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

Изобретение относится к электрическим матинам 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 выполнения отношения чисел пар полюсов 2:5.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой обмотки при , на фиг.2 векторная диаграмма пазовых ЭДС обмотки при Р 2; на фиг. 3 - то же, при на фиг. 4 - развертка обмотки.

На фиг. 1 411, 412, 413, 421, 422, 423, 431, 4 32, 433 обозначают номера девяти частей обмотки, П1 и П2 - трехполюсные переключатели (переключающие контакторы), с помощью которых производится переключение числа пар полюсов, и ПЗ - переключатель, предназначенный для изменения схемы соединения фаз.

Верхнему положению переключателей соответствует включение обмотки на 2 пары полюсов (Р, 2), а нижнему - на 5 пар полюсов (Р 5). В состав фаз А,Б ,С при различных числах пар полюсов входят Катушечные группы, указанные в табл. 1.

При переходе от схемы с Р, 2 к схеме с Р 5 части 411, 422, 433 остаются в составе прежних фаз, части 412, 423, 431 переключаются в соседние фазы справа (из фазы А - в фазу В,изЬ-вС и из С -вА), части 413, 421, 432 переключаются в соседние фазы слева (из фазы А в фа зуС, изС-в&иизВ-вА).

Тем самым при верхнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники МДС с периодом 2 С, иБ/2, т.е. обмотка создает вращающееся поле с двумя парами полюсов (Р, 2) , а при нижнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники МДС с периодом 2(: i;D/5, т.е. обмотка создает вращающееся поле с 5 парами полюсов (). При Р(2, фазы обмотки соединены ь трехугольник, при P,j 5 - в звезду.

На фиг. 2 и 3 цифрами 1 - 30

обозначены номера катушек, к которым относятся соответствующие векторы ЭДС, а одним, двумя и тремя штрихами отмечены векторы ЭДС катушек,

входящих в фазы А, В и С соответственно. Предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет одинаковые фаз- , ные зоны шириной эл. рад.,

а также одинаковое число одинаково включенных катушек под разными полюсами, т.е. обмотка является целой и не создает низших гармоник МДС. На фиг. 4 цифрами 1 - 30 обозначены номера пазов, а буквами Н и К - начала и концы 9 соответствующих частей обмотки.

Предлагаемая обмотка работает следующим образом.

При установке переключателей П1, П2 и ПЗ в положение, обозначенное Р замыкаются цепи между верхними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам А , & и С , как указано в табл. 1. При подключении обмотки к трехфазной сети по ней протекают синусоидальные токи и обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с двумя 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 , & и С обмотки, как указано в табл. 1. При включении в трехфазную сеть такая обмотка создает в воздушном зазоре магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при , , но с другой угловой скоростью, в результате чего и обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорост двигателя.

Сравнение полюсопереключаемых обмоток Производится по следующим пара- .метрам:

по энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с обмоткой данного типа, которые оцениваются допустимыми величинами значениями момента К, полезной мощности Р

и коэффициента пропорциональности в формуле момента нагрузки вентиляторного типа (. п) при одинаковых

Ч

допустимых значениях индукции в воз- душно 1 зазоре (Bff д,,. ) плотности тока в проводат обмотки, до пустимой по условиям нагрева. При этом за допустимую нагрузку (M const или Р const.или . о ) принимается

М

минимальная из двух ее значений, соответствующих разным числам пар полюсов; .

- по фильтрующим свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коэффици-

eHTOE K R f--, ., 3,,.. или с по- . . KOJ,

мощью коэффициента дифференциального

00

рассеивания ..К. оъ а f ° Отдель- 9-

но оценивается наличие низших пространственных гармоник в кривой МДС F(X), которые вызывают вибрации и шум при работе асинх|5онного двигателя j снижают его надежность и уменьшают КПД;

--по сложности схемы управленияj которая оценивается, числом коммутационных -аппаратов и числом пар 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 произведения обмоточного коэффициента на коэффидиент использования об- .мотки СК К,„ ), .

Из .табл„ 2 видно., что предлагаемая обмотка по величине обмоточного коэфЛициента К„ и величине моменi . Ov. 1

та М не уступает обмотке - прототипу, хотя и отличается числом пар по- люсов- при втором включении (,

Отсутствие низших гермоник в кривой МДС и значительно меньшие значения коэффициента дифференциального -рассеяния позволяет у двигателя с предлагаемой обмоткой значительно Ослабит вибрации и шум, а также потери от паразитных гармоник МДС, что обеспечивает возможность применения предлагаемой обмотки в двигателях любой мощности. Наблюдается увеличение мощности двигателя в приводах постоянной мощности и уменьшение тоj

20

25

577664

ка холостого хода двигателя благодаря vвeличeкию обмоточного коэффици- .. ента.

Кроме того, предлагаемая обмотка 5 обеспечивает значительно лучшее использование двигателя в гфиводах постоянного момента и постоянной мощности.

J10 Формула изобретения

Трехфазная по.люсопереключаемая обмотка на два числа пар полюсов, двухслойная, с целым числом катушек на ф йзнуго зону шириной 2 П /3 эл. рад, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей 411, 422, 433, 412, 423, 431, 413, 421, 432 и двух трех- полюсных переключателей, каждый из. которых имеет 3 группы выводов, по 3 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 ) выводами, причем начала частей с номерами 411, 422, 433 соединены с -внешними выводами обмотки А, 8 и С соответственно , а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя, начала частей с номерами 412, 423, 431 с оединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого переключателя, а их крнцы - с первым, вторым и третьим верхними выводами второго переклю- . чателя, начала частей с номерами 413, 421, 432 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами

0 второго переключателя, кроме того, каждый переключатель снабжен перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний - . с третьим верхним и третий верхний - 5 с первым верхним выводами, отличающаяся тем, что, с целью . расширения области применения путем выполнения отношения чисел полюсов 2:5, обмотка снабжена третьим трех0 полюсным переключателем и выполнена из 30 катушечных групп, по S последовательно-согласно включенных катушек, причем катушечные группы с номерами 1, 2, 19, 20 включены пос5 ледовательно-согласно в часть с но- мером Ч1.1; катушечные группы с но- мерами 3, 4, 16 включены аналогично в часть с номером 412; катушечные

30

.

группы С- номерами 5, 17, 18 включен ны аналогично в часть с номерами 413 катушечные группы с номерами 7,. 8, 25 включены аналогично в часть с но- мер ом 421; катушечные группы с но- мерами 9, 10, 21, 22 включены аналогично в часть с номерам 422; катушечные группы с номерами 6, 23, 24 включены аналогично в часть с номером 423; катушечные группы с номерами 13, 14, 26 включены аналогично в часть с номером 431; катушечные группы с номерами 15 27, 28 вклю2577666

чены в часть с номером 432; .катушеч; ные группы с номерами 11, 12-, 29, 30 включенц аналогично в часть с номе( ром 433; первый, второй и третий, 5 средние выводы третьего переключателя соединены с ко1{цами частей с нЬ- мерами 413, 431, 432 соответственно, первый, второй и третий верхние выводы третьего переключателя соедине 10 ны с внешними выводами обмотки &,С и А .соответственно, а три нижних вывода третьего переключателя нены вместе, гдеб-натуральное чТГсло. ,

4исло пар полю- сор, Р 2

4исло пазов;

Схема соединения фаз у

Фазная зона,

град180

Симметрия об- .1 мотки:

по фазам

по параллель- ным ветвям

Аппаратура управления1

36

2 3 , 36

100

120

120

12

Симмет рична Симметрична

перекл. выкл, 2 . 3 + 1

Коэффициент . распределения 0,704 0,87

Таблица 1

Таблица 2.

2 3 , 36

5 30

120

120

120

.120

перекл.

0,831 0,837 0,833 0,860

Полюсное делегармокривой

Отсутст- Имеются вуют . (1/5; 7/5 и

К,.

6,9

т.д.) 49,5

Примечание.В знаменателе приведены данные для обмотки- аналога 2.,

О т су т с ТВ уют

0,9 2,9

3,2

9,5

13, в

19

5.20

25

Фиг. 2

д. /, JB,

2.го

2,8,т,20,26

3,9j5,2f,27

Изобретение относится к электромашиностроению, может быть использовано в асинхронных короткозамкну- тых двигателях. Цель изобретения расширение области применения путем получения чисел пар полюсов 2:5. Обмотка выполнена двухслойной с целым числом катушек на фазную зону шириной 21| /3 рад. Обмотка со стоит из катушек, соединенных в девять частей, и трех трехполюсных переключателей с тремя группами выводов по три вывода в каждом. В первую часть включены последовательно-согласно катушечные группы с номерами 1, 2, 19, 20; аналогично включены катушечные группы в другие части: во вторую - 3, 4, 16; в третью - 5, 17, 18; в четвертую - 7, 8, 25; в пятую - 9, 10, 21, 22; в шестую - 6, 23, 25; в седьмую - 13, 14, 26; в восьмую - 15, 27, 28; в девятую - П, 12, 29, 30. Такая обмотка при включении в трехфазную сеть создает в воздушном зазоре магнитное поле, врашающееся в том же направлении, что и при числе полюсов, равном двум, но с другой угловой скоростью. 4 ил. 2 табл. (О (Л

н29

4111

J Wf «Up mf2 V3f J V2y- I ftitft f .« f(V2f

Фаг. 4

н29

Составитель A. Кецарис Редактор Л. Пчелинская Техред, Л.Сердюкова- . Корректор С. Черни

н. ... . -

Заказ 5036/54 Тираж 63 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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