Совмещенная обмотка синхронной электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H02K3/28 H02K19/36 

Изобретение относится к якорным обмоткам машин переменного тока и применяться, например, в синх ронных машинах с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля, Известны совмещенные обмотки машин переменного Тока, вьшолненные в виде параллельных ветвей полюсности р , каждая из которых состоит из пространственно сдвинутых катуше и имеет зьшоды средних точек, являю щихся началами фаз полюсности р. Угол между осями катушек ветви ра2ftрад, а числа витков каР. + Р, Ч -г тушек пропорциональны углу сдвига и относительно оси ветви ij . Недостатками обмоток являются сложность конструкции, большие поте ри от зфавнительных токов в ветвях и ограниченная область применения. Известны также совмещенные обмотки с отношением Po/Pi 6 вьшол ненные из 12 равномерно распределенньк кат.ушечных; групп, соединенных в две параллельные ветви с нулевыми вьгоодами, являющимися зажимами для полюсности р 2 . Недостатком этих обмоток являетс ограниченная область применения. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является синхронная машина с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля, на статоре которой уложена трех фазная обйотка,:выполняющая функции основной и дополнительнрй обмоток с полюсностью р и Зр и содержащая рав номерно распределенные катушки, соединенные в звезду с двумя параллепьными ветвями и нулевыми выводам подключенными через выпрямитель к обмотке возбзгждения ротора. Параллельные ветви выполнены с различными тагами и числами витков так, что произведения их обмоточных коэффитщентов на числа витков для первой гармоники равны, а для третьей максимально различны между собой з . Недостатками известной обмотки являются сложность конструкции и технологии изготовления из-за нерав йомерного расположения разношаговых катушек и неодинако1В10го числа витков в катушках, неполное запо нение пазового слоя и неодинаковый коэффициент заполнения пазов медью, различие активных и индуктивных сопротивлений ветвей, плохая форма 362 кривой намагничивающей силы (НС) и низкий обмоточный коэффициент, для полюсности Зр, невозможность использования для возбуждения энергии первой гармоники поля, что ухудшает показатели машины при малых нагрузках, а также невозможность соединения обмотки в треугольник, что ограничивает ее функциональные возможНОСТИ. Цель изобретения - упрощение конструкции и технологииизготовления путем выполнения катуш ек равновитковыми и полного заполнения пазового .лоя, повьнпения обмоточных коэффициентов и улучшения форм кривых НС, использования для возбуждения также энергии гармоники поля и устранения ЭДС утроенной частоты на зажимах .фаз с полюсностью р. Указанная цель достигается тем, что обмотка содержит 6р катушечных k 2 концентрическими кагрупп с к тушками в каждой с шагами 3 k + 1 - 2-f катушки каждой группы соединены в две подгруппы, одна из которых содержит с соседних катушек, начиная с наружной, а другая - остальные катушки группы, в кадцой ветви соединены последовательно одни подгруппы первых р групп фазы с другими додгруппами остальных р групп фазы, а начала и концы ветвей образуют зажимы начал и концов фаз, соединенных в звезду или в треугольник, причем дополнительные вьгооды выполнены от средних точек ветвей каядой фазы, где р - полюсность обмотки для первой гармоники поля, i 1,2,..., k - номер катушки в группе, с V /2 при k - четное число и с k + 1 , -- Щ5д jj нечетное число. На фиг. 1 изображена схема предлагаемой обмотки с р 1 и k 3; на фиг. 2 и 3 - звезды и диаграммы ЭДС обмотки для полюсности р 1 и Зр 3; на фиг. 4 - схема и интегральные кривые НС предлагаемой обмотки с .. Обмотка выполнена трехфазной, : двухслойной и содержит 6р - 6 катушечшох групп с номерами от 1 до 6 с k 3 равновитковыми концентрическими катушками в каждой С шагами i 3k + 1 - 2; 10 - 2 1 8, 6, 4, где i 1, 2,3--номера катушек в группе. Катушки каждой группы соединены в две подгруппы, одна из которых k - 1 содержит с катушку начиная с наружной, а другая - среднкяо и внутреннюю катушки. В ветвях фазы С1-С4 соединены последовательно: одна подгруппа группы 1 с другой подгруппой группы 4. Начала и концы ветвей образуют зажимы фаз С1 и С4 а дополнительные выводы 01 и 04 выполнены от средних точек ветвей. Аналогично вьшолнены и другие фазы С2-С5, СЗ-Сб из катушек групп 3, 6 и 5, 2 с дополнительными выводами 02-05 и 03-06. Ка фиг, 2 и 3 векторам ЭДС первых подгрупп .приписаны номера групп а векторам вторых подгрупп - те же номера со штрихом. Для полюснрсти р (фиг.2) векторы ЭДС подгрупп каждой группы совпа дают по фазе и ,их в.еличины пропорциональны коэффициентам укорочения Кир 0,985 и Цр 0,866 + 0,643. На дополнительных выводах поле с I К)р - Кчг1 наводит ЭДС Е ЧР ЧР q,p - 0,21 Ефр, где - ЭДС фазы -ot поля с полюсностью р. Если брат -Ц-1 2, то Ер 0,48 , при Кур - Ejb 0. Для полюсности Зр (фиг.З) векто ЭДС подгрупп каждой группы равны по величине и находятся в противоф 36 (например, векторы 1 и l), так Кч,п -0,866 и KL. 0+0,866. Таким образом, векторы ЭДС первой и второй подгрупп каждой гр

.пы для полюсности Зр в цепи между 01 и 04 суммируются, т.е. по отношению к дополнительным вьгоодам обмотки является однофазной и имеет полюсность Зр. Из диаграммы фиг.З видно, что на зажимах фаз с; полюсностью р, например, С1-С4, поле с полюсностью Зр ЭДС не наводит, т.е. обмотку можно соединять и в треугольник.

lKij,p) 1Ку,р1 - условие устранения ЭДС от поля с полюсностью Зр на зажийах С1-С4, .С2-С5, СЗ-Сб, имеющих полюсность р. Приведенные значения шагов катушек обеспечивают выполнение этого условия.

Итак, на дополнительных выводах 01-04, 02-05, 03-06 наводятся трехфазная Ер и однофазная ЭДС перзового поля. Обмоточные коэффициент ты для полюсности р и Зр равны Ко8р 0.831 и Ко5,р 0,577. Произведение Кдрр 0,48 характеризует степень использования меди обмоток фиг.1 и 4.

По сравнению с известной обмоткой, имеюшей р 2,2 36, шаги катушек 8 и 6, Ковэр « X 0,244 0,215,-в предлагаемой обмотке в 0,48 .: 0,215 2,23 раза лучше использования меди. Кроме того, она значительно проще и техно,логичнее в изготовлении, надежнее в работе, имеет лучшие формы кривых НС и за счет возможности соединения в треугольник, более широкие функциональные возможности. 6,J вой и третьей гармониками поляч Следовательно, при подключении дополнительных вьшодов через вьтрямительные мосты, соединенные по постоянному току, к обмотке возбуждения ротора, для возбуждения машины используются энергии первой и третьей гармоник магнитного поля, что улучшает параметры машины. При выполнении обмотки с k - чет- . ное число ЭДС Ер 0,055, Е шр при К нечетное число ЭДС Е 3 ависит от Например, при величины 2 0,061. Е, k 5 и 2 - Ел 0,36 Е а при с Обмотка (фиг.4) вьптолнена с р 2 V 3 в 2 36 пазах аналогично об1 и имеет 6р 12 катушечмотке фиг. с номерами от 1 до 12. ных групп 1 и в ветвях соеди - Здесь с нены последовательно одни подгруппы первых р 2 трупп фазы (например, фазы С1-С4 с номерами 1 и 4), с другими подгруппами остальных р 2 групп фазы (группы 7 и 10), Верхний ряд стрелок (фиг.1 и 4) показывает направление токов при питании обмотки через выводы С1-С4, С2-С5, СЗ-Сб трехфазным током для момента времени, когда ток в фазе С1-С4 имеет максимальное значение, а нижний ряд - при питании обмотки через выводы 01-04, 02-05, 03-06 однофазным током. На фиг.4 построены также интегральные кривые НС с р 2 и Зр 6. Обмотки (фиг.1 и 4) вьтолнены из равновитковых катушек и имеют полное и равномерное заполнение паПредлагаемуюиспользовать на

-м -«

0

Фиг.З 511283366 обмотку можно такженых преобразователей частоты и числа статоре одномашин-фаз. fff2 J Ч5

СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, например, с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля, трехфазная, двухслойная, содержащая равномерно распределенные катушечные группы, соединенные в фазах в две параллельные ветви с дополнительными вьшодами, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, повышения использования меди улучшения параметров и расширения функциональных возможностей, обмотка содержит 6р катушечных групп с k 2 концентрическими катушками в каждой с шагами 3k + 1 -2 , катушки каждой группы соединены в две подгруппы, одна из которых содержит С соседних катушек, начиная с наружной, а другая - остальные.катушки группы, в каждой ветви- соединены последовательно одни подгруппы первых о групп фазы с другими подгруппами остальных р групп фазы, причем начала и концы ветвей образуют S зажимы начал и концов фаз, а указанные дополнительные выводы выпопнены от средних точек ветвей каждой фазы, где р - полюсность обмотки для первой гармоники поля, 4 1,2,..., k - номер катушки в группе. С k/2 при k - четное число при k - нечетное число.