Совмещенная обмотка возбуждения синхронных машин

 

(72) Авторы изобретения

В.И.Попов

Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова (7!) Заявитель (54) СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА ВОЗБУЖДЕНИЯ

СИНХРОННЫХ МАШИН

Изобретение относится к обмоткам з,лектрических машин переменного тока, например одномашинных синхронных преобразователей частоты и числа фаз.

Известны одномашинные синхронные преобразователи частоты, представляющие собой совмещение в общем магнитопроводе магнитных систем равнополюсных синхронных двигателя и генератора и имеющие на статоре и рото1О ре по две разнополюсные обмотки с числами полюсов 2р и 2p>, раздель1 ные обмотки ротора питаются постоянным током через контактные кольца (1).

Недостатки таких преобразователейсложность конструкции из-за наличия . на роторе двух раздельных обмоток.

Известны синхронные машины с переключением числа полюсов,в которых

20 путем переключения обмотки возбуждения ротора, подразделенной на группы, получают поля возбуждения: 2p„— полюсное до переключения и 2p — по2 люсное после переключения (2).

Однако у таких машин сложная конструкция ротора из-за наличия четырех контактных колец, а также уве.личены потери в стали из-за наличия в поле возбуждения, после переключения полюсов, высших гармоник полей.

Известны также одномашинные преобразователи частоты синхронного типа, обмотка возбуждения которых, выполненная по принципу переключения полюсов, создает одновременно 2р(и

2р -полюсные поля возбуждения двига2 теля и генератора за счет отключения группы катушек возбуждения (3J

Недостатки так го преобразователянеполное использование меди из-эа отключения группы катушек обмотки возбуждения и наличие в результирующей кривой поля возбуждения большого числа гармоник, вследствие чего возрастают потери в стали нреобраэо5868 4 обмотанная часть занимает 2/3 полюсного деления 2р =8-полюсного поля.

При разложении интегральной кривой

НС фиг.2) в ряд Фурье получаем ос5 нонную 2р =Я-полюсну.а гармонику с

2 минимальным содержанием нечетных высших гармоник, не кратных трем.

Обмотка (фиг.Z) также выполнена в 48 пазах известным. способом и ее обмотанная часть занимает 2/3 полюсного деления 2р =8-полюсного по

2 ля. При разложении интегральной кривой HC (фиг.2) в ряд Фурье получаем основную 2р2=8-лолюсную минимальным содержанием нечетных высших гармоник, не кратных трем.

Амплитуды HC обмоток (фиг. и 2) приняты одинаковыми.

Если наложить кривые НС (фиг.1 и

2), то получим результирующую интегральную кривую HC (фиг,3), ординаты которой показаны цифрами 1,3, 4 и 5.

Для получения такой результирующей кривой HC совмещенную обмотку возбуж25 дения следует выполнять с числами витков катушек, пропорциональными соот— нетствуюшим ординатам результирующей интегральной кривой HC.

Таким образом, предлагаемая совмещенная обмотка возбуждения (фиг.3)

30 состоит из 4-x a e Te bHo соединенных катушечнъ|х групп !,H,é,!Ó с концентрическими катушками. Катушки групп 1 и Ш начальными и конечными сторонами лежат в пределах сплошных зон соответственно в — V и — 7с рад

7 9 !

2 12. их оси сдвинуты на рад и ло их осям зона в †" рад свободна от кату!

2 шек. Группы вторая и четвертая концентрически охватывают группы 1 и Ш, соединены встречно им и их начальные стороны лежат рядом с начальными сторонами групп 1и !!! соответственно в зонах в 1-, и — рад, причем ло срав2 3

@. " !2 нению с катушками внешней и соседней с ней группы 1, внешней группы Н, внутренней и соседней с ней группы

1У числа витков больше: для внутренней и двух соседних с ней катушек групп и Ш вЂ” в четыре раза, а дру"0 гих катушек групп и 1У вЂ” в пять раз, П и !11 -н три раза.

На фиг.1 показана схема известной

2р> -2-полюсной обмотки возбуждения и ее кривая НС; на фиг.2 — схема известной 2р =8-лолюсной обмотки воз2= буждения и ее интегральная кривая

НС; на фиг.3 — схема предлагаемой совмещенной обмотки возбуждения и ее интегральиая кривая ЧС.

Обмотка (фиг. 1 ) выполнена изнестным способом в 48 пазах с двумя катуШечными группами и ее обмотанная часть занимает 2/3 полюсного деления 2р,1=2 полюсного поля. Стрелками (фиг.I,» показаны направления постоянного тока при питании обмотки через ее выводы

U 1 H U 2. Интегральная кривая НС (фиг.1) построена по направлениям тока в обмотке и при ее разложении в

Ряд Фурье дает оснонную 2р =2 — полюс-! ную гармонику HC с минимальным содержанием нечетных высших гармоник, не кратных трем.

Обмотка (фиг.2 ) также выполнена в 48 пазах иэвестньм способом и ее вателя, а также искажается форма кривой выходного напряжения генератора.

Цель изобретения — упрошение конструкции,увеличение использования.меди и улучшение формы кривой лопя обмотки возбуждения с 2р=2 и 2р=8 полюсами .

Эта цель достигается тем, что для однослойной обмотки, выполненной в равномерно распределенных лазах из четырех последовательно соединенных катушечных групп с концентрическими катушками, стороны катушек первой и третьей групп лежат в пределах сплошнъ х зон н — fg и — я рад соог7 5 !

2 »2 нетственно, их оси сдвинуты на

) рад и по их осям зона в 7 /ц рад свободна о-. катушек, группы вторая и четвертая концентрически охватывают

Группы первую и третью, соединены встречно им и их начальные стороны лежат рядом с начальнъми сторонами групп первой и третьей соответственно

2 Ъ в зонах н — 7l и — я- 1с рад, при12 1 чем по сранйению с катушками внешней и соседней с ней группы первой,внешней группы второй, внутренней и сосед— ней с ней группы четвертой числа вит— ков больше:для внутренней и Двух соседних с ней катушек групп первой и третьей -в четыре раза,а других катушек групп первой и четвертой — н пять раз, второй и третьей — в три раза.

Для получения одинакового коэффициента заполнения медью пазов, сечения меди внтков катушек следует применять обратно пропорциональными их числам витков.

Предлагаемая совмещенная обмотка возбуждения отличается простотой

5 8 конструкции, высоким использованием меди и минимальным содержанием высших гармоник в кривой поля обмотки.

Такая обмотка может применяться,например, на роторе одномашинного син/ хронного преобразователя частоты и числа фаз, или двухчастотного синхронного генератора, имеющих два контактных кольца.

Формула изобретения

Совмещенная обмотка возбуждения синхронных машин, например одномашинных синхронных преобразователей частоты и числа фаз, выполненная в равномерно распределенных пазах из четырех последовательно соединенных катушечных групп с концентрическими катушками, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения использования меди и улучшения формы кривой поля с 2p=2 и 2р=8-полюсами, стороны катушек первой и третьей групп лежат в пределах. сплошных зон соответственно в

7.ft(12 и g.rt/12 рад, их оси сдвинуты на и рад и по их осям эона в /ш рад свободна от катушек, группы вто55868 Ь рая и четвертая концентрически охватывают группы первую и третью, соеди-. нены встречно им и их начальные стороны лежат рядом с начальными сторонами групп первой и третьей соответственно в зонах в 2 IZI42 и Ъ <Норад причем по сравнейию с катушками внешней и соседней с ней группы первой, внешней группы второй, внутрен ð ней и соседней с ней группы четвертой числа витков больше: для внутренней и двух соседних с ней катушек групп первой и третьей — в четыре раза,а других катушек групп первой и чет1 вертой — в пять раэ, второй и третьей, в три раза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Загрядский И. Совмещенные электрв рические машины. Кишинев, "Карта

Молдовеняскэ", 1972, с.14.

2. Шуйский В.П. Расчет электрических машин. М,, "Энергия", 1968, с. !18-120.

2s 3. Сумаков Б.А., Семенов Н.П.

Одноякорный синхронный преобразова-. тель частоты. — "Изв.Вузов", "Электромеханика", 1967, 11 2, 180-185.