Трехфазно-однофазная совмещенная электромагнитная обмотка Советский патент 1989 года по МПК H02K3/28 

Изобретеже относится к обмоткам электрических совмещенных манин переменного тока и может примен(гться, например, в синхронных машинах с системах возбуждения от третьей гармонической поля.

Цель изобратения - улучшение параметров обмотки для каждой полюсности путем повьппения обмоточных коэффг - циентов.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой обмотки; на фиг.2 - схема соединения фазы; на фиг.З и 4 - диаграммы сдвига осей катушечных групп для полюсности р, 2 и Pg 6; на фиг.5 - чередование фазных зон; на фиг.6 - многоугольник НДС для полюсности PI 2.

Обмотка (фиг.1) выполнена двухслойной при числе пазов 51 с номерам

314

ми от 1 до.51 из двенадцати катушечных групп (с номерами от 1Г до 12Г) с концентрическими катушками с шагами по пазам 1A-2(i-l)14, 12, 10, 8, 6 для групп 2Г, 6Г, ЮГ и Упк 13- -2(k-I)13, 11, 9, 7 для остальных групп, где - номера катушек в пяти- и четырехкатушечных группах. Фазы содержат катушечные группы с номерами: фаза первая - 1Г, 4Г, 7Г, ЮГ, фаза вторая - 5Г, 8Г, ИГ, 2Г, фаза третья - 9Г, 12Г, ЗГ, 6Г, Обмотка соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами С1, С2, СЗ для полюсности р. 2 и дополнительными однофазными зажимами 01-02 для полюсности р 6 от нулевых звезд. В каждой фазе в ветвях включены последовательно для ее катушечных групп катушки с номерами и в ветвь первой звезды, и ,5 в ветвь второй звезды, а остальные катушки - в дополнительную ветвь, начало которой обра- зует зажим фазы, а ее конец подключен к началам ветвей звезд фазы (фиг.2)., причем катушки четных катушечных групп включены в ветвях встречно относительно нечетных. На фиг.1 верхний ряд стрелок показьшает направления трехфазного тока при питании обмотки через С1, С2, СЗ (р, 2), а нижний ряд - направления однофазного тока при питании обмотки через 01-02 (Р2 6) . Оси соседних катушечных групп смещены на углы, эл.град.: 60 ±06 для р,2 (фиг.3;о(:, 15/4,25), 180 + ЗЫ,(фиг.4), где 51/12 4,25 - число пазов на полюс и фазу. Для полюсности р, 2 векторы ЭДС катушечных групп образуют трехфазную симметричную систему, а для полюсности- - однофазную систему с тремя параллельными ветвями. ЭДС катушек пропорциональны их коэффициентам укорочения Kyj- 81п(1Г-у / 1 2 ,75) и з1п(7-Уп/4,25.), где 51/12 4,25 и ,75 - полюсные деления Для Рг 6 и р 2.

ЭДС отдельных ветвей фазы (см. фиг.2) с учетом угла сдвига осей групп (фиг.З и 4) равны: для полюсности р, 2 ветвь СГ -01 0,09995( +2 dos 6) -ь 0,9882j-W 3,9829 W, ветвь Cl-02 0,7544(1+2 cos се ) + + 0,8336 + 0,6737 W k: 3,7826 W , т.е. они практически oд шaкoвы и их

7

среднее значение равно 3,8828-Wj.; ветвь С1-С1 (0,97681+0,8952)(1 + + 2 созрб) + 0,9957 + 0,9432 с W| 7,5478 хс ЭДС фазы равна (7,5478 с + 3,8828) W Лри числе витков фазы (8.с + 4,5) и при с 1,0 получаем ЭДС равной 11,4306 W, а обмоточный коэффициент равен К 11,4306/12,,9144; для полюснос-- ти р 6 ЭДС цепи 01-02 равна (0,9957+0,5264)(1+2 cos 3d) + + 0,8952 + 0,1838 + О,7980 W 6,3915 W, при числе витков Ч W, а обмоточный коэффициент равен 6,3915/9 0,7102.

Если при ,0 для полюсности Р 2 пр1шять ЭДС равной 400(380)В, то для ЭДС 230(220)В получаем (7,5478.с + 3,8828) W 7,5478 , откуда находим С 0,36 и К. 6,60/7,,8943. При зтом параметры цепи для полюсности р 6 остаются неизменными, а сечен - е провода катушек дополнительной ветви изменяется обратно пропорционально козффи- циенту С, вследствие чего все пазы имеют одинаковый коэффициент заполнения медью. Значения коэффициента С могут быть и другими.

На фиг.5 и 6 номера пазов обозначены цифрами от 1 до 51, фазные зоны обмотки обозначены как A-Z-B-X-C-Y, их векторы изображены на фиг.6 в центре. Ири построении многоугольника МЦС (фиг.6) использована вспомогательная треугольная сетка, сторона которой-изображает вектор тока фазной зоны одного слоя паза и принята за единицу длины; кружочками на фиг.5 отмечены пазы со сторонами катушек дополнительных ветвей фаз, которые обтекаются двойным значением тока для полюсности р, 2 (см.фиг.2). По наружному многоугольнику (фиг.6) при ,0 определяем: квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника 23/51 ; квадрат радиуса окружности, соответствующей основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом Крр 0,9144, R

( ||..0,9144- - ) 119,13386,

где (8.2+9)3/51 75/51 - среднее значение тока паза (в фазе 8 кл- тушек дополнительной ветви обтекаются двойным током, а 9 катушек ветвей звезд обтекаются вдвойне меньшим током) ; коэффициент дифференциального

рассеяния (5д (Kg,/R) - l.lo 0,7764% характеризует процентное содержание высших (и низших) гармонических в кривой мне обмотки по прототипу. При значении коэффициента С 0,5, что соответствует обычной двухслойной обмотке с шагом катушек Уп(.р 10, многоугольник МДС изображен «а фиг.6 пунктирными линиями и для него получаем: К 2751/51; К (51/2) «0,9008 53,А61037, где 0,9008 при ,5;0д2 0,8991%.

Таким образом, пpe лaгaeмaя обмотка (при ,0) имеет лучший коэффи- дифференциального рассеяния, чем обычная двухслойная обмотка при том же среднем шаге катушек по пазам. По сравнению с обмоткой по прототипу, для которой ,846; ,589, предлагаемая обмотка имеет более высокие значения обмоточных коэффициентов: в 0,9)44/0,,081 раза выше для р, 2 и в 0,7102/0,,21 раза

выше для р 6.

Предлагаемая обмотка может применяться, например, на якоре синхронных машин с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля. Она заменяет собой две раздель- Hfcie обмотки якоря машины: трехфазную основную с полюсностью р 2, работающую на генераторную нагрузку, и дополнительную однофазную с полюсностью р. 6, подключенную через блок регу- лирования возбуждения с вентилями к обмотке возбуждения ротора (с демпферной обмоткой на полюсных наконечниках явнополюсного ротора). Это способствует упрощению конструкции и технологии изготовления машины, уменьшению расхода меди и изоляции пазов якоря, повышению эксплуатационной надежности.

Для упрощения изготовл ия совме- щенной обмотки путем уменьшения числа междукатушечных, соединений целесообразно ветви фаз наматывать на шаблоне непрерывно, используя разные шаблоны для намотки катушек {эазных ветвей фаз.

6

рмула изобретения

5 0

5

0 0

5 0

Трехфазно-однофазная совмещенная электромашинная обмотка, например для синхронной машины с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, выполненная в 51-м пазу из двенадцати катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г, состоящих из концентрических катушек, катушки соединены в две параллельные трехфазные звезды и три дополнительные ветви, причем конец каждой дополнительной ветви подключен к точке соединения одноименных, фаз звезд, выводы выполнены из нулевых точек звезд и начал дополнительных ветвей, пр1гчем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно катушек нечетных групп, я номера групп фаз чередую -ся относительно групп первой фазы с интервалами в четыре группы для фазы второй и в восемь групп для фазы третьей, отличающая- с я тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров для каждой полюсности путем повышения обмоточных коэффициентов, катушечные группы с номерами 2Г, 6Г, ЮГ выполнены из пяти концентрических катушек с шагами по

у 14 - 2(1-1),

остальные катушечные группы выполнены из четырех концс.нтрических катушек с шагами по пазам (k-l), катушечные группы уложены в 51 паз с номерами от I до 51, причем начала катушечных групп от 1Г до 12Г уложены в пазы 1, 5, 10, 14, 18, 22, 27, 31, 35, 39, 44, 48 соответственно, в первую фазу первой звезды включены первые катушки катушечных групп 1Г, 4Г, 7Г, ЮГ, в первую фазу второй звезды включены четвертые катушки тех же катушечных групп и пятая катушка катушечной группы ЮГ, в первую дополнительную ветвь включены остальные катушки тех же катушечных групп, где , 2, 3, 4, 5; , 2, 3, 4 - номера катушек.

ЗГ, 4Г, 5Г, 7Г, 9Г, 11Г, 12Г

6Г, ЮГ

13

1 1

9

7

14

12

10

8

6

0,9995 0,9768 0,8952 0,7594 0,9882 ,9957 0,9432 0,8336 0,6737

-0,9957 -0,7980 -О,1838J 0,5264 -0,8952 -0,9618 -0,5264 ) 0,1838 0,7980 1

W,

cW,

WK WK cW,

W.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение параметров для каждой полюсности путем увеличения обмоточных коэффициентов. Обмотка выполнена двухслойной при числе пазов 51 из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с концентрическими катушками и соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами для полюсности P₁=2 и дополнительными однофазными зажимами для полюсности P₂=2 от нулевых точек звезд. Первая фаза содержит первую, четвертую, седьмую, десятую КГ, а их катушки включены последовательно в ветви звезд и в дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы, а конец подключен к началам ветвей звезд фазы. Катушки четных КГ включены в ветвях встречно относительно нечетных, а номера катушечных групп для двух других фаз чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. Вторая, шестая, десятая КГ содержат по пять катушек с шагами по пазам Y_NI=14-2(I-1), а остальные КГ - по четыре катушки с Y_NK=13-2(K-1), где I=1-5, K=1-4 - номера катушек в КГ. В ветвях каждой фазы включены для ее КГ катушки : с номерами K=1, I=1 - в ветвь первой звезды, K=4, I=5 - в ветвь второй звезды, а остальные катушки - в дополнительную ветвь. 1 табл., 6 ил.

nrtrIf ЗГЧГ 5Г бГ 7Г8ГЗГЮГ 11Г

01 02 Фие.2

Ш

Фигл

1 3 5 7 9 11 12 15 П W 21 23 25 27 29 31 JJ 35 37 39 41 «J 5 47 /9 J/

Фиг. 5

i

2

4J,

7

4й

9

50

Редактор И.Рыбченко

Составитель А.Кецарис

Техред Л.ОлийныкКорректор М.Васильева

Заказ 4123/51

Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

11

10

31

3D

Подписное