ОБМОТКА СТАТОРА СОВМЕЩЕННАЯ Российский патент 1997 года по МПК H02K3/28 

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

Известны совмещенные трехфазно-однофазные электромашинные обмотки, выполненные с трехфазными зажимами для одной полюсности р₁ и однофазными дополнительными зажимами для другой полюсности р₂, через которые обмотка питается, например, постоянным (выпрямленным) напряжением [1, 2] Такие совмещенные обмотки применяются на статоре одномашинных преобразователей частоты и 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=4/1, выполненная из 12 катушек в Z=24 пазах и соединенная в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами из них канал для полюсности p₁=4 и дополнительными зажимами из их нулевых точек для полюсности р₂=1 [3] Такая обмотка имеет ограниченные функциональные возможности, так как не имеет симметричных короткозамкнутых контуров для полюсности р₂= 1 и не может использоваться для этой полюсности в качестве демпферной или пусковой обмотки.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей совмещенной р₁/p₂=4/1 полюсной обмотки путем образования в ней симметричных короткозамкнутых контуров для полюсности р₂=1, используемых в качестве демпферной или пусковой обмотки.

Цель достигается тем, что для совмещенной обмотки с числами пар полюсов p_в/p_A=4/1, выполненной двухслойной в Z пазах из к=24 распределенных катушечных групп с номерами от 1 до 24 при шаге катушек по пазам у_п, соединенной в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами С1, С2, С3 для полюсности p_в= 4 из их начал и дополнительными зажимами И1-И2 для полюсности p_A= 1 из их нулевых точек: в первой и второй звездах фаз соединены последовательно группы с номерами 1, 22, 16, 7 и 13, 10, 4, 19 в фазе первой, 5, 14, 20, 11 и 17, 2, 8, 23 в фазе второй, 9, 18, 24, 3 и 21, 6, 12, 15 в фазе третьей, причем четные группы включены встречно относительно нечетных групп, а в каждой фазе соединены вместе концы групп 1 и 13, 5 и 17, 9 и 21, где Z= 24•к при к=1, 2, 3, целое число катушек в катушечной группе; у_п=3/8.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при Z=24 пазах; на фиг. 2 ее упрощенная схема; на фиг. 3 диаграмма ЭДС для переменного поля с полностью р_A=1.

Обмотка (фиг. 1) выполнена двухслойной в Z=24 пазах из K=24 катушек с номерами от 1 до 24 при шаге катушек по пазам у_п=Z/8=9. Она соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами С1, С2, С3 для полюсности p_в= 4 из их начал и дополнительными зажимами И1-И2 для полюсности р_A= 1 из нулевых точек звезд. 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. Диаграмма ЭДС фиг. 3 построена для переменного поля с полюсности р_A= 1, и векторам ЭДС подписаны номера катушек, смещенных для этого поля на угол α_A= 360^°p_A/K = 15^°. Из фиг. 3 видно, что катушки 1 и 23, 5 и 17, 9 и 21 образуют для переменного поля с полюсностью р_A=1 симметричную трехфазную короткозамкнутую систему, которая может использоваться в качестве пусковой и демпферной обмотки.

На фиг. 1 верхний ряд стрелок показывает направления переменных токов при питании обмотки через зажимы С1, С2, С3 трехфазным напряжением (р_в=4), а нижний ряд направления тока при питании обмотки через зажимы И1-И2 выпрямленным напряжением (р_A=1). В силу симметрии звезд фаз поле с р_в=4 не наводит ЭДС на зажимах И1-И2.

Таким образом, предлагаемая обмотка выполняет одновременно функции трех обмоток: трехфазной с зажимами С1, С2, С3 для полюсности p_в=4, однофазной с зажимами И1-И2 для полюсности р_A=1 (питаемых выпрямленным напряжением) и короткозамкнутой с полюсностью p_A=1. По сравнению с обмоткой по прототипу [3] она имеет расширенные функциональные возможности.

Предлагаемая обмотка может применяться на статоре, например, синхронно-асинхронного одномашинного преобразователя частоты, в котором вращающиеся поля с р_A= 1 и p_в=4 создаются трехфазными обмотками ротора (с контактными кольцами). При этом для полюсности p_A=1 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 p_в=4, вращающееся согласно с ротором, наводит на зажимах С1, С2, С3 обмотки статора ЭДС с частотой f₂=f₁(1+p_в/p_A=5f₁, где f₁ частота первичной трехфазной сети (при f₁=60 Гц величина f₂=300 Гц). Такой одномашинный преобразователь выполняется в конструкции серийных асинхронных машин с фазным ротором и контактными кольцами и применение в нем предлагаемой обмотки позволяет упростить конструкцию и изготовление, а также упростить операции пуска, улучшить динамические свойства из-за наличия короткозамкнутых контуров в обмотке статора для демпфирования колебаний синхронной части с полюсностью p_A=1 машины.

Область использования: электрические совмещенные машины попеременного тока с двумя разнополюсными полями, например, в одномашинных преобразователях частоты и числа фаз. Сущность: обмотка статора, совмещенная с числами пар полюсов р_в(p_A=4)1, выполнена двухслойной в Z пазах из К=24 распределенных катушечных групп с номерами от 1 до 24 при шаге катушек по пазам у_п, соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами С1, С2, С3 для полюсности р_в=4 из их начал и дополнительными зажимами И1-И2 для полюсности р_A+1 из их нулевых точек, при этом в первой и второй звездах фаз соединены последовательно группы с номерами 1,22,16,7 и 13, 10, 4, 19 в фазе первой, 5,14,20,11 и 17,2,8,23 в фазе второй, 9,18,24,3 и 21,6,12,15 в фазе третьей, четные группы включены встречно относительно нечетных групп, в каждой фазе соединены концы групп 1 и 13, 5 и 17, 9 и 21, число пазов Z=24•K при к = 1,2,3 ... - целое число катушек в катушечной группе; шаг катушек по пазам у_п= 3•Z/8. Технический результат: расширение функциональных возможностей совмещенной р_в/p_A=4/1 - полюсной обмотки путем образования в ней симметричных короткозамкнутых контуров для полюсности р_A=1. 3 ил.

Обмотка статора, совмещенная с числами пар полюсов Р_В/Р_А 4/1, выполненная двуслойной в Z 24 К паза из К 24 распределенных катушечных групп с номерами от 1 до 24 при шаге катушек по пазам Y_п 3 • Z/8, соединенная в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами С1, С2, С3 для полюсности Р_В 4 из их начал и дополнительными зажимами И1 И2 для полюсности Р_А 1 из их нулевых точек, отличающаяся тем, что в первой и второй звездах фаз соединены последовательно группы с номерами 1, 22, 16, 7 и 13, 10, 4, 19 в фазе первой, 5, 14, 20, 11 и 17, 2, 8, 23 в фазе второй, 9, 18, 24, 3 и 21, 6, 12, 15 в фазе третьей, причем четные группы включены встречно относительно нечетных групп, а в каждой фазе соединены вместе концы групп 1 и 13, 5, и 17, 9 и 21, где К 1, 2, 3, целое число катушек в катушечной группе.