Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на два числа пар полюсов Советский патент 1986 года по МПК H02K17/14 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть применено в асинхронных короткозамкнутых электродвигателях со ступенчатым регулированием угловой скорости путем переключения числа пар полюсов ста- торной обмотки, в частности в асинхронных приводах колесных пар, эскалаторов метрополитена, компрессоров вентиляторов и -насосов на локомотивах.

Цель изобретения - расширение области применения обмотки путем обеспечения отношения чисел пар полюсов 4:5.

На 4иг.1 изображена принципиальная электрическая схема п{)едлагае-- мой обмотки при 5 I, Z 60, на

1,2,3,4,16,49,50 5,17,18,19,20 33,34,35,46, (411)31,32 .(412)(413)

6,7,8,53,54,559,10,21,22,23,24,36, (422)(423)

29,30,41,42,4311,12,45,57,58,59,

44,56 (432)60 (433)

Примечание.В скобках указаны номера частей обмотки, в которые

входят соответствуюпше катушечные группы. При переходе от схемы с четырьмя Q парами полюсов (Р, 4) к схеме с пятые парами полюсов () части 411, 422, 433 остаются в составе прежних фаз, части 412, 423, 431 переклю-- чаются в соседние фазы справа (из фазы А в фазу & , из В в С , из С в А ), части 413, 421, 432 переклю45

литуды пространственной гармоники МДС с периодом 2 Tj , т.е. обмотка создает вращающе еся магнитное поле с пятью парами полюсов (P,). При обоих включениях фазы обмотки соединены по схеме звезда.

На фиг.2 и 3 цифрами 1-60 обоз-, начены номера катушек, к которым относятся соответствующие векторы из 8 - в А ). Следовательно при верх- „ ЭДС, а одним, двумя и тремя штриха- нен положении переключателей обеспе- ми отмечены векторы ЭДС катушек, вхочаются в соседние фазы слева (из фазы В - в фазу С , из С - в В

чивается максимальное значение амп- литудь пространственной гармоники МДС с периодом 2, f D /4, т.е.обмот- ка создает врашающееся поле с четырьмя парами полюсов (Р,4) , а при нижнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение ампфиг.2 - векторная диаграмма пазовых ЭДС обмотки при Р, А; на 4иг.З - то же, При Rj 5; на фиг.4 - развертка обмотки. На фиг. 1 ЧП, 412,

413,421, 422, 423, 431, 432, 433 обозначают номера девяти частей обмотки, П, и Пд - трехполюсные переключатели, с помощью которых производится переключение числа пар

полюсов. Верхнему положению переключателей соответствует включение обмотки на 4 пары полюсов (Р, « 4), а нижнему - на 5 пар полюсов (Р 5),

В состав фаз А ,В, С при р азлич- ных числах полюсов входят последовательно-согласно включенные катушечные группы, указанные в табл.1.

Таблица 1

етствуюпше катушечные группы. Q

45

литуды пространственной гармоники МДС с периодом 2 Tj , т.е. обмотка создает вращающе еся магнитное поле с пятью парами полюсов (P,). При обоих включениях фазы обмотки соединены по схеме звезда.

55

дящих в фазы А ,в,С соответственно. Предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет одинаковые фазные зоны шириной 2Т/3 эл.рад, а также одинаковое число одинаково включенных - катушек под разными полюсами, т.е.

обмотка является целой и не создае низших гармоник МДС.

На фиг.4 цифрами 1-60 обозначен номера пазов, а буквами Н и К - начала и концы соответствующих чисел обмотки.

Обмотка работает следующим образом.

При установке переключателей П, и положение, обозначенное Р, замыкаются цепи между верхними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам Д ,8, С так, как указано в табл.1. При подключении обмотки к трехфазной сети по ней протекают синусоидальные токи и обмотка создает в воздушнсм зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с четырьмя парами полюсов. При установке переключателей П, и П, в положение, обозначенное Р , замыкаются цепи между нижними и средними контактами переключателей и катушечне группы также распределяются по фазам А ,6, указано в табл.1. При включении в трехфазную сеть такая обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при Р - PI но с другой угловой скоростью в результате чего обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорости двиг..

Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по следующим параметрам.

- по энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с обЧисло пазов Схема пединения фаз Фазная зона, град Симметрия обмотки по фазам

10

5

20

577654

моткой данного типа, которые оцениваются ДОПУСТИМЫМИ значениями момента М , полезной мощности Р и коэффициента пропорциональности в 5 формуле момента нагрузки вентиляторного типа (м KM) при одинаковых допустимых значениях индукции в воздушном зазоре (Вс 8с ) и

OVOKC А

плотности тока в про.водах, допустимой по условиям нагрева. При этом - за допустимую нагрузку (А const или PJ const или М Кд,Л) принимается минимальная из двух ее значений, соответствующих разным чиспам пар полюсов;

- по фильтрующим .свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коэффициентов , Х„. /Х, , (9 2,3,..) или с ПОМОЩЬЮ коэффициента дифференциального рассеяния К . Отдельно оценивается наличи е низших (0 1) пространственных гармоник с кривой ВДС F(x), которые вызывают вибрации 25 и шум при работе асинхронного двигателя, снижают его надежность и уменьшают КОД;

-по сложности схемы управления, которые оцениваются числом коммутационных аппаратов и числом пар их контактов;

-по сложности обмотки, о которой судят по числу различающихся между собой катушек, входящих в схему обмотки;

-по величине тока холостого хода двигателя, которая зависит от произведения обмоточного коэффициента на коэффициент использования (

Результаты представлены в табл.2.

Таблица 2

0

5

Симметрична

по параллельным ветвям

Аппаратура управления

Коэффициент распределения

Коэффициент использования

Полюсное деление Шаг обмотки Коэффициент укорочения

Обмоточный коэффициент, К,,,

WdKc

L,, ...

Симметрична 1: -выкл. + 1 перекл. 2 перекл.2 перекл.

0,8080,721

11

9,07,2

7

0,9400,999

0,7600,820

0,9771,0

gj 742Oj,82

0,8660 293

0,831 0,837 0,833 0,8

I

96

6,0 0,966 1,0

1I

7,5 6,0

6,0

0,951 1,0

0,720 0,837 0,79.2 0,8

0,778 1,00,846 1,0

0,56 0,837 0,67 0,8

Примечание, В знаменателе приведены данные для обмотки 2j.

Из табл,2 видно, что предлагаемая обмотка по величине обмоточного коэффициента 0 и величине момента М не уступает обмотке-прототипу, хотя и отличается от нее числами пар полюсов.

Отсутствие низших гармоник в кривой МДС и значительное уменьшение К д ,

Продолжение табл.2

0,831 0,837 0,833 0,837

6

6,0 1,0

1I

7,5 6,0

6,0

0,951 1,0

0,720 0,837 0,79.2 0,837

0,778 1,00,846 1,0

0,56 0,837 0,67 0,837

обеспечивает увеличение срока службы и увеличение КПД двигателя с предлагаемой обмоткой благодаря ослаблению вредного влияния паразитных гармоник МДС (уменьшение вибраций и шума, уменьшение потерь).

Наблюдается увеличение мощности двигателя в приводах постоянной мощности, а также уменьшение тока холостого хода двигателя благодаря увеличению обмоточного коэффициента Кроме того, предлагаемая обмотка обеспечивает значительно лучшее использование двигателя в приводах с различным характером нагрузки: в приводах с постоянным моментом нагруки, в приводах постоянной мощности, в приводах с вентиляторной нагрузкой.

Формула изобретения

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на два числа пар полюсов двухслойная, с целым числом катушек на фазнуй зону шириной ZT/S эл.рад, соединенная в звезду при обоих чис- лах пар полюсов, состоящая из одинаковых, равномерно распределенных катушек, соединенных в девять час-; тей 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, нижний и средний, и образует в каждой группе одну цепь между средним и верхним (при меньшем числе пар полюсов) или между средним и нижним (при большем числе пар полюсов) выводами причем начала частей с номерами .411, 422, 433 соединены с веншними выводами обмотки А ,б 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 средним выводами первого переключателя, а их концы - с первым, вторым

0

0

и третьим верхними выводами второго переключателя, начала частей 413, . 421, 432 соединены с первым, вторым и третьим выводами второго переключателя, а их концы соединены вместе, кроме того, каждый переключатель снабжен перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним и третий нижний с первым верхним выво- ,. дами, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения обмотки путем выполнения отношения чисел пар полюсов 4:5, 5 обмот ка выполнена из 60 катушечных групп, по 5 последовательно-согласно включенных катушек, причем катушечные группы с номерами 1,2,3,4,16,49, 50 включены последовательно согласно в часть с номерами 411; катушечные группы с номерами 5,17,18,19,20, 31 ,32 включены аналогично в часть с номером 412; катушечные группы с номерами 33,34,35,46,47,48 включены аналогично в часть с номером 413.; катушечные группы с номерами 25,37,38, 39,40,51,52 включены анапогичн а в часть с номером 42 Г; катушечные группы с номерами 6,7,8,53,54,55 включены аналогично в часть с номером 422; катушечные группы с номерами 9,10,21, 22,23,24,36 включены аналогично в часть с номерсм 423; катушечные группы с номерами 13,14,15,26,27,28 включены аналогично в часть с номером 431; катушечные группы с номерами 29,30,41,42,43,44,56 включены аналогично в часть с номером 432; катушечные группы с номерами 11,12, 45,57,58,59,60 включены аналогично в часть с номером 433, где 5 - натуральное число.

5

0

5

.4.,r,5,l9

fo.n.y, б,газб,к «д S8

ffte.l.M

S. ft.-Si. if

п.г,х, tie. во

пгз.за. 7. уд

H«. f. ff. «ff.si

S.fr,33.

«s,r

Фив.2

Фиг. у

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в асинхронных короткозамкнутых -электродвигателях. Цель изобретения - расширение области применения путем получения чисел пар полюсов 4:5. Обмотка вьтолнена на равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей, и трех переключателей, к выводам которых подсоединены концы и начала катушек. Обмотка выполнена из шестидесяти катушек, причем в первую часть включены катушечные группы по 5 последовательно-согласно включенных катзтпек с номерами, 1,2,3,4,16,49,50; во вторую - 5, 17,18, 19,20,31,32; в третью- 33, 34,35,46,47,48; в четвертую - 25,37, 38,39,40,51,52; в пятую - 6,7,8,53, 54,55; в шестую - 9,IQ,21,22,23,24, 36; в седьмую - 13,14,15,26,27,28; в восьмую - 29,30,41,42,43,44,56; в девятую - 11,12,45,57,58,39,60. Такая обмотка создает вращающееся магнитное поле при включении в трехфазную сеть с другой угловой скоростью, а именно с пятью парами полюсов. 4 ил. 2 табл. i СО с (if t/ff. 1

MtfSr

ffVff

tft/fS

атвмЯ

|e.«r/r«5

РиЛ «

fffff HVft ftvn

Редактор Л.Пчелинская

Составитель A. Кецарис Техред Л.Сердюкова

Заказ 5036/54

Тираж 631 .. Подписное

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

Корректор Л.Пилипенко