Трехфазно-однофазная совмещенная обмотка статора Советский патент 1985 года по МПК H02K3/28 

1 Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тоюа и может применяться, например, в одномашинных преобразователях час тоты и числа фаз. Известны совмещенные электромашинные обмотки, выполненные в виде параллельных ветвей для од)шй полюс ности р , каждая из которых содержи распределенные катушки и имеет выво ды средних точек для зажимов начал фаз другой полюсности р . Угол межд осями катушек ветви равен 2 л /( радиан, а число витков катушек пропорционально углу их сдвига относительно оси ветви Cl3. Недостатки таких обмоток - сложность конструкции и изготовления, большие потери от -уравнительных токов в ветвях. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является со мещенная трехфазная обмотка с числа ми пар полюсов Р /РЗ 1/6, выполне ная из шести распределенных катушеч ных групп, соединенных в фазах в две параллельные ветви, началу кото рых образуют трехфазные зажимы для полюсности р , а их концы соединены в два дополнительных зажима для полюсности PJ. Обмотка может выполнят ся однослойной или двухслойной из равношаговьгх или концентрических катушек С2, Недостатком известной обмотки является низкий обмоточный коэффи-; циент для полюсности pj, что ухудша ет параметры обмотки. Цель изобретения - увеличение использования меди и улучшение параметров для полюсности PI и РЗ путем выполнения обмотки с разновитко выми концентрическими катушками по типу минусных обмоток. Указанная цель достигается тем, что в трехфазно-однофазной совмещенной обмотке статора с числами пар полюсов 1/6; выполненной двухслойной в двадцати четырех , пазах из ш,ести распределенных кату шечных групп с концентрическими катушками- и соединенной ,в две параллельные трехфазные звезды, начала которых образуют трехфазные зажимы для полюсности р , а их нулевые точ ки - два дополнительных зажима для полюсности РЗ, в каждой катушечной группе, содержащей четыре катушки 62 с шагами по пазам у 12-2(к-1), катушки с номерами к 1 и 3 соединены последовательно-согласно и образуют первю подгруппу, катушка с номером к 2 образует вторую подгруппу, катушка с номером к 4 образует третью подгруппу, в первой фазе в первую звезду включены последовательно первая и вторая подгруппы катушечной группы первой и третья подгруппа катушечной группы четвертой, в первой фазе во вторую звезду включены последовательно первая и вторая подгруппы катушечной группы четвертой и третья подгруппа катушечной группы первой, причем подгруппы катушечной группы четвертой включены встречно отргосительно подгрупп катушечной группы первой, конец первой подгруппы катушечной группы первой и .начало первой подгруппы катушеч ной группы четвертой соединены вместе, а другие фазы выполнены так же, как и первая фаза и номера их катушечных групп чередуются от носительно групп первой фазы с интервалом в две группы для второй фазы и в четыре группы для третьей фазы, где к .1-4 - номер катушки в катушечной группе. Числа витков катушек с номерами к 1, 2 3, 4,, в каждой катушечной группе относятся как 21 3:2:1. На фиг. 1 показана развернутая ;схема совмещенной обмотки с р /р 1/6, выполненной известнь м спосо- бом; на фиг. 2 - схема предлагаемой обмотки; на фиг. 3 и 4 - чередования фазных зон предлагаемой обмотки при равновитковых (фиг. 3) и разновитковых (фиг. 4), катушках; на фиг. 5 многоугольники НДС обмоток фиг. 1 и- 2; на фиг. 6 - диаграмма ЗДС предлагаемой обмотки для полюсности р 1. Обмотка (фиг. 1 и 2) выполнена в двадцати четырех пазах из шести распределенных катушечных групп с концентрическими катушками (с номерами от 1 до 6). Группы соединены в две параллельные трехфазные звезды, начала которьп-: образуют трехфазные зажимы Cl, С2, СЗ, для полюсности PJ 15 а их нулевые точки - два ополнительных зажима 01 и 02 для полюсности pj 6. В обмотке по фиг. 1 выполненной известным способом, однослойные равновитковые катушки имеют шаги по

3ll/i

пазам y 11 и 9 (средний шаг у, 10), В фазе С1 в первую звезду включена группа первая, а во вторую звезду - встречно включенная группа четвертая . Номера групп других фаз чередуются относительно групп первой фазы с интервалом в две группы для фазы С2 и в четыре группы для фазы СЗ. Обмоточные коэффициенты такой обмотки равны: для полюсности р, 1. oS-1 0,9577; для полюсности р 6Каб4 0,707.

В предлагаемой обмотке (фиг.2) двухслойные катушки имеют шаги по пазам у 12-2(к-1) 12, 10, 8, 6, где к 1-4 - номер катушки в группе Катушки каждой катушечной группы разбиты на три подгруппы: катушки с номерами к 1 и 3 соединены последовательно-согласно и образуют первую подгруппу5 катуШка с номером к 2 образует вторую подгруппу, катушка с номером к 4 образует третью подгруппу. В пе-рвон фазе С1 в первую звезду включены последовательно первая и вторая подгруппы катушечной группы первой и треть подгруппа катушечной группы четвертой, в первой фазе во вторую звезду включены последовательно первая и вторая подгруппы Катушечной группы четвертой и третья подгруппа катушечной группы первой, причем подгруппы катушечной группы четвертой включены встречно относительно подгрупп катушечной группы первой, конец первой подгруппы катушечной группы первой к начало первой подгруппы катушечной группы четвертой соединены вместе. Две другие фазы С2 и СЗ выполнены так же, как и фаза С1 и номера их катушечной групп чередуются относительно групп фазы С1 с интервалом в две группы для фазы С2 (группы с номерами 3 и -6) ив четыре группы для фазы СЗ (группы с номерами 5 и -2).

Верхний ряд стрелок на фиг. 1 и 2 показывает направления токов при питании обмотки через зажимы С1, С2, СЗ трехфазным током (р 1), а нижНИИ ряд -при питании обмотки через зажимы 01 и 02 однофазным током (р, 6). Переменное поле с полюсностью р 1 на дополнительных зажимах 01 и 02 не наводит ЭДС..

Для предлагаемой обмотки каждой катушечной группы имеются коэффициенты укорочения: для полюсности

64

р, 1 - К,,, 1,0; 0,9659; 0,866; 0,707; для полюсности р 6 - К,0; 1,0; 0; -1,0. Обмоточные коэффициенты обмотки по фиг. 2 равны: при равновитковых катушках (фиг. 3) - V.ST (1,0+0,9659+0,866+0,707)4 0,8848 (средний шаг у 9), 1,0; при числах витков катушек в отношении: 2:3:2:1 - К, (2 1,0+3 0,9659+ + 2 0,866+0,707)8 0,9171 (средний шаг 9,5), 1,0. Все пазы в обмотке имеют одинаковое число витков.

Таким образом, в предлагаемой обмотке использЬвание меди выше, чем в известной в 10 (0,8848 1,0) : : (0,9577 0,707)9 1,45 раза при ,. равновитковой обмотке и в 10 (0,9171 1,0):(0,9577 0,707)9,5 1,43 раза при разновитковых катушках. Так как половина катушек выведена из цепи для полюсности PJ 6 (между зажимами 01 и 02), то улучшаются параметры обмотки для полюсности PJ ; noBbmiaется обмоточный коэффициент, снижаются вдвое потери в меди.

На диаграмме ЭДС (фиг. 6), построенной для полюсности р 1 обмотки по фиг. 2, векторам ЭДС первых подгрупп приписан номер катушечной группы, а векторам ЭДС подгрупп вторых и третьих - номер группы со штрихом и с двумя штрихами.

На фиг. 5 при помощи вспомогательной треугольной сетки построены многоугольники МДС СЗ 1 для полюсности р 1 обмотки по фиг. 1.(наружный многоугольник «), обмотки по фиг. 2 с равновитковыми (фиг. 3) катушками (внутренний 12-угольник, ), обмотки по фиг. 2 с разновитковыми (фиг. 4) катушками (24-угольников). В центре фиг. 5 показаны векторы токов фазных зон (фиг. 3 и 4) A-Z-B-X-C-Y. Вычисляя по фиг. 5 радиусы пазовых точек многоугольников относительно центра, получим (сторона сетки принята за дв единицы) значения среднего радиуса для фиг. 5а - RJi 216; для фиг. 184; для фиг. 5в - R 197,5. Радиус окружности, соответствующей основной гармонике МДС (р 1) по З R2 / 4-4 Коб1/ равен: для фиг. 5а - R2 214,0945, для фиг.56R2 182,7565, для фиг. 5в - R 196,3519. По значениями и R вычисляем коэффициент дифференциального рассеяния обмотки 3(;

-t() - 1 100%: для обмотки по фиг, 1-6 0,889%, для предлагаемой обмотки (фиг. 2) равновитковой -6д 0,679% и разновитковой 0,583%. .

Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет меньшее содержание высших гармоник в кривой НДС для полюсности Р, 1 в 0,889:0,679 1,31 раза при равковитковых и в 0,889:0,583 1,53 раза при разновитковых катушках,

Предлагаемая обмотка имеет по сравнению с известной лучшие параметры для полюсности р и Pj, а также лучшее использование меди.

л

1. Г. .Т. .. .1.

Фыг. J

.1. .с. .i. .у. .1. . Фиг Л

1. ТРЕХФАЗНО-ОДНОФАЗНАЯ СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА СТАТОРА с числами пар полюсов PI/Pj 1/6, выполненная двухслойной в двадцати четырех пазах из шести распределенных катушечных групп с концентрическими катушками и соединенная в две параллельные трехфазные звезды, начала которых образуют трехфазные зажимы для полюсности р , а их нулевые точки - два дополнительных зажима для полюсности р, отличающаяся тем, что, с целью увеличения использования меди и улучшения параметров для полюсности р и PJ, в каждой катушечной группе, содержащей четыре катушки с шагами по пазам у 12 - 2(к-1), катушки с номерами к 1 и 3 оединены последовательно-согласно и образуют первую подгруппу, катушка р номером к 2 образует вторую подгруппу, катушка с номером к 4 образует третью подгруппу, в первой фазе в первую звезду включены последорательно первая и вторая подгруппы катушечной группы-первой и третья подгруппа катушечной группы четвертой, в первой фазе во вторую звезду включены последовательно первая и вторая подгруппы катушечной группы четвертой и третья подгруппа катушечной группы первой, о. ч причем подгруппы катушечной группы четвертой включены встречно относительно подгрупп катушечной группы первой, конец первой подгруппы катушечной группы первой и начало первой подгруппы катушечной группы четвертой соединены вместе, а другие фазы выполнены так же, как и первая фаза и номера их катушечных групп чередуются относительно групп первой СП фазы с интервалом в две группы для второй фазы и в четыре группы для О) третьей фазы, где к 1-4 - номер катушки в катушечной группе. 2. Обмотка по п. 1, о т л и ч аю-щ а я с я тем, что, числа витков катушек с номерами к 1, 2, 3, 4, в каждой катушечной группе относятся как 2:3:2:1.