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

Изобретение относится к многоскоростным полюсопёреключаеьмм обмоткам электрических машин переменного ток а. Известна трехфазная трехслойная .обмотка с отношением чисел пар полюсов 2 : 3 г 4 l , Однако эта обмотка имеет большое число выводов на переключатель частоты вращения (15 выводов)., что усложняет переключающую аппаратуру. Известна трехфазная полюсопереключаемая обмотка для отношения чисел пар полюсов 2;3г4, состоящая из 12 одинаковых катушечных групп, соединенных Т-образно с тремя параллель ными ветвями. Для переключения чисел пар полюсов используют 11 выводов 2 Недостатками такой обмотки являют ся сравнительно большое число выводо и несимметрия токов в фазах при числ пар полюсов, кратном трем. Известна трехфазная трехскоростная обмотка с отношением чисел пар полюсов 2:3:4, содержа14ая 12 катушеч ных групп, соединенных Т-образно с тремя параллельными ветвями, В обмот ке обеспечивается симметрия токов в фазах при всех значениях чисел пар полюсов путем выделения части витков из четырех катушечных групп и вклю-. чением их встречно по отношению к остальным частям этих катушечных групп. 3J . . Недостатком данной обмотки являет ся сравнительно большое число выводов (11 выводов) на переключатель частоты вращения. Наиболее близкой к изобретению яв ляется трехфазная трехскоростная обмогка, состоящая из 12 основных катушечных групп с двумя катушками в каждой группе и б дополнительных ка1ушек, концентрически расположенных ПО отношению к четным катушечным гру пам. .Четные катушечные группы соединены между собой в Три параллельные ветви с двумя встречно вклю.ченными группами в каждой, ветви, а нече ные катушечные группы включены между собой по две встречно и соединены средними точками с точками соединения четных катушечных групп в парал дельных ветвях, причем в точках соедине ния четные и нечетные катушеч ные группы включены между собой согj-jacHo. Дополнительные катушки выпол±1 нены с числом витков S три раза мень шим и сечением меди в три раза большим по сравнению с катушками основных катушечных групп н включены последовательно в фазу. В при р 2- 3, причем три из них включены согласно, а три других встречно по отношению к основным катушечным группам этой фазы. Обмотка однослойная, симметрич ная, имеет независимые выводы для двух значений чисел пар полюсов. Переключение частот вращения осуществляется с помощью 10 выводов. Использование обмотки на каждой полюсности составляет 80% 4 . Недостаткаг м указанной обмотки являются ограниченная область применения, определяемая числом пазов Z ;50, и неиспользование 20% обмоточной меди на каждом числе пар полюсов, ухудшающее характеристики двигателя. Цель изобретения - расширение области применения обмотки для числа пазов Z 48, повышение использования обмотки и улучшение характеристик двигателя, Указанная цель достигается тем, что в трехфазной трехскоростной обмотке с отношением чисел пар полюсов 2; 3:4, содержащей 12 основных катушечных группр равномерно распределенных по расточке машины, и дополнительных катушек, концентрически располох енных по отношению к основным четным катушечным группам, в которой четные катушечные группы соединены между собой в три параллельные с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, порядковые номера которых в параллельных ветвях 10-4, 6-12, 2-8, а нечетные катушечные группы включены между собой по две встречно с порядковыми номерами 1-7, 9-3, 5-11 и подключены средними точками к точкам соединения двух четных катушечных групп в параллельных ветвях с порядковыми HOMepaNtti катушечных групп в точках соединения 1-7-10-4, 9-3-6-12, 5-11-2-8 и с выводами из этих точек для числа пар полюсов р 2, причем четные и нечетные катушечные группы в точках соединения включены между собой согласно, а дополнительные катушки выполнены с числом витков в три {эаза меньшим и сечением меди в три раза большим по сравнению с каTyuiKaMii основных четных катушечных Групп и подключены последовательно к точке соединения основных четных катушечных групп 4-8-12 встречно с этими группами, а выводами обмотки для числа пар полюсов р 4 являются объединенные выводы катушечных групп 1 и 7, 9 и 3,- 5 и 11, для р 3 объединенные выводы из катушечных групп I,9f5 и 7, 3, 11 и вывод из начальной точки последовательно соединенных дополнительных катушей, четные и нечетные катушечные группы обмотки содержат по две концентрически расположенных катушки с отношением чисел витков внетыней и внутренней катушек 1:2 нечетных катушечных групп и с одинаковыми числами витков в ка;тушках четных катушечных групп, причем шаги по пазам катушек четных катушечных групп на два пазовых деления меньшие по сравнению с соответствующими катушками нечетных катуше ных груцп, а дополнительные катушки обмотки, состоящие из трех катушек с порядковыми номерами 2, В , 10, концентрически расположены по отношению к четным катушечным группам с порядковыми номерами соответствен но 2, б, 10 вне этих групп. На фиг. 1 представлена схема сое динения элементов трехфазной трехскоростной обмотки с отношением чисел пар полюсов 2:3:4; на фиг. 2 развернутая схема трехфазной трехскоро.стной обмотки с числами полюсо 4, 6, 8 для числа пазов Z 48. Трехфазная трехскоростная обмотк с отношением чисел пар полюсов 2:3: содержит 12 основных катушечных гру .равномерно распределенных по расточ ке машины, и 3 дополнительных катуш ки. Четные и нечетные катушечные гр пы обмотки содержат по две концентрически расположенных катушки с отношением чисел витков внешней и вну ренней катушек 1:2, нечетных катушечных групп и одинаковыми числами витков в катушках четных катушечных групп, а шаги по пазам катушек четных катушечных групп на два пазовых деления больше по сравнению с соответствующими катушками нечетных кату шечных групп. По отношению к основным четным катушечным группам с порядковыми номерами 2, б, 10 концент рически вне этих групп расположены дополнительные катушки, обозначенные соответственно порядковыми номерами 2f б, 10 (фиг. 2) и выполненные с числом витков в три раза меньшим и сечением меди в три раза большим (намотаны в три провода) по сравнению с катушками основных четных катушечных групп. Основные четные катушечные группы обмотки соединены между собой в три параллельные ветви С-двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, порядковые номера которых в ветвях 10-4, 6-12, 2-8, а основные нечетные катушечные группы соединены по две встречно с порядковыми номерами 1-7 9-3, 5-11. Точки соединения нечетных катушечных групп соединены со средними точками параллельных ветвей образованных четными катушечными группами с порядковыми номерами катушечных групп в точках соединения 1-7-10-4, 9-3-6-12, 5-11-2-8, причем четные катушечные группы включены согласно по отношению к нечетным катушечным группам. Все дополнительные катушки соединены между собой последовательно и подключены к точке соединения четных катушечных групп 4-812 встречно с этими группами. Обмотка имеет 10 выводов. Выводы А4, В, С сделаны из точек соединения основных катушечных групп 1-710-4, 9-3-6-12, 5-11-2-8, а вывод В из начальной точки последовательно соединенных дополнительных катушек., Из основных нечетных катушечных групп 1, 9, 5, 7, 3, 11 сделаны выводы, обозначенные соответственно Ag/A, Bg/A, Ag/Сб, Cg/Cg,, Bg/Cfi (фиг. 1). Предложенная трехскоростная обмотка выполняется однослойно-, двухслойной и применяется для числа пазов 2 48 и кратного 48. Однослойная часть обмотки составляет .87,5%. Работа двигателя с данной обмоткой при числах пар полюсов р 2 и р - 3 осуществляется при соединенных между собой выводах Ag,/Ag, , Сб/Аб и Ag/C, Bg/Cg, Cg/Cfe, что обеспечивает независимые входы обмотки для соединение фаз соответственно в звезду с четырьмя параллельными ветвями и Т-образно с тремя параллельными ветвями. При р 2 трехфазное питание подается на выводы А, С, а при р 3 на соединенные выводы Ад/А, Bg/Аб, СЗ/А, Ag/Cg, BQ/C, Cg/C и вывод Bg. При р 4 обмотка соединяется в звезду с двумя параллельными ветвями, а питание подается на соединенные по два выводы Ag/Ag Ag/Cf,, Bg/A - Вз/Сб, Cg/A - Cg/Cg, Схема соединения элементов оомотки обеспечивает симметрию токов в фазах при всех значениях чисел пар полюсов. При р 3 это достигается путем включения в фазу трех дополнительных катушек, которые выполняются с диа-метральным шагом по пазам для данного числа полюсов и имеют более высокий обмоточный коэффициент по сравнению с остальными катушечными группами (фиг. 2). Это позволяет получить практически симметричную трехфазную систему ЭДС обмотки для Т-образного соединения фаз при р 3. При р 2 симметрия токов в фазах с четырьмя параллельными ветвями обеспечивается выполнением катушечных Групп обмотки с практически одинаковыми числами эффективных витков благодаря выполнению катушек четных и нечетных катушечных групп и с различными шагами по пазам и различными числами витков в катушках, При р -и 4 симметрии токов в фазах с двумя параллельными ветвями обеспечивается последовательным включением четной и нечетной катушечных групп в каждую из параллельных ветвей, фаз обмотки. В обмотке получено высокое использование обмоточной меди, составляющее при ре. 2ир 487,5%, а при р- 3

75%, Это достигнуто благодаря уменьшению вдвое числа дополнительных катушек, которые составляют 12,5% от всей обмотки.

По.сравнению с известной трехскоростной обмоткой с отношением чисел пар полюсов 2:3:4 предложенная обмотка отличается более высоким (на 7,5%) использованием обмоточной меди при. р 2 и р . 4 и меньишм на 16,6% Количеством элементов обмотки, что обеспечивает повышение использования габарита и улучшение характеристик двигателя, снижение тру7|оемкости изготовления. Обмотка име ет небольшое число выводов и независи№ае входы для чисел пар полюсов . р 2 и р - 3. Она может найти широкое применение Ь многоскоростных двигателях переменного тока, в машинах с внутренним каскадом.

Экономический эффект от внедрения предложенной обмотки в машинах переменного тока достигнут благодаря расширению области применения для числа пазов Z 48 и кратного 48, повышению использования обмоточной меди и улучшению характеристик двигателя . В базовых двигателях новой серии 4А с числом пазов Z -48 и отношением чисел пар полюсов 2:3:4 используются две отдельные обмотки, одна из которых двухскоростная. Применение в этих двигателях предложенной обмотки позволяет увеличить мощность двигателя на 25-30%, снизить трудоемкость изготовления обмотки на 30-35% по сравнению с базовым двигателем повысить надежность электропривода.

ТРЕХФАЗНАЯ ТРЕХСКОРОСТНАЯ ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТСвКА с отношением чисел пар полюсов 2:3:4, состоящая из двенадцати основных катушечных групп, равномерно распределенных по расточке машины, и дополнительных катушек, концентрически расположенных по отношению к основным четным катушечным .группам, в которой четные катушечные групоы соединены между собой в три параллельные ветви с двумя встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, порядковые номера которых в параллельных ветвях 10-4, 6-12, 2-8, а нечетные катушечные группы включены между собой по две встречно с порядковыми номерами 1-7, 9-3, 511 и подключены средними точками к точкам соединения двух четных катушечных групп в параллельных ветвях с порядковыми номерами катушечных групп в точках соединения 1-7-10-4, 9-36-12, 5-11-2-8 и с выводами из этих точек для числа пар полюсов р 2, причем четные и нечетные катушечные группы в точках соединения включены между собой согласно, а дополнительные катушки выполнены с числом витков в три раза меньшим и сечением меди в три раза большим по сравнению с катушками основных четных катушечных групп и подключены последовательно к точке соединения основных катушечных групп 4-8-12 встречно с этими группами, а выводами для числа пар полюсов р 4 являются объединенные вывода катушечных групп 1и7, 9иЗ, 5 и 11 и для р 3 объединенные выводы катушечных групп 1,9,5 и 7,3 и 11 и вывод из начальной точки после-§ довательно соединенных дополнительных катушек, отлич а-юща я с я Jv/J тем, что, с целью расширения области |J применения для числа пазов Z 48, |Сив повышения использования обмотки и I улучшения характеристик двигатэлг, четные и нечетные катушечные группы обмотки содержат по две концентри- : таески расположенных катушки с отно- i /Шением чисел витков внешней и внут- ренней катушек 1:2 нечетных катушечных групп и с одинаковыми числами СО 00 витков в катушках четных катушечных групп, причем шаги rto пазам катушек четных катушечных групп на два пазоо вых деления меньшие по сравнению с 00 соответствующими катушками нечетных катушечных групп, а дополнительные катушки обмотки, состоящие из трех катушек с порядковыми номерами 2 , 6, 10 , концентрически расположены по отношеншо к четным катушечным группам с пopядкoвы и номерами соответственно 2, 6, 10 вне этих групп.

1

$

ГУ

J

//

ПТУЛ- Л

3 V2 14

г.1 %