Трехфазная двухскоростная обмотка электрических машин переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02K17/14 

11зобретение относится к многоскоростным полюсопереключаемым обмоткам электрических машин переменного тока Известна трехфазная обмотка для двухскоростных машин переменного ток с отношением чисел пар полюсов 2:3., которая формируется как двухфазная и соединяется Т-образно для трехфазного питания при числе пар полюсов, кратном трем 13. Недостатком обмотки является срав нительно большое число выводов (10 выводов ), необходимых для переключ-ения чисел пар полюсов. Известна трехфазная обмотка с отношением чисел пар полюсов 2:3, кото рая выполняется из двенадцами одинаковых катушечных групп, соединенных Т-образно с тремя параллельными ветвями при числе пар полюсов, кратном трем. В обмотке обеспечивается полно использование обмоточной меди при обоих числах полюсов при сравнительно небольшом числе выводов (8 выводов) на переключатель частоты вращения С 2 3. Недостатком этой обмотки является несимметрия токов в фазах при Т-образном включении. Известна трехфазная обмотка с переключением чисел пар полюсов в отно шении 2:3, которая выполняется из двенадцати катушечных групп. Нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви, s к средним точкам этих ветвей подключены четные катушечные группы, три из которых соединены параллельно, а три других - последовательно. Обмотка двухслойная, равносекционная имеет по три независимых вывода для каждого числа пар полюсов и обе печивает симметрию токов в фазах 3 Недостатками обмотки являются сравнительно большое число катушек обмотки и неполное использование (75%) обмоточной меди на высшей ско рости . Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является двухскоростная трехфазная обмотка с отношением чисел пар полюсов 2:3. Обмотка предназначена для числа пазов .и кратного 36 и содержит двенадцать катушечных групп, каждая из которых выполнена из двух концен рически расположенных катушек с отн шением чисел витков внешней и внутренней катушек 1:2. Нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой параллельной ветви , а к средним точкам этих ветвей подключены три четные катушечные группы, соединенные между собой в общей точке, к которой подключены последовательно внутренние катушки трех других четных кату11 ечных групп, выполненных с числом витков, в три раза меньшим, и сечением меди, в три раза большим по сравнению с остальными катушечными группами, а три внешние катушки этих четных катушеч-, ных групп сьэединены со средними точками параллельных ветвей, образованных нечетными катушечными группами. Обмотка однослойно-двухслойная, симметричная имеет по три независимых вывода для каждого числа пар полюсов 4 . Недостатками известной обмотки являются ограниченная область применения, определяемая числом пазов и кратным 36, и некоторое ухудшение характеристик двигателя, обусловленное последовательным включением в фазы обмотки при трех внешних катушек четных катушечных групп и связанным с этим снижением индукции при данном числе пар полюсов. Цель изобретения - расширение области применения обмотки для числа пазов и улучшение характеристик двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазной двухскоростной обмотке электрических машин переменного тока с отношением чисел пар полюсов 2:3, состоящей из двенадцати основных катушечных групп, равномерно распределенных по расточке машины с двумя концентрически расположенными катушками в каждой катушечной группе, в которой нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, порядковые номера которых в ветвях 1-7, 9-3 и 5-11, основные катушечные группы обмотки выполнены одинаковыми с отношением чисел витков внутренней и внешней катушек 1:2, а основные .четные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви с порядковыми номерами катушечных групп в параллельных ветвях 2-8, 6-12 и 10-4, средние точки которых соединены со средними точками параллельных ветвей нечетных катушечных групп с порядковыми номерами катушечных групп в точках соединения 1-7-10-4, 9-3-6-12 и 5-11-2-8 и вы.водами из этих точек для числа пар полюсов , причем в точках соединения четные катушечные группы включены согласно с нечетными катушечными группами, а по отношению к четным катушечным группам концентрически, расположены внутри этих групп шесть дополнительных катушек, образованных соответственно порядковыми номерами 2, 4, б, В, 10 и 12, которые выполнены с числом витков, в ЧР3тыре раза меньшим,-и сечением меди, в четыре раза большим по сравнению с большей катушкой основных катушеч ных групп, и соединены между собой последовательно и подключены к точк соединения четных катушечных групп 8-12-4, причемпо отношению к этим кату.лечным группам катушки 4, 8 и 12 включены согласно, а катуакн 2, би 10- встречно, а вывод;тми обмотки для числа пар полюсов Я ляются выводы из точек соединения катушечных групп 1-9-5 и 7-3-11 и вывод из начальной точки последовательно соединенных дополнительных к тушек . На фиг. 1 представлена схема сое динения элементов трехфазной двухскОростной обмотки с отношением чисел пар полюсов 2:3; на фиг. 2 резвернутая схема трехфазной двухскоростной обмотки с числами полюсо 4 и 6 для числа пазов . Трехфазная двухскоростная обмотк однослойно-двухслойная состоит из двенадцати основных одинаковых кату шечных групп и шести дополнительных катушек, концентрически расположенных внутри чётных катушечных групп и обозначенных соответственно 2, 4, б, 8, 10 и 12. Каждая основная кату шечная группа обмотки выполнена из двух концентрически расположенных катушек с отношением чисел витков внутренней и внешней катушек, равны 1:2 (фиг. 2). Основные четные и нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой параллельной ветви, порядковые номера ко рых 1-7, 9-3 и 5-11 в параллельных ветвях нечетных катушечных групп и 2-8, 6-12 и 10-4 в параллельных вет вях четных катушечных групп, а сред ние точки параллельных ветвей катушечных групп соединены со средними точками параллельных групп, образовав в точках соединения 1-7-10-4, 9-3-6-12 и 5-11-2-8 выводы А4 для числ пар полюсов . При этом в точках соединения четные катушечные группы включены согласно с нечет ными катушечными группами. Дополнительные катушки обмотки, выполненны с числом витков, в четыре раза мень шим, и сечением меди, в четыре раза большим (намотаны в четыре провода) по сравнению с большей катушкой основных катушечных групп, соединены между собой последовательно и подклю чены к точке соединения четных кату шечных групп 8-12-4, причем по отно шению к этим катушечным группам катушки 4, 8 и 12 включены согласно, а катушки 2, б и 10 встречно. Выводы обмотки для числа пар полюсов р 3 А и Cj, .выполнены из точек соединения катушечных групп 1-9-5 и 7-3-11 5 а вывод В из начальной точки noc.ficдовательно соединенных дополни1-ельных Катушек (фиг. 1 . Обмотка имеет по три иeзaвиcи Jx вывода Д-пя каждого числа пар пол11сов и выполнима причисле пазов :.-48. Однослойная часть обмотки занимает 75% пазов машины, что значительно упрощает обмотку и снижает трудоемкость изготовления. На высшей частоте вращения при 2 обмотка соединяется в звезду с четырьмя параллельными ветвями. При этом использование обмоточной меди составляет 75%. Симметрия ЭДС и токов в фазах обеспечивается симметричным включением одинаковых катушечных групп в каждую из фаз обмотки (фиг.2. По сравнению с известной обмоткой в предлагаемой обмотке отсутствуют последовательно включенные дополнительные катушки, что повы1-1ает индукцию в воздушном зазоре и улучшает характеристики двигателя при . При числе пар полюсов обмотка соединяется Т-образно с тремя параллельными ветвями. На этой частоте вращения используется 81,2% обмоточной меди и достигается симметрия токов в фазах благодаря включению дополнительных катушек с укороченным шагом по пазам в фазу В (фиг. 1), обуславливающих уменьшение ЭДС этой фазы, необходимое для получения симметричной трехфазной системы ЭДС три Т-образном включении обмотки. При не используются основные катушечные группы 2, 6 и -10, представляющие три фазные зоны обмотки. Однако этим катушечным группам практически эквивалентны используемые при шесть одинаковых дополнительных катушек, три из которых 2, би 10расположены непосредственно в области фазных зон указанных основных катушечных групп, а три других катушки 4, 8 и 12 включены по отношению к этим катушкам встречно, что равносильно принадлежности катушек 4, 8 и 12 к тем же фазным зонам. На фиг. 2 представлена схема обмотки с шагами по пазам катушек основных катушечных групп, равными У-, 8 и у. 10. При необходимости повышения индукции при обмотка может быть выполнена с шагом по пазам катушки с большим содержанием меди, равным . При этом показатели обмотки и характеристики двигателя при останутся неизменными. По сравнению с известными двухскоростными обмотками данного типа предлагаемая обмотка отличается областью применения, которая определяется числом пазов и кратным 48, простотой конструкции, уменьшающей трудоемкость изготовления, повышенным заполнением пазов обмоточной медью. Обмотка обеспечива.ет хорошую

форму кривых намагничивающих сил при обоих числах пар полюсов, имеет минимальное число выводов и независимле входы для каждой полюсности. Обмотка может найти широкое применение |В многоскоростных двигателях, в машинах с внутренним каскадом, в двигателях с бесконтактным изменением числа пар полюсов.

Экономический эффект от,внедрения предлагаемого изобретения в машинах переменного тока достигается благодаря расширению области применения обмотки. В базовых многоскоростных двигателях новой серии с числом пазов для числа пар полюсов применяются отдельные обмотки. Применение полюсопереключаемой обмотки позволяет повысить мощность двигателя в заданном габарите на 25 - 30%. Благодаря увеличению однослойной части обмотки на 12,6% снижается трудоемкость изготовления на 5-7%, повышается заполнение пазов медью. Наличие в обмотке независимых выводов для каждого числа пар полюсов упрощает переключающую аппаратуру, повышает надежность электропривода. Кроме того, это позволяет использовать предлагаемую обмотку и в двигателях с фазными роторами с числом пазов на роторе . Объединив независимые выводы двухскоростной обмотки ротора в три общих вывода и соединив их с тремя контактными кольцами ротора, можно получить две ступени скорости двигателя с фазным ротором без усложнения, конструкции машины, и таким образом, снизить потери скольжения на 30 35%.

: ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСКОРОСТНАЯ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА с отношением чисел пар полюсов 2:3, состоящая из двенадцати основных катушечных групп, равномерно распределенных по расточке машины |С двумя концентрически расположенными катушками в каждой катушечной ; группе, в которой нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, порядковые номера которых в ветвях 1-7, 9-3, 5-11, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения обмотки для числа пазов и улучшения характеристик двигателя, основные катушечные группы обмотки выполнены одинаковыми с отношением витков внутренней и внешней катушек 1:2, а основные четные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви с порядковыми номерами , катушечных групп в парешлельных ветвях 2-8, 6-12, 10-4,средние точки которых соединены со средними точками параллельных ветвей нечетных катушечных групп с порядковыми номерами катушечных групп в точках соединения 1-7-10-4, 9-3-6-12, 5-11-2-8 и выводами из этих точек для числа пар полюсов , причем в точках сое динения четные катушечные группы включены согласно с нечетными катушечными группами, а по отношению к S четным катушечным группам концентри(Л чески расположены внутри этих групп б дополнительных катушек, обозначенных соответственно порядковыми номерами 2 , 4, 6, 8, 10, 12, которые выполнены с числом витков, в четыре раза меньшим, и сечением меди, в четыре раза большим по сравнению с большей катушкой основных катушечных групп, и соединены между собой пох следовательно и подключены к точке соединения четных катушечных групп 8-12-4, причем по отнесению к этим vl катушечным группам катушки 4, д, 12 СО СП включены согласно, а катушки 2, б, i встречно, а выводами обмотки для числа пар полюсов являются выводы из точек соединения катушечных групп 1-9-5, 7-3-11 и вывод из начальной точки последовательно соединенных дополнительных катушек.

9

е

J

8 1/ 1

«;#;/