Трехфазная полюсопереключаемая обмотка Советский патент 1986 года по МПК H02K17/14 

Изобретение относится к электрическим машинам и может найти применение в асинхронных короткозамкнутых электродвигателях со ступенчатым ре- рулированием угловой скорости путем переключения числа пар полюсов ста- торной обмотки.

Цель изобретения - расширение области применения обмотки, за счет получения отношения чисел пар полюсов Р, /Р,3/7.

На фиг, 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой обмотки при , на фиг, 2 - векторная диаграмма пазовых ЭДЙ обмотки при на фиг, 3 - векторная диаграмма пазовых ЭДС обмотки при на фиг, А - схема-развертка,

Через 411, 412, 413, 421, 422, 423, 431, 432, 433 обозначены номера частей оСмотки, через IT1 и П2 - трех- полюсные переключатели (переключающие контакторы) с помощью которых производится переключение числа пар полюсов, и через ПЗ - переключатель, предназначенный для изменения схемы соединения фаз (фиг, 1),

Верхнему положению переключателей соответствует включение обмотки на три пары полюсов (), а нижнему - на 7 пар полюсов (Р 7), Из фиг, 1 видно, что в состав фаз А, В и С при различных числах пар полюсов входят

С при включений обмотки- на семь пар полюсов.

При переходе от схемы с Р 3 к схеме с части 411, 422, 433 ос5 таются в составе прежних фаз, части 412, 423, 431 переключаются в соседние фазы справа (из фазы А в фазу В, из фазы Б в фазу С и из фазы С в фазу А),части 413, 421 и 432 пере10 ключаются в соседние фазы слева (из фазы А в фазу С, из фазы С в фазу В и из фазы В в фазу А),

Тем самьм при верхнем положении переключателей обеспечивается мак15 симальное значение амплитуды пространственной гармоники НДС с периодом 2ч TD/3, т,е, обмотка создает вращающееся поле с одной парой полюсов (Р 3) , а при нижнем положении пере20 ключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники НДС с периодом 2lj 1TD/7, т,е, обмотка создает вращающееся поле с тремя парами полюсов ,(Р,7), .

На фиг, 2 и 3 позициями 1-63 обозначены номера катушек, к которым . относятся соответствующие векторы ЭД а одним, двумя и тремя щтрихами отме чены векторы ЭДС катушек, входящих в фазы А, В и С соответственно. Из фигур 2 и 3 видно, что предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет оди

25

30

катушечные группы, указанные в табл,1,35 наковое фазные зоны шириной 2ТГ/3 эл.

Таблица 1

40

1,2,3,28, 4,5,6,22, 7,25,26,

46,47,48 23,24,49 27,43,44,

(411)(412)45 (413)

10,11,12, 13,14,31, 8,9,34,35, 5 29,30,55, 32,33,50, 52,53,54 56 (421) 51 (422) (423)

СЗ

19,20,21, 15,40,41, 16,17,18, 37,38,39, 42,58,59, 36,61,62, 57 (431) 60 (432) 63 (433)

- В строках (см, табл, 1) указаны номера катушечных групп, входящих в состав фаз А, В и С при включении обмотки на три парыполюсов, а в столбцах 1-3 указаны номера катушечных групп, входящих в состав фаз А, В и

С при включений обмотки- на семь пар полюсов.

При переходе от схемы с Р 3 к схеме с части 411, 422, 433 остаются в составе прежних фаз, части 412, 423, 431 переключаются в соседние фазы справа (из фазы А в фазу В, из фазы Б в фазу С и из фазы С в фазу А),части 413, 421 и 432 переключаются в соседние фазы слева (из фазы А в фазу С, из фазы С в фазу В и из фазы В в фазу А),

Тем самьм при верхнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники НДС с периодом 2ч TD/3, т,е, обмотка создает вращающееся поле с одной парой полюсов (Р 3) , а при нижнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники НДС с периодом 2lj 1TD/7, т,е, обмотка создает вращающееся поле с тремя парами полюсов ,(Р,7), .

На фиг, 2 и 3 позициями 1-63 обозначены номера катушек, к которым . относятся соответствующие векторы ЭДС, а одним, двумя и тремя щтрихами отме- чены векторы ЭДС катушек, входящих в фазы А, В и С соответственно. Из фигур 2 и 3 видно, что предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет оди

0

5

радиан, а также одинаковое число катушек под разными полюсами, т,е, обмотка является целой и не. создает низших гармоник МДС,

На фиг, 4 позициями 1-63 обозначены номера пазов, а буквами Н и К обозначены начала и концы девяти соответствующих частей обмотки.

Предлагаемая обмотка работает, следующим образом.

При установке переключателей ПЬ, П2 и ПЗ в положение обозначенное

Р. , замыкаются цепи между верхними и

1

средними контактами переключателей 0 и катушечные группы распределяются по фазам А, В и С так, как указано в строках 1-3 табл. 1, Прн зтом фазы соединяются в треугольник. При подключении обмотки и трехфазной сети по 5 ней протекают синусоидальные токи и обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с тремя парами полюсов. При установке переключателей П1, П2 и ПЗ в положение, обозначенное Р„ , замыкаются цепи между нижними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам А, В и С обмотки так, как указано в столбцах 1-3 табл. 1 и фазы соединяются в звезду. При включении в трефазную сеть такая обмотка создает в воздушном зазоре магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при , , но с другой угловой скоростью, чем обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорости двигателя.

Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по следующим параметр aiPi.

По энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с обмоткой данного типа, которые оцениваются величинами минимального момента, минимальной мощности и коэффициента пропорциональности в формуле, момента нагрузки вентиляторного типа ( И) при одинаковых допустимых значениях индукции в воздушном зазоре ( ЙАОП и плотности тока в проводах обмотки, допустимой по условиям нагрева.

;Число пар полюсов, Р

Число пазов, Z

Схема соединения фаз

Фазная зона,Y°

Симметрия обмотки, по фазам

126

36

У 60

Полная

У 280

У 120

У 120

Д 120

Не полная Полная Полная Полная

по параллельным ветвям

Аппаратура управления

К,„„ . ..

Полная Полная Полная Полная Полная Полная

Iпрекл.+1 выкл. 2 перекл. 3 перекл.

IIII Г 1

1249658

ilo фильтрующим свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коз и ициентов

, ,3,..., или с помо- 5

щью коэффициента дифференциального

рассеяния

К

49/f).

Отдельно оценивается наличие низших пространственных гармоник в кривой МДС F(x), которые вызывают вибрации и шум при работе асинхронного двигателя и снижают его надежность.

По сложности схемы управления, которая оценивается числом коммутационных аппаратов или чисЗюм п5ар их контактов.

По сложности изготовления обмотки, о которой судят по числу различающихся между собой катушек, входящих в схему обмотки.

По величине тока холостого хода двигателя, которая зависит от произ- ведения обмоточного коэффициента на . коэффициент испо льзования обмотки

(о&1 К„„)«

Результаты представлены в табл. 2, Т а б л и. ц а 2

36

63

У 120

Д 120

Полная Полная

У 120

Полная

Из таблицы 2 видно, что несмотря на различие чисел пар полюсов, предлагаемая обмотка обладает такими же.высокими электромагнитными свойствами. В частности по величине обмоточного коэффициента и величине момента в приводах постоянного момента предлагаемая обмотка незначительно уступает известной,

В сравнении с обмоткой 1, имеющей такие же числа пар полюсов, что и предлагаемая обмотка, последняя имеет следующие преимущества:

увеличение допустимой по условиям нагрева мощностц двигателя в приводах постоянной мощности на 53% преА ,106/0,,53) и момента в приводах постоянного момента на 25% (М„,,,М,0,54/0,);

уменьшение тока холостого двигателя на 34% при включении обмотки на семь пар полюсов благодаря увеличению обмоточного коэффициента до 0,731 вместо 0,484 у известной обмотки}

более простое изготовление обмотки благодаря применению однотипных

Продолжение табл.2

катушек при вдвое меньшем числе последних,

полная симметрия обмотки при обоих числах пар полюсов, тогда как из-, вестная обмотка при Р 7 не симметрич- на, что вызывает появление обратной МДС и ухудшение характеристик двигателя,

В отношении фильтрующих свойств предлагаемая обмотка практически равноценна известной обмотке, В отношении схемы управления предлагаемая обмотка уступает известной, так как требует трех аппаратов управления вместо двух, однако этот недостаток в случае двигателей средней и большей мощности не имеет существенного значения.

Формула изобретения

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на две пары полюсов, Р /Р двухслойная с целым числом катушек на фазную зону шириной 21Г/3 электрических радиан, соединенная в тре- ут ольник при меньшем числе пар полюсов и в звезду при большем числе пар полюсов, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей 411, 422 433, 412, 423, 431, 413, 421, 432, и двух трехполюсных переключателей, каждый из которых имеет три группы выводов, по три вывода в каждой группе - верхний, средний и нижний и образует в каждой группе одну цепь между средним и верхним (при , ) или между средним и нижним (при Р Р ) выводами, причем начала частей с номерами 411, 422, 433 соединены с внешними выводами обмотки А, В и С соответственно, а их концы с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя, начала частей с номерами 412, 423, 431 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого переключателя, а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами второго переключателя, начала частей с номерами 413, 421, 432 соединены с пер- вым, вторым и третьим средними выводами второго переключателя, кроме того, переключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним и третий нижний с первым верхним выводами каждого пере- клйчателя, отличающаяся, тем, что, с целью расширения области применения, она снабжена третьим тре полюсным переключателем и выполнена из 63 катушечных групп, по S последовательно согласно включенных катушек, причем

катушечные группы с номерами 1,2 3, 28, 46, 47, 48 включены последовательно согласно в часть с номером 411;

8

10

катушечные группы с номерами 4, 5, 6, 22, 23, 24, 49 включены последовательно согласно в часть с номером 412;

катушечные группы с номерами 7, 25, 26, 27, 43, 44, 45 включены последовательно согласно в часть с номером 413;

катушечные группы с номерами 11, 12, 29, 30, 55, 56 включены последовательно согласно в часть с номером 421 ;

катушечные группы с 14, 31, 32, 33, 40, 51 включены последовательно согласно в часть с номером 422;

катушечные группы с номерами 8, 9, 34, 35, 52, 53, 54 включены последовательно согласно в часть с номе- 20 ром 423;

катушечные группы с номерами 19, 20, 215 37, 38, 39, 57 включены последовательно согласно в часть с номером 431;

катушечные группы с номерами 40, 41, 42, 58, 59, 60

15

25

10,

номерами 13,

15,

включены по0

5

0

следовательно согласно в часть с номером 432; I .

катушечные группы с номерами 16,

17, 18, 36, 61, 62, 63 включены последовательно согласно в часть с номером 433, первый, второй и третий средние выводы третьего переклю- .чателя соединены с концами частей с номерами 413, 421, 432 соответственно, первый, второй и третий верхние выводы третьего переключателя соединены с внешними выводами обмотки В, С и А соответственно, а три нижних вывода третьего переключателя соединены .вместе, где S - натуральное число.

Aty

«.., 50, SI

« JJ

16,17.16.16,61, 62,63

P2

P

7,25.26,27,if3,tt, i5

tfZt V-V

IOJI,12,29,30,5S.S9

ПЗ

P2

432

i5.to,ti,t2,5a,ss,eo

PZ

S3 и

S2 j} Y 45 ii i---I t

з},ге,т ,Ч«

«.25,/5,7

фг,б/

29 iS

го (j

38

..13,гг,31, o,ta,3e

в

ti а

H Zt,

eoz3

Лиг.З

5 n « § 5

toui .N

«

Редактор A,Сабо

Составитель А.Кецарис

Техред Л.Олейник Корректор О,Луговая

Заказ 4337/57 . Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4