группы,. против направления обхода расточки статора, .а катушечные группы третьего слоя (фаэы) относительно катушечных. групп первого слоя (фазы) - йа одну рону по направлению обходау где п »э, z " число сторон катушек одного слоя; и группа целых чисел от 1.до в.

На фиг. 1 показана кривая суймарной МДС трех фаэ, Построенная для фиксированного момента времени, на фиг. 2 — пофазная схема обмотки, на фиг. 3 — - кривая суммарной ИДС трех, фаз статора при 2р„ = 8У на фиг. 4кривая суммарной МДС трех фаз ставора, создаваемой; этой обмоткой при

2р .= 6.

Кривая. суммарной МДС трех фаз, показанная на фиг; 1 содержит диаграмму 3. направлений токов в проводниках обмотки, кривую 2 сумМарных значений

МДС трех фаз статора вдоль его расточки, построенную на основании ди" аграмьи 1 с учето.м того," что мгно венные значения ИДС проводников с током как второй, так и третьей фазы равны половине отрицательного значения ИДС проводников первой фазы;.

Как видно из фиг. 1, кривая МДС известной обмоткй при 2р = б содержит эначитеяьиые по величине высшйе пространственные гармоники мдС, что обуславливает провалы момента двига-. теля в механической .характеристике и приводит к увеличению потерь в стали.

Кроме того, значительная разница между значениями МДС первой пары полюсов и "двух других пар полюсов приводит к .асимметрии магнитных пото- ков вдоль окружности статора и, сле довательно, к появу1ению добавочных сил одностороннего магнитного притяжения и вызванных ими вибраций и шумов

Анализ обмоточных данных подтверждает наличие значительных гармоник в кривой МДС, не являющихся рабочими.

Так, при включении обмотки на основное число полюсов 2p=8 обмоточные коэффициенты трех фаз составляют для рабочей гармоники соответственно

О,ВОЗУ 0,766У 0,808, а для гармоники кратности 1,25. по отношению к рабочей (2р = 10) обмоточные коэффициенты . трех фаэ составляют соответственно

0 461У 0,441У 0,416. Для Гармоникн кратности 0,75 обмоточные коэффициенты составлявт соответственно 0,24;

0,3061 0,349.

При включении обмотки иа 2р = 6 обмоточные коэффициенты составляют для рабочей гармоники 0,524; 0,58;

0,522, для гармоники кратности 1,33 (2р = 8) - 0,408, 0,466, 0,466..Обладая при основном числе полюсов

2р = б также значительной по амплитуде гармоникой с 2р=8 при наличии нагрузки на валу, двигатель может, 832654

Катушечные группы второго слоя (фазы) смещены относительно катушечных .групп первого слоя (фазы) на од.ну зону, занимаемую стороной катушечной группы, против направления обяода расточки статора, т + ° на Фиг. 2 влево, а катушечные группы третьего слоя (Фазы) относительно катушечных групп первого. слоя (фазы). -. на одну фазу по направлению обхода, т.е. о .на фиг. 2 - вправо,в направлении воз растания номеров катушечнйх rpynn.

В показанной на фиг. 2 обмотке

2р /2р 8/6, я = 1, К = 2, а ряд

1 и чисел и включает . s себя только -число 1. Поэтому в первую звезду. включены, например, катушечные группы

1+12 (1-1) = 1, а также 3., 8, 11, 11, 12. Боли бы данная обмотка была выполнена на 2p /2р = 16/13, то я=2, а в первую звезду были бы включены

2О катушечные группы 1, 3, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 20, 22, 23, 24. Подобным же образом можно рассчитать номера катушечных групп второй звезды.

На фиг. 3 показана кривая суммар»

25 ной МДС трех фаз статора,,создаваемой .этой обмоткой, при 2p = 8, где

1 - диаграмма направлений токов в подводниках обмотки, 2 - кривая суммарная значений МДС трех фаз стато30 ра вдоль его расточкн

На фиг. 4 показана кривая суммарной ИДС трех. Фаэ статора, создавае.мой этой обмоткой, при 2р = 6, где

1 - диаграмма направлений токов s проводниках обмотки, 2 .- кривая суммарных значений МДС трех фаз статора вдоль его расточки.

Устройство работает следующим образом.

Для создания в электрической ма40 шине большего числа полюсов 2р. = 8 полуобмоткн включены на источники (на источник) напряжения так, что направления токов в них, считая от входных Rosqos А., ° В,, С.1, A%i В, С, совпадают. При этом токи в проводниках,,расположенных в пазах статора, создают вращающееся магнитное поле с чйслом полюсов 2 р =8.

Для создания в электрической ма5g шине меньшего числа полюсов 2р = 6 полуобмотки включены на источнйки (на источник) напряжения так, что направления токов в ннх, считая от входных концов A„, В,С,, Л, В, С., 55 находятся в протйвофаэе» При эт токи .в проводниках, расположенных в и статора, создают вращающееся магнитное поле с числом полюсов 2р =6. рой звезды А<, В, С сделаны соответственно из конца начала и начала катушечной группы, включенной относи- 40 тельно. катушечной группы 2 согласно.

Как в первой звезде, так и во второй, этими катушечными группами иохут быть катушечные группы 1 и 2 соот- ветственно, как и показано на фиг. 2, Формула изобретения таким образом, не переключаться на желаемое число полюсом 2р=6, т .е..

"застрять" на восьми пелвсах.

Пофазная схема обмотки (фиг. 2) содержит номера 1-12 катушечных групп каждого слоя (фазы), первую 13, вто рую 14, третью 15 фазы, соедйннтельные провода 16 и:17, соедиияющйе за-,живи обмотки по-разному для разного . числа полюсов, если обмотка пита-.

::: ется от одного источника найряжения, А В,. C„, Х, Y„, Z — начала и кон-, . цы Фаэ:первой звезды, .т.е. полуобМотки, в которой при переходе на другое число полюсов направление;тока не изменяется, поэтому эта полуобмотка. названа нерегулируемой," А, В,С:, Х, Y Z< -начала:и концы фаз.полуобмотки, в :которой:при переходе на другое число.полюсов направление тоиа.изМеняется на обратное (т.е. ре.гуЛируемой). Однако .деление данной обмоткй на нерегулируемую и регули. руемув части условно, ибо:ничего не изменяется в.создаваемой ею МДС,,ес--ли .направление тока изменяется .в .;нерегулируемой части, а,не изменяется. -.- в- регулируемой.. Регулируемая полуобмотка показана жирными линиями .Ввиду того что Макетная предлагаемая.обмотка выполнена для .автономной бесконечной системы с двумя генераторами и одним двигателем (2Г-Д), нерегулируемая и регулируемая ее части показаны несоединенными между собою.

При выПолнении данной обмотки для. работы от одного источника, т.е. по...люснопереключаемой, полуобмотки со. единены приводами 16 и 17 (показаны пунктиром), а напряжение сети подано при числе полюсов 2р 8 на -зажимы .

A В.,:, С.„ провода 16 и 1.7 соединяют зажимй А„-А, В.,-В, С -C<. Зажимы

Х„, У„,:2„и A, Y, Z соединены в

2 две звезды.

При другом числе полюсов 2р = б проводами 16 и 17 соединены зажимы

А Х, А" Х, .В "т, В -Х., С. -Z„„

C -Z напряжение. сети подано на зажймы А В, Ст или, что одно и тоже, на Х,, У,, Z, а зажимы Х, У,.

Z Соединены в звезду.

Выводы начал частей - иолуфаз первой звезды А, В,, С., сделаны соответственно из начала конца и конца любой катушечной группы, включенной относительно катушечной группы 1 согласно.

Выводы начал частей — полуфаэ втотрехфазная двухскоростная обмотка с изменением направления тока в части витков, расположенная на трех слоях, с отношением чисел пар полю832654 сов р„ /р2= 4/3, содержащая шесть соединенных в две звезды выводами из катушечных групп каждой фазы, вклю" ченных согласно последними катушечными группами, частей - полуфаз, каждая из которых содержит 2п р

2.„ катушечных групп изб= катушек 24 Н

2„„ каждая, при шаге, равном, при 2.Р. чем первая, вторая и третья фазы эа10 нимают первый, второй и третий слои обмотки соответственно, о т Л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии на высшей скорости, устранения провалов момента, уменьшения вибраций и шумов в первую полуфазу каждой фазы. включены катушечные группы каждого слоя 11+12 х х (n - 1 ), 3+12 (n" - E ), 8+12- (n -.1), 10+12 - (n -1), 11+12 (nE - E ), 12+12х

x(n -1), а во вторую полуфазу катушечные группы каждого слоя 2+12 х х(n" -1), 4+12 -(n -1), 5+12. (n1-1), 6+12 (n -1 ), 7+12 (n" -1 ), 9+12 { n -1 ), причеМ в первой полуфазе катушечные 25 группы 3+12. ° (п" -1) 8+12 -(н -1), 11+12 (n" - 1 ), 12+12 (n"- E ) вклюЧены относительно катушечной группы 1 встречно, а катушечные группы

1+12 -(n" -1), 10+12 ° (n" -3) — согласно, а во второй полуфазе катушечные группы 4+12 (n" -.1), 7+12 (n -1) включены относительно катушечной группы 2 встречно, а катушечные группы 2+12 ° (n" - E ), 5+12(n -1) у

6+12 ° (n -E), 9+12 -(n" -1) - согласно с выводами начал первой звезды A

В„, С„ соответственно из начала, конца и конца катушечной группы, включенной относительно катушечной группы 1 согласно, а начал второй звезды А, В, С соответственно из конца начала и начала катушечной группы, включенной относительно катушечной группы 2 согласно. катушечные группы второго слоя (фазы) смещены относительно катушечных групп первого слоя (фазы) на одну зону, занимаемую стороной катушечной. группы, против направления обхода расточки статора, а катушечные группы третьего слоя .(фазы) относительно катушечных групп первого слоя (фазы) на одну вону по направлению обхода; где n †=, z — число сторон катушек одного слоя; n" — группа целых чисел от 1 до

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зимин В. И. Обмотки электрических машин. Л., "Энергия", 1975, " "184-189.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 399972, кл. Н 02 К 3/28, 1973.

832654

Составитель A. Кецарис

Редактор A Шандор ТехредЖ. Кастелевич КорректорС. Шекмар

Заказ 4087/88 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4