Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 3 пары полюсов Советский патент 1989 года по МПК H02K17/14 

1 ,

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электромашиностроении для создания двухскоростных асинхронных двигателей с 1 и 3 парами полюсов, предназначенных для привода станков,

насосов, вентиляторов, колесных пар электроподвижного состава, устройств автоматики.

I

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей обмотки.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема обмотки; на фиг. 2 я, Ь - векторные диаграммы катушечных ЭДС предлагаемой обмотки (s 2, z 36); на фиг. 3 - схема- развертка предлагаемой обмотки при

s 2, z 36, у 18; на фиг. 4 - принципиальная электрическая схема обмотки с расширенной областью применения; на фиг. 5 - схема-развертка однослойного варианта обмотки при z 36, у 18.

На фиг. 1 и 4 обозначено А1, А2, A3, В1, В2, ВЗ, G1, С2, СЗ - 9 час112 соответственно; а их концы соединены с выводами обмотки X, Y; Z соответственно, кроме того, первый П1 и второй П2 трехполюсные переключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним, третий нижний с первым верхним их

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. Обмотка выполнена из 18 катушечных групп, включенных в девять частей обмотки А1, А2, А3, В1, В2, В3, С1, С2, С3, и двух трехполюсных переключателей, причем каждая из 9 частей содержит 2 катушечные группы, соединенные последовательно и состоящие из одинаковых равномерно распределенных катушек. Катушечные группы, имеющие четные номера, включены встречно по отношению к катушечным группам, обозначенным нечетными номерами в каждой части обмотки. Переключатели снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при одной паре полюсов части А1, А2, А3 включены последовательно и входят в фазу А, части В1, В2, В3 соединены последовательно и входят в фазу *98в, части С1, С2, С3 соединены последовательно и входят в фазу С. При трех парах полюсов в фазу А входят части А1, С2, В3, включенные последовательно, в фазу В входят последовательно включенные части В1, А2, С3, в фазу С входят последовательно включенные части С1, В2, А3. Кроме того, с целью расширения области применения обмотка снабжена третьим трехполюсным переключателем, позволяющим соединять фазы обмотки в треугольник при одной паре полюсов и в звезду при трех парах полюсов. Дано включение катушек входящих в катушечные группы, соединенные девять частей. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

тей обмотки, П1, П2 - первый и второй jg выводами, каждая из частей А1, А2,

трехполюсные переключатели соответственно. В скобках указаны номера катушечных групп КГ, входящих в состав соответствующих частей обмотки. Знак минус перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам с положительным знаком. А, X, В, Y, С, Z - внешние выводы обмотки. Цифрами 1-36 (фиг. 2) обозначены номера катушек, к которым относятся соответствующие векторы ЭДС. Одним, двумя и тремя штрихами (фит. 2) обозначены векторы ЭДС катушгк, включенных согласно в схемы фаз А, В и С соответственно, одним, двумя и тремя штрихами с поперечным штрихом обозначены векторы ЭДС катушек, включенных встречно в схемы фаз А, В и С соответственно. Из фиг. 2 видно, что предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, шестизон- ной, имеет целое число катушек на фазную зону и не создает низших и четных пространственных гармоник НДС. Цифрами 1-36 (фиг. 3) обозначены номера катушек, а буквами II и К - начала и концы соответствующих часте обмотки. ИЗ (фиг. 4) - третий трех- полюсный переключатель. Цифрами 37-72 (фиг. 5) обозначены номера 36 пазов, в которых размещены 18 катушек обмотки.

Начала частей А1, В1, С1 соединены соответственно с внешними вывода- ми А, В, С, а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами первого трехполюсного переключателя П1 соответственно. Начала частей А2, В2, С2 соединены с первым, вто- рым и третьим средними выводами первого трехполюсного переключателя Ш соответственно, а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами второго трехполюсного переклю- чателя П2 соответственно, начала частей A3, ВЗ, СЗ соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго трехполюсного переключателя

$ 0 5 0

5 п г

5

0

A3, Bl, B2, ВЗ, Cl, C2, СЗ состоит из последовательно включенных катушечных групп с номерами 1,-10, в части А1; 3,-12 в части А2; 5,-14 в части A3; 9,-18 в части В1; И,-2 в части В2; 7,-16 - в части ВЗ; 17, части С1; 13,-4 в части С2; 15,-6 в части СЗ; причем знак минус перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам с положительным знаком, а в каждую катушечную группу входит s последовательно согласно включенных рядом лежащих катушек (s 1, 2, 3 ...).

Выводы обмотки X., Y, Z соединены с первым, вторым и третьим средними выводами третьего трехполюсного переключателя ПЗ, первый, второй и третий нижние его выводы соединены с внешними выводами обмотки В, С и А соответственно, а верхние его выводы соединены между собой.

Обмотка работает следующим образом.

При установке переключателей П1 и П2 в верхнее по схеме на фиг. 1 положение катушечные группы распределяются по фазам так, как указано во втором столбце табл. 1 (р 1). При соединении обмотки при помощи выводов А, В, С, X, Y, Z обычным порядком в звезду или треугольник и подключении выводов А, В и С к трехфазной сети обмотка создает основное вращающееся магнитное поле с одной парой полюсов. При установке переключателей Ш и П2 в нижнее по схеме фиг. 1 положение и прежнем подключении выводов , В, С, X, Y, Z катушечные группы распределятся по фазам так, как указано в третьем столбце табл. 1 (р i 3), и обмотка будет создавать основное вращающееся магнитное поле с тремя парами полюсов.

При работе в приводах постоянного момента для создания основного вращающегося поля с одной парой полюсов (р 1) переключатели П1 и П2

устанавливаются в верхнее по схеме фиг. 4 положение, а переключатель ПЗ - в нижнее. Обмотка соединяется таким образом в треугольник с указан ным во втором столбце табл. 1 ( распределением КГ по фазам. При подключении выводов А, В и С к трехфазной сети создается, основное вращающееся магнитное поле с pf 1. При установке переключателей Ш и П2 в нижнее по схеме фиг. 4 положение, а переключателя ПЗ в верхнее положение обмотка соединяется в звезду и при подключении к сети создает основ - ное вращающееся поле с тремя парами полюсов. Распределение КГ по фазам в этом случае показано в третьем столбце табл. 1 (ра 3).

При выборе шага обмотки равным диаметральному, при р 1 I, возможно выполнение предлагаемой обмотки однослойной, так как в этом случае в пределах одной части обмотки обе ка-, тушечные группы оказываются уложенными в одни и те же пазы. Это дает возможность уменьшить общее число катушек обмотки, т.е. упростить обмотку, а также механизировать укладку обмотки в пазы. На фиг. 5 показан вариант выполнения обмотки при z 36 из 18 катушек с равным шагом. Возможно также выполнение обмотки с концентрическим расположением катушек двух типов в пределах каждой катушечной группы.

Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по энергетическим показателям асинхронного двигателя со свариваемыми обмотками, которые оцениваются минимальным значением момента и полезной мощности при одинаковых допустимых максимальных значениях индукции в воздушном зазо- Ре Сметке BAon ) и Действующего значения плотности тока в проводах обмотки (j), допустимого по условиям нагрева двигателя. Сравнение ведется также по фильтрующим свойствам обмоток, оцениваемым с помощью коэффициента дифференциального рассеяния Кд , по сложности схемы управления, по сложности изготовления обмотки. Расчет энергетических показателей ведется по следующим формулам:

М М/МБ В Mdltc Ko5i; Р% Р4/Р46В М/Р, где ,с В М11Г/В ДОП ;

10

15

20

25

800436

Й6 yf D. 1 zi Qn-K3nMJ Bd.fteB) x

x sin/, где DO,, 1 cp - диаметр и расчетная длина якоря двигателя; z, Qn, 5 К Jn - соответственно число пазов, площадь паза и коэффициент заполнения паза статора медью; j - плотность тока; 0 L (B./1, F1); sin/3 У cos if, ; Р2е М6. ftB(l-s); fl Б о)1 2il f, , s - скольжение.

Результаты приведены в табл. 2. Для сравнения выбраны обмотки, укладываемые в одно и то же число пазов z 36.

Из табл. 2 видно, что предлагаемая обмотка по сравнению с аналогом позволяет увеличить мощность двигателя в приводах постоянной мощности на 6,6% (0,322/0,,066) и уменьшить ток холостого хода при р 1 на 39% (0,841/0,,39).

По сравнению с прототипом йредла- гаемая обмотка имеет на 15% меньшее значение тока холостого хода при р 3, позволяет увеличить мощность в приводах постоянной мощности на 15,4% (0,322/0,,154) и обеспечивает получение вдвое большего момента в приводах постоянного момента (6,558/ /0,). Следует отметить, что для двигателей, работающих в приводах постоянного момента, возможно выполнение предлагаемой обмотки с укороченным шагом у , т.е. рав- 35 ным полюсному делению при р 3. Такое укорочение несмотря на уменьшение обмоточного коэффициента при

р 1 не снижает минимальных значе- -

40 ний момента М и мощности Р при работе в приводах постоянной мощности, но дает возможность уменьшить величину коэффициента дифференциального рассеяния при р 1 до значения

45 0,0029, т.е. на 12% меньшего, чем у обмотки прототипа, что положительно сказывается на энергетических показателях двигателя и форме кривой момента. Кроме того, такое укорочение

50 позволяет в значительной мере сократить расход меди при изготовлении обмотки. Подобное укорочение шага в обмотке прототипа не является целесообразным, так как вызывает появле55 ние в кривой НДС обмотки четных гармоник, ухудшающих энергетические показатели двигателя.

Таким образом, предлагаемая обмотка, обладая указанными преимущест30

вами, имеет более высокие энергетические показатели и расширенную область применения, включающую приводы с М const по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

А 1,3, 5-10,-12, 2,14 1,-4,7,-10,13,-16 В -2,7,9,11,-16,-18 3,-6,9,-12,15,-18 С -4,-6,-8,13,15,17 -2,5,-8,11,-14,17

0

5

иия энергетических показателей, она выполнена из 18 катулечных групп с номерами от 1 до 18 по J. последовательно включенных катушек, пргчем катушечные группы с номерами 1, -10 включены последовательно в часть А1, катушечные группы с номерами 3,-12 включены последовательно в часть А2, катушечные группы с номерами 5,-14 включены последовательно в часть A3, катушечные группы с номерами 9,-18 включены последовательно в часть В1, катушечные группы с номерами П,-2 включены последовательно в часть В2, катушечные группы с номерами 7,-16 включены последовательно в часть ВЗ, катушечные группы с номерами 17,-8 включены последовательно в часть С1, катушечные группы с номерами 13,-4 включень- последовательно в часть С2, катушечные группы с номерами 15,-6 включены последовательно в часть СЗ, концы частей A3, ВЗ, СЗ соединены с выводами обмотки X, Y, Z соответственно, где знак йинус перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечнь М группам со знаком плюс, a S - на1- туральное число. t

Таблица 1

Минимальное число

Р--З

Фм.1

1

р--3

sz u s

8l 3fa

&

91

(

б я ее

oi n tt

VttSt

u 21 Bl QZ n

i I j, gЈSЈ

w

ЈЈ

ewos1

со

хГ

о о

00

г

№ Si К ЈЈ ZЈ Я 0Ј В1 81 LZ 9Ъ SI tt П II М Qt tt Н М 91 St W ЈШ И 01 Б 9 L 9 Ј Ь Ј 2 I

Ј гщ

ш ш о о

АоЛ1

П1 Т

37 3$ 39 W V V 43 Ц 45 45 47 48 45 50 И 52 53 54 55 Я 57 5S 53 60 61 62 63 64 S5 « W 63 S9 70 7t 71

НСЗ

2 С

Уия.а

Фив4

MSI mi т т пег т

в