Электромашинная совмещенная трехфазно-однофазная обмотка Советский патент 1989 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока с двумя разнополюсными магнитными полями в общем магнито- проводе и может применяться, напри-lep, на якоре синхронных машин с системой возбуждения от третьей гармонической поля.

Целью изобретения является улучшение электромагнитных параметров обмотки путем- повышения обмоточного коэффициента для полюсности р 6 и снижения коэффициента дифференциального рассеяния для полюсности р,.

На фиг.I изображена схема предлагаемой обмотки; на фиг.2 - схема че- редованид фазных зон для полюсности р,2; на фиг.З - схема соединения фазы; на фиг.4 и 5 - диаграммы сдвига осей катушечных групп для р,2 и на фиг.6 - многоугольник ВДС для р,2.

Обмотка (фиг.1) выполнена двухслой ной в 39 пазах с номерами от 1 до 39 из 12 распределенных катушеч- ных групп (с номерами от 1Г до 12Г) с концентрическими катушками с шагами по пазам у г,; 10-2(1-1 ) 1 О, 8, 6, 4 для групп 2Г, 6Г, ЮГ и 9-2 (k-1 ) 9, 7, 5 для остальных групп, где k-1-З - номера катушек в четырех- и трехкатушечных группах. Обмотка соединена с две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами С1, С2, СЗ для и дополнительными зажимами OJ-02 для р 6 от их нулевых точек. Фаза первая содержит группы 1Г, 4Г, 7Г, ЮГ, а для двух других фаз номера групп чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. В ветвях первой фазы включены последовательно для ее катушечных групп кятушки с номерами групп первой, седьмой и в ветвь первой звезды, и в ветвь второй звезды, а остальные катушки ( группы четвертой, , ,3) - в допол1 ительн то начало которой образует зажим фазы и ее конец подключен к началам ветвей звезд фазы (фц.З). Две другие фазы выполнены аналогичным образом. Оси соседних групп смещены на углы, зл. град.: 60 + для р, 2 (фиг.4;о1 15/q) и 180+ ЗЫ для (Фиг.5), где q 39/12 3,25 - число пазов на полюс и фазу. Векторы ЭДС групп образуют трехфазную симметричную систему для р 2 и однофазную систему с тремя ветвями для р 6. На фиг.1 верхний ряд стрелок показывает направления трехфазного тока при питании обмотки через С1, С2, СЗ (р, 2), а ниж НИИ ряд - направления однофазного тока при питании обмотки через 01-02 (). ЭДС катушек пропорциональны их козффициентам укорочения з1п(7. у„/9,75) и К з1п(7.у„/ /3,25), где ,75 и 39/12 3,25

полюсные деления для р 2

и Р,6.

0

5

0

5

0

5

(f

5

0

5

ЭДС ветвей фазы (фиг.З) для (фиг.4) равны: ветри С1-01 u,9927x V 2 cose/ -I- О, 9992. W ,, 2,9782 W, ветви Cl -02 и, 7212(1+ 2 cos uZ ) + + 0, 2,7596 Wj,, т.е. они практически одинаковы и их среднее значение равно 2,8689 ветви CI-Cl Го,9927 + 0,9035(1+2 ) + + 0,9605 + 0,8230J C W 5,4808-с ЭДС фазы равна (5,4808 с + 2,8689) л W при числе витков фазы (6с + + 3,5) Wj, тог да при ,0 получаем Ко5 8,3497/9,,8789. Для ЭДС фазы, меньшей в раза, получаем (5,4808 с +. 2,8689) 8,3497/А/7, откуда определяем С 0,36 и 4,8420/5,,8555; при ,5 получаем К 0,8630.

ЭДС цепи 01-02 не зависит от коэффициента с и равна (для р 6) (О,9350+0,6631)(1+2 cos3«:) + + 0,992Q WK 5,6935-Wn при числе витков этой цепи, равном 7-W|, и тогда обмоточный коэффицш нт равен 5,6935/7 0,8134. Сечение провода катушек дополнительных ветвей фаз следует изменять обратно пропорционально коэфициенту с, вследствие чего сохраняется одинаковым для всех пазов коэффициент заполнения медью. Коэффициент с может иметь и другие значения в зависимости от заданной величины трехфазного напряжения, что позволяет согласовывать параметры разнополюсных цепей обмотки, являющихся практически электромагнитно независимыми (поле с р 2 не наводит ЭДС на 01-02, а поле с не наводит ЭДС на линейных зажимах С1, С2, СЗ). По сравнению с известной обмоткой, для которой число пазов равно 39, К,, 0,90 и K/g 0,706, предлагаемая обмотка имеет в 0,8134/0,706 1,152 раза лучший .

На фиг.2 фазные зоны (для р 2) обозначены как A-Z-B-X-C-Y, их векторы изображены в центре фиг.6; цифрами от 1 до 39 на фиг.2 и 6 пронумерованы пазы обмотки. Для построения многоугольников НДС при ,0 (наружный) и ,5 (внутренний) использована вспомогательная треуг л1,ная

к 94

сетка, сторона которой принята за

5

Для упрощения изготовления совмещенной обмотки цeлecooбpa: нo наматывать на шаблоне катушки нетвеГ фаз непрерывно, что исключает выполнение междукатушечных соединениГ). Этим обусловлен порядок чередования малых и больших катушечных групп.

единицу длины. По фиг.6 определяем при ,0: R 2514/39 - квадрат ере него радиуса пазовых точек; Т 63,572444 - квадрат радиуса окруж ности для основной гармонической МДС, где (6 2+7)3/39 57/39 - среднее значение тока паза; Ga ( - 1)100 1,399% - коэффициент диффе- Формула изобретения ренциального рассеяния, характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой ее МДС высших и

низших гармонических. При ,5 Ra- /л I

1137/39; к; (-41 0,8630) 5

о

28,6940 и Jn 1,603%, что соответствует обычной двухслойной обмотке с (34) 3,25 при среднем шаге катушек по пазам Таким обра- 2о зом, по сравнению с известной обмоткой,- для которойGq 2,0-2,5%, предлагаемая обмотка имеет значительно меньшее дифференциальное рассеяние, вследствие чего снижается коэс|)фициент 25 нелинейных искажений и улучшается форма кривой выходного напряжения синхронного генератора с такой обмоткой на якоре.

30

Предлагаемая обмотка исследована на якоре синхронных генераторов с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля. Она заменяет собой две раздельные обмотки якоря 35 машины: трехфазную основную с полюс- ностью р 2 и дополнительную однофазную с полюсностью Р,2, подключаемую через блок регулирования возбуждения явнополюсного ротора (полюсные 40 наконечники содержат демпферную обмотку) . Вследствие этого упрощается конструкция машины и ее изготовление, снижается расход меди и изоляции на якоре (дополнительная обмотка якоря 45 машины занимает 25% площади паза якоря), повьЕшается эксплуатационная надежность машины. Предлагаемая обмотка позволяет выполнять ее на трехфазные напряжения 400 и 230 6 при 50 одинаковых для каждого напряжения параметрах цепи возбуждения, что достигается изменением коэффициента с. Такая совмещенная обмотка может применяться также в других типах совме- 55 щенных электрических машин с двумя разнополюсными магнитными полями в общем магнитопроводе.

Электромашинная совмещенная трех- фазно-однофазная обмотка, например для якоря синхронной машины с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, выполненная в 39 пазах из двенадцати катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г, катушечные группы г номерами 2Г, 6Г, ЮГ выполнены из четырех концентрических катушек с шагами по пазам (1-1), остальньье катушечные группы выполнены из трех концентрических катушек с шагами по пазам (k-l), катушечные группы vлoжeны в 39 пазов с номерами от 1 до 39, причем начала катушечных групп от 1Г 71,0 12Г уложены в пазы 1, 4, В, 11, 14, 17, 21, 24, 27, 30, 34, 37 соответственно, 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, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно катушек нечетных групп, а номера групп фаз чередуются относительно групп первой фазы с интервалами в четыре группы для второй фазы и в восемь групп для третьей фазы, отличающая- с я тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров путем повышения обмоточного коэффициента для полюсности р и снижения ди}к})е- ренциального рассеяния для полюсности р , в лервум фазу первой звезды вклю- чен1)р первые катушки катушечных групп 1Г, 7Г, ЮГ, в первую фазу второй звезды включены третьи катушки катушечных групп 1Г, 4Г, 7Г и четвертая катушка катушечной группы ЮГ, в первую дополнительную ветвь включены остальные катушки катушечных групп 1Г; 4Г, 7Г, ЮГ, где i 1, 2, 3, 4; k 1, 2, 3.

4

5

186

Для упрощения изготовления совмещенной обмотки цeлecooбpa: нo наматывать на шаблоне катушки нетвеГ фаз непрерывно, что исключает выполнение междукатушечных соединениГ). Этим обусловлен порядок чередования малых и больших катушечных групп.

Формула изобретения Формула изобретения

Электромашинная совмещенная трех- фазно-однофазная обмотка, например для якоря синхронной машины с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, выполненная в 39 пазах из двенадцати катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г, катушечные группы г номерами 2Г, 6Г, ЮГ выполнены из четырех концентрических катушек с шагами по пазам (1-1), остальньье катушечные группы выполнены из трех концентрических катушек с шагами по пазам (k-l), катушечные группы vлoжeны в 39 пазов с номерами от 1 до 39, причем начала катушечных групп от 1Г 71,0 12Г уложены в пазы 1, 4, В, 11, 14, 17, 21, 24, 27 30, 34, 37 соответственно, 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, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно катушек нечетных групп, а номера групп фаз чередуются относительно групп первой фазы с интервалами в четыре группы для второй фазы и в восемь групп для третьей фазы, отличающая- с я тем, что, с целью улучшения электромагнитных параметров путем повышения обмоточного коэффициента для полюсности р и снижения ди}к})е- ренциального рассеяния для полюсности р , в лервум фазу первой звезды вклю- чен1)р первые катушки катушечных групп 1Г, 7Г, ЮГ, в первую фазу второй звезды включены третьи катушки катушечных групп 1Г, 4Г, 7Г и четвертая катушка катушечной группы ЮГ, в первую дополнительную ветвь включены остальные катушки катушечных групп 1Г; 4Г, 7Г, ЮГ, где i 1, 2, 3, 4; k 1, 2, 3.

Для групп 4Г, 8Г, 12Г - cW витков.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - улучшение электромагнитных параметров путем увеличения обмоточного коэффициента для полюсности P₂=6 и уменьшения коэффициента дифференциального рассеяния для полюсности P₁=2. Обмотка выполнена в 39 пазах из двенадцати распределенных катушечных групп (КГ) с двухслойными концентрическими катушками с шагами по пазам Y_NI=10-2(I-1) для групп второй, шестой, десятой и Y_NK=9-2(K-1) для остальных групп, где I=1-4 и K=1-3 - номера катушек в КГ, соединена в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами для полюсности P₁=2 и дополнительными однофазными зажимами для полюсности P₂=6 от их нулевых точек. Первая фаза содержит группы первую, четвертую, седьмую, десятую, и их катушки включены последовательно в ветви звезд и дополнительную ветвь, начало которой образует зажим фазы и ее конец подключен к началам ветвей звезд фазы, причем катушки четных групп включены в ветвях встречно относительно нечетных. Для двух других одинаковых с первой фаз номера групп чередуются относительно первой фазы с интервалами в четыре и в восемь групп. В ветвях первой фазы включены для ее групп катушки с номерами K=1 групп первой, седьмой и I=1 - в ветвь первой звезды, K=3 и I=4 - в ветвь второй звезды, а остальные катушки - в дополнительную ветвь. 6 ил., 1 табл.

ш /г

1357

9 11 td 15 17 19 21 25 2S 27 29 31 JJ Ъ5 37 39

Фиг. 2

Фиг.1

32

33

J«

J /F

Фигл

Фиг. 6