Трехфазно-однофазная совмещенная обмотка электрических машин Советский патент 1984 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится в обработкам совмещениых электрических машин и может применяться, например, в синхронных машинах с возбуждением от третьей гармоники поля, в одномашинных преобразователях частоты и числа фазгИ др. Известны совмещенные электромашинные обмотки, выполненные из 12 распределенных катушечных групп, соединенных в фазах в две параллельные ветви, начала которых образуют трехфазные зажимь для плоскости , а концы подключены к двум до полнительным выводам для попюсности ij.Недостаток их - ограниченная область применения. Известна также совмещенная обмотка статора синхронной машины с возбуждением от третьей гармоники поля, выполненная из распределительных катзшек, соединенных в фазах вдве параллельные ветви, начала которых образуют трехфазные.зажшфы для полюс ности р, а конщд подключены к двум дополнительньм выводам полюсноети Зр причем катувпси ветвей имеют различны шаги и числа витков так, что произведения в ветвях чисел витков на обмоточный коэффициент для полюсносри р равны С2 J. Недостатки такой обмотки - сложность конструкции и изготовления, не равномерное и неполное заполнение пазового слоя, низкий обмоточный ко эффициент и плохая форма кривой НС для полюсноетиЗр и др. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является совмещенна злектронаптнная обмотка, выполненна двухслойной в 39 пазах из 2 распре деленных катушечных групп с концентрическими катушками с шагами по па зам (г1) для групп 1,5,9 из чет1фех катушек и с у,9-2(к-1) для остальных групп из трех катушек соедап енных в фазах в две п рагшельные ветви, начала которык образуют трехфазные заяаоал для полкюности , а концы подключены к двум допол нительшм выводам для полюсности Зр«6. Катушки каждой группы разбиты на две группы: в одной ветви соединены последовательно подгруппы пер-: вые, в другой ветви - подгруппы вторые соответствуюа|их групп катушки подгрупп вьтолнены разновит- ковыми Сз}. Недостатки известной обмотки сложность конструкции и изготовления, низкий обмоточный коэффициент для полюсности Зр, что снижает использование меди и ухудшает параметры для.полюсности 3 р . Цель изобретения - упрощение коцструкдщи и изготовления путем выполнения катушек равновитковыми, увели-чение использования меди 1и улучшение параметров путем повьш1ения обмоточных Коэффициентов. Указанная цель достигается тем, что в трехфазно-однофазной совмещенной обмотке электрических машин, выполненной в 39 пазах из 12 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками с шагами по пазам (i-1) для одних и с (к-1) для других групп с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют два дополнительных вывода для полюсности , катушки каждой группы содержат подгруппы и соединены в фазе .последовательно для групп с номерами 1,4,7,10, первые подгруппы включены в ветвь одной звёзды, вторые подгруппы - в ветвь той же фазы другой звезды со встречным включением катушек четньвс групп относительно катушек нечетных групп, а номера других фаз чередуются с интервалом в четыре группы, группы имеют по три катушки и выполнены с шагами по пазам у для групп 2,6,10 и с Ук для. остальных групп, однослойная наружная катушка групп 4,8,12 содержит две отдельные катушки с числами витков по W, подгруппа первая содержит Наружную катушку для групп с шагаьи У|, Подгруппа вторая внутреннкио катушку для всех групп, средние катупщи групп 1,4,7 фазы и оставшаяся наружная катушка группы 4 соединены последовательно в наружной и средней катушками группы 10 в дополнительную ветвь, начало . котррой подключено к зажиму фазы, а конец - к концу второй подгруппы группы 10 к началу первой подгруппы группы 1, а подгруппы групп фазы соединены в две параллельные ветви и их концы подключены к дополнительным зажимам, где - номер катушки в группе, Wjj - число витков в осталь ных двухслойных катушках групп. Кроме того, катушки дополнительной ветви фазы имеют в 2,5-3 раза меньшее число витков и во столько же раз большее санение тфоводциков, чем остальные катушки групп, На фиг.1 Изображена развернутая сХ€Ма обмоткиi на фиг.2 - упрощенная схема одной фазы, на фиг.З и 4 диаграммы сдвига осей групп обмотки для полюсности и 3 6 соответствеяно. Обмотка (фиг.1) выполнена в 39 па зах из 12 распределенных катушечных групп (с номерами 1-12) с тремя концентрическими катушками в каждой с шагами по пазам y 10-2(i-1) 10,8, для групп с номерами 2,6,10 и с у 9-2(к-1)«9,7,5 для остальных групп, где к1-3 - номер. катушки в группе. Обмотка имеет три фазы для полюсиости р 2 с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы Которых 01-02 образуют два дополнительных захоша для полюсности . Катушки каждой группы разбиты на подгруппы и в фаз0 соединены . следовательно для групп 1,4,7,10, .первые подгруппы в ветвь фазы однЫ звезды, вторые подгруппы - в ветвь той же Фазы другой звезды со встречньм включением катушек четных групп 4 и 10 относительно катушек нечетных групп 1 и 7. Номера групп др угих фаз чередуются с интервале в четьфе грзтпы (номера групп 5,8,11, 2 для второй и 9,12,3,6 для третьей фазы). Однослойная катушка наружная 4,8,12 содержит две отдельные катушки с чисяами витков по W , где v/n- число витков остальных двух слойных катушек групп. Шэдгруппа первая содержит наружную катушку для групп с вагамя У|(, подгруппа вторая - внутреннюю катушку для всех групп. Средние катуеки групп 1,4,7 фазы и оставшаяся наружная катушка группы 4 соединены последовательно . с наружной и средней кагутками группы 10 в дрпояйительную ветвь (фиг.2) начало которой образует зажим фазы С1 , а конец подключен к концу второй подгруппы грушш 10 и началу первой подгруппы группы 1, а подгруп пы групп фазы со:единены в две параллельные ветви и их KOHiQit подключены к дополнительном зажимам 01 и 01. Аналогично выполнены и фазы С2 и СЗ. Стрелками на фигЛ показаны нйправлення токов: верхний ряд -jnpit питании обмотки через выводы Сi, 02, СЗ трехфазным током (), а нижний ряд - при питании обмотки через .выводы 01-02 однофазным током. На фиг.З и 4 показаны диаграммы сдвига осей групп, где осям приписаны номера групп. Для полюсности оси групп сдвинуты на углы 60±с1где, ,615° (фиг.З), а для - на углы 180±3 , где 3 13,845 (фиг,4). ЭДС катушек пропорциональны их коэффициентам укорочения, равным для полюсности р 2-Кур 0,9992, 0,9605, 0,823 - для групп 2,6,10, К,,0,9927, 0,90345, 0,7212 - для остальных группу для полюсности ,,,-0,9927, -0,663, 0,2393 для групп 2,6,10, К,,935, -0,2393, 0,663 - для остальных групп. Для полюсности ЭДС частей фазы (фиг.2) с учетом сдвига осей групп (фиг.З) равны: для дополнительной ветви С1-0-Е 0,90345(1+ +2co3ct)+0,9927+0,9992+0,,657, для ветви 0-01-Е 0,9927(),972, для ветви O-02-El,0,7212(1 + +2cc5C(t)+0,,982 (чнсло витков катушек принято за единицу). Так как ЭДС Е и npaKtn4ecKH одинаковые, то на выводах 01-02 пОле с полюсностью ЭДС практически не Наводит. ЭДС фазы полюсности . равна (Е;|+Е {),657+2,977 8,634 и обмоточнь коэффициент равен Kj,,634/(6+3,5)0,909. Для полюсности 3pf6 ЭДС между вывода: ш 01-02 с учетом сдвига осей групп (фиг.4) равна ;Ejp(0,935+0 663) (1+2елзЗЮ+0,,94 и обмоточный коэффициент К 4,,706. Дополнительная ветвь С1-0 выведена из цепи для ПОЛ10СНОСТИ 3 фазы, что повьшЕает обмоточный коэффициент для полюсности 3р. Бее двухслойные катушки обмотКн имеют по лм витков, а наружные однослойные катушки групп 4,8,12 (содержащие по две отдельН1ле катушки по w витков) - 2w витков. По сравнению с обмоткой по прототипу СзЗ, имеющей ,883 «0,525, предлагаемая обмотка имеет в (0,909.0,706)/CO,883tO,525)1,38 раза лучшее использование меди. Кро ме того, она проще в изготовлении яз-за равновитковык катушек групп, а также имеет лучшие параметры дл|| цепи с полюсностью (меньшие 5 активные и индуктивные сопротивления рассеяния), Для согласования параметров цепе для полюсностей и катушки дополнительной ветви можно выполнять и с другими числами витков по сравнению с остальными катупжами ЕСЛИ предлагаемую обмотку использовать для синхронной машины с возбуждением от третьей гармоники поля на напряжение, например, 400 В, то при её применении на нащ яжение 230 В и при сохранении прежними параметров для ()-полюсной цепи (и параметров обмотки возбзгждения р тора), число виткой катушек дополнительной ветви (ветвь Ct-0 фазы на фиг.2) следует определять из услови 5,657Х+2,,634 WK ,0%, откуда ,( - число витков 454 катушек первьйс и вторых подгруппу, т.е. катушки дополнительной ветви должны иметь в ра.за меньшее число витков и во столько же раз большее сечение проводников, чем остальные катушки грзтп обмотки. Для. упрощения изготовления обмотки целесообразно, катушки групп 1,4,7 фазы наматывать на шаблоне непрерывно, что при укладке их в пазы исключает выполнение междукатушечных соединений. Этга4 обусловлен указанный порядок чередования катушечных групп и шагами ytj и У « Обмотка может применяться на статоре одномашинных преобразователей частоты и числа фаз и в других типах совмещенных злектромашИнных и электромагнитных уст- : ройств с вращающимся магнитным полем.

1. ТРЕХФАЗНО-ЮДНОФАЗНАЯ СОВЖЩЕННАЯ ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ М/ШИН, выполненная в 39 пазах из 12 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками с шагами по пазам (i-1) для одних и с у|(в9-2(к-1) для других групп с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые вывотд которых образуют два дополнительных вывода для полгосцости Зр-6, катушки кшвдой группы содержат и соединены в фазе последоватбЛ1Ьно для групп с номерши 1,4,7, 10, первые под группы включены в ветвь фазы одной звезды, вторые подгруппы - в ветвь той же фазы другой звезды со встречньм включением катушек четных групп . относительно катушек нечетных групп, а номера групп других фаз чередуются с интервалом в четыре группы, отличающая ся тем, что, с целыо упрощения конструкции, увеличения использования меди и улучшения параметров, группы имеют по три катушки и выполнены с шагами по пазам у для групп 2,6,10 и с у для остальных групп, однослойная наружная катушка групп 4,8,12 содержит две остальные катушки с числами витков по Wj( , подгруппа первая содержит наружную катушку для групп с шагами Уц , подгруппа вторая - внутреннюю катувнсу для всех групп, средние катушки групп фазы 1,4,7 и ос- ; тавшаяся наружная катушка группы 4 соединены последовательно с наружной и средней катушками группы 10 S дополнительную ветвь, начало подключено к зажиму фазы, а конец - к концу второй подгруппы групН пы 10 и началу первой подгруппы группы 1 , а подгруппы групп соединены в две ветви и их концы подключены к указанным допелнительньм зажимам, где i номер катушки в группе, число витков в остальных двухслойных катушках групп. 2. СЮмотка по П.1, о т л и ч а юц а я с я тем, что катушки дополнительной ветви фазы имеют в 2,5-3 раза меньшее число витков и во столь: ко же р;аз большее сечение проводников , чем остальные катушки групп.