Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 7 пар полюсов Советский патент 1989 года по МПК H02K17/14 

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано при создании двухскоростных асинхронных двигателей с 1 и 7 пара- мк полюсов для привода станков, колесных пар электроподвижного состава, устройств автоматики.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей обмотки путем увеличения обмоточных коэффициентов.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема обмотки на фиг.2 - векторные диаграммы катушечных ЭДС предлагаемой обмотки (S 1, Z 42); на фиг.З - схема-развертка

предлагаемой обмотки при S 1, Z 42.

На фиг.1 обозначены 9 частей обмотки А1-АЗ, В1-ВЗ, С1-СЗ, первый П1 и второй П2 трехполюсные переключатели, в скобках указаны номера катушечных групп КГ, входящих в состав соответствующих частей обмотки. Знак минус перед HOMepoNr катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам с положительным знаком.

На фиг.2 обозначены внешние выводы обмотки А, В, С, номера катушек 1-42, к которым относятся соответстСП

О 00

о

СП

00

15о

ByKMiuif п -МчТоры ..VIC., одним, двумя и тремя п1Т1)ихами нл векторы Э/К- катушек, нкли1че иных согласно в схемы А, В и С, соответстве}{но, одним, двумя и тремя штрихами с поперечным штрихом векторы ЭДС катушек, включенных встречно в схемы фаз Л, В и С соответственно. При обоих числах пар полюсов (фиг,2) предлагаемая обмотка является симметричной, имеет целое число катушек на фазную зону и не создает низишх и четных пространственных гармоник ЩС. На фиг.3 обозначены номера катушек 1-А2, а бук- вами Н и К начала и концы соответ- ствуюиа1х частей обмотки.

Начала частей А1, В1, С1 соединены соответственно с внешними выводами А, В, С, а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами первого трехполгосного переключателя П1 соответственно, начала частей А2, В2, С2 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого трехполюс- него переключателя UI, а их коН1да - с первым, вторым и третьим верхними выводами второго трехполюсного переключателя П2 соответственно, начала частей A3, ВЗ, СЗ соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго трехполюсного переключателя П2 соответственно, а их концы соединены между собой, кроме того, трех- полюсные переключатели П1 и П2 снаб- жены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним и третий нижний с первым верхним их выводами, каждая из частей А1-АЗ, В1-ВЗ, С1-СЗ состоит из последовательно включенных катушечных г рупп с номерами 1, 7, 13, -22, -28, -34 - в части А1, 3, 9-24, -30 в части А2, 5, -26, 11, -32 в части A3, -6, 15, 21, 27, -36, -42 в части Б1, -2, 17,-23,--38 в части В2, -Д, -40, 19, 25 в части ВЗ, -В, -14, -20, 29, 25, 41 в части С1, -10, -16, 31, 37 в части С2, -12, -18, 33, 39 в части СЗ, причем знак минус перед номером катушечной группы означает, что включена встречно катушечным группам с положительным знаком, а в каждую катушечную группу входят S пос.педопательно согласно включенных рядом лежащих катушек (S 1, 2, 3 ...).

Обмотка работает следующим образом.

При установке псрек.пк1чате.г1ай П1 и П2 н верхнее по схеме (фиг.Г) положение катушечные т-руппы распределяются по фазам так, как указано во втором столбце табл. 1 (р 1). При подключении выводов А, В и С к трехфазной сети обмотка создает основное вращающееся магнитное поле с одной парой полюсов. При установке переключателей П1 и П2 в нижнее по схеме (фиг.1) положение катушечные группы распределяются по фазам в соответствии с третьим столбцом табл. (р 7), и обмотка создает основное вращающееся поле с семью парами полюсов .

При выборе шага обмотки равным диаметральному при р 1 возможно выполнение предлагаемой обмотки однослойной, так как в этом случае катушечные группы, принадлежащие одной части обмотки, оказываются попарно уложенными в одни и те же пазы. Это дает возможность уменьш1ть общее число катушек обмотки, т.е. упростить ее, а также механизировать укладку обмотки в пазы. Возможно также выполнение обмотки с концентрическим расположением катушек в пределах одной катушечной группы.

Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по энергетическим показателям асинхронного двигателя со сравниваемыми обмотками, которые оцениваются минимальным значением момента и полезной мощности при одинаковых допустимых максимальных зна- чеш:ях индукции в воздушном зазоре

Mokc 5 АОП действующего значения плотности тока в проводах обмотки j, допустимого по условиям нагрева двигателя. Сравнение ведется такж по фильтрующим свойствам обмоток-, оцениваемым с помощью коэффициента дифференциального рассеяния К , по сложности схемы управления, по сложности изготовления обмотки. Расчет энергетических показателей ведется по следующим формулам:

М М/М, .K,,,. К,,„;

Р| ,

Де В

б :f7Do S Z.Q.K)(jBs Jsin/i,К j, - коэффитдиент использования обмотки, учитывающий неполную загрузку по ток

Z, Q

и отключение части витков обмоткиi

g - диаметр и расчетная длина якоря; - соответственно число паК

,п

зов, площадь паза и коэффициент заполнения паза статора медью; j - плотность тока f, (B5,F,) ; sin f « cosifР б ); «. 2Tf S - скольжение.

Результаты приведены в табл. 2. При сравнении принято, что известная L2J и предлагаемая обмотки укладыва- ются в статоры с одинаковым числом пазов Z 42. Из табл. 2 видно, что предлагаемая обмотка по сравнению с известной и позволяет увеличить мощность двигателя в приводах постоянной мощности на 34,9% (0,143/0,106 1,349) и уменьшить ток холостого хода при Р|, 7 на 22,2% (0,83/0,679

1,222).

По сравнению с известной 21 предлагаемая обмотка имеет на 15,5% меньшее значение тока холостого хода при р 7, позволяет увеличить допустимую мощность в приводах постоянной мощности на 15,3% (О,143/0, 1 24 1,153) и обеспечить получение на 15,3% большего момента в приводах постоянного момента (0,143/0,124 1,153).

Возможно выполнение предлагаемой обмотки с укороченным шагом У 15 или У 9. Такое укорочегп е несколько уменьшает обмоточньи коэффициент при р, 1, вызывая тем самым увеличение тока ХОЛОСТ0ГО хода на этой скорости, однаконе снижает минималь

ного значения момента }

,

и мощности приводах

Р при работе двигателя я постоянного момента и моииюсти соответственно. Такое укорочение шага вызывает уменьшение величины К до значения 0,0067 и 0,0056 при У 15 и У 9 соответственно, что положительно сказывается на энергетических показателях двигателя и форме кривой момента, а также позволяет в значительной мере (особенно при У 9) сократить длину лобовых частей, т.е сократить расход меди обмотки. Укорочение шага в известной 2 обмотке не является целесообразным, так как вызывает появление в кривой МДС четных гармоник и связанное с этим

т улшение эиерг-етичегких показателен двигателя и искажение формы кривой момента.

Формула изобретения

Трехфазная полюсопереключаемая обмитка на 1 и 7 пар полюсов с целым числом катушек на фазную зону, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, входящих в катушечные группы, соединенные в де

0

0

5

0

5

0

5

вять частей А

о

В,, В

г э

(

С2, С, и двух трехполюсных переключателей, каждый из которых имеет три группы выводов по три вывода в каждой группе - верхний, средний и нижний и образует в каждой группе одну цепь между средним и верхним или между средним и нижним выводами, причем начала частей Л, 6, С, соединены с. внешними выводами обмотки А, В, С соответственно, а их концы - 5 с первым, вторым и третьим верхними выводами первого трехполюсного переключателя соответственно, начала частей А , В2, С соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого трехполюсного переключателя соответственно, а их кошды - с пер- BbiNf, пторым и третьим верхними выводами второго трехполюсного переключателя соответственно, начала частей А,, В, Сд соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго трехполюсного переключателя соответственно, а их концы - между собой, кроме того, трехполюсные переключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй Н1гжний с третьим верхним и третий нижний с перйым верхним выводами каждого переключателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем увеличения обмоточных коэффициентов, она выполнена из 42 катушечных групп по S последовательно включенных катушек, причем катушечные группы с номерами 1, 7, 13, -22, -28 и -34 включены последовательно в часть А|, катушечные группы с номерами 3, 9, -24 и -30 включены последовательно в часть А, катушечные группы с номерами 5, -26, 11 и -32 включены последовательно в часть АО, катушечные группы с номе- -6, 15, 21, 27, -36 и -42 включены последовательно в часть В, катушечные группы с номерами -2, 17, 23 и -38 включены последовательно в часть Bj, катушечные группы с номерами -4, -40, 19 и 25 включены последовательно в часть Bj, катушечные группы с }юмерами -8,. -14, -20, 29, 35 и 41 включены последовательно в часть С,, катушечные группы с номе

рами -10, -16, 31 и 37 включены последовательно в часть С, катушечные группы с номерами -12, -18, 33 и 39 включены последовательно в часть С., где знак минус перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам со знаком плюс, а S - натуральное число.

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей обмотки. Обмотка выполнена из 42 катушечных групп, включенных последовательно в девять частей обмотки А1, А2, А3, В1, В2, В3, С1, С2, С3 и двух трехполюсных переключателей, причем шесть из девяти частей обмотки содержит по четыре, а остальные три части по шесть последовательно соединенных катушечных групп, состоящих из одинаковых равномерно распределенных катушек. Катушечные группы, имеющие четные номера, включены встречно по отношению к остальным катушечным группам в каждой части обмотки. Переключатели снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при одной паре полюсов части А1, А2 И А3 включены последовательно и входят в фазу А, части В1, В2 И В3 включены последовательно и входят в фазу В, части С1, С2 и С3 включены последовательно и входят в фазу С. При включении на семь пар полюсов в фазу А входят части А1, В3 и С2, включенные последовательно, в фазу В входят части В1, А2 и С3, в фазу С входят части С1, В2 и А3. 3 ил. 2 табл.

м

24

42

У

60

3

Сим.

Сим.

3 вьшлючателя 2 переключателя

0,555 0,833 1 0,649 10,149

Габлица2

42

42

У

60

3

ателя

УУ

111,460

66

Сим.

Сим. 2 переключателя

1

213

2121

11

0,831

0,831

1 0,172

4/,JS,fnjt4tJHf

Продолжение таол.2

ffottiP

(/ tfUf Jf}/./

f J гfJlf

.

4лглр д.л А«/

Ml

/МЗо