Трехфазная несимметричная электромашинная обмотка Советский патент 1989 года по МПК H02K3/28 

K 4 4i4i4i 4k

СП

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - упрощение конструкции и изготовления, а также уменьшение потерь в меди. Обмотка для совмещенных электрических машин с числами пар полюсов полей P₁/P₂ = 1/3 выполнена с полюсностью P₂=3 в Z=48 пазах из 6P₂=18 катушечных групп с концентрическими катушками, с номерами групп 1+3_к в первой фазе, 3+3_к во второй фазе, 5+3_к в третьей фазе, включенных последовательно в пазах при встречном включении четных групп относительно нечетных, где K = 0,12,..., (2P₂-1=5). Группы шестая, двенадцатая, восемнадцатая содержат одну однослойную катушку с шагом по пазам Y_N=7 и числом витков 2W_K и их оси смещены относительно осей двух групп по обе стороны от каждой из них на угол 3α, где α=360°/Z=7,5°. Все остальные группы содержат две катушки с шагами по пазам Y_N=7 и 5 для нечетных групп и Y_N=8 и 6 для остальных четных групп и их оси смещены относительно друг друга на угол 2,5α. Для групп третьей, девятой, пятнадцатой однослойная наружная и двухслойная внутренняя катушка содержат соответственно 2W_K и W_K витков, а для остальных нечетных групп обе двуслойные катушки содержат по W_K витков. Для остальных четных групп двуслойная наружная и однослойная внутреняя катушки содержат соответственно W_K и 2W_K витков. Пазы с номерами 3, 16, 19, 32, 35, 48 содержат W_K витков и заполнены обмоткой наполовину. 6 ил.

ч

О8

фиг.1

31504

надцатая содержат одну однослойную катушку с шагом по пазам Ур,7 и числом витков 2w 1 и их оси смещеЕШ относительно осей двух групп по обе стороны от каждой из них на угол 3oi, .где o( 360°/z 7,5. Все остальные группы содержат две катушки с шагами по пазам и 5 для нечетных групп и и 6 для остальных чет- ных групп и их оси смещены относительно друг друга на угол 2,5о. Для групп третьей, девятой, пятнадцатой

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к обмоткам электрических машин переменного тока с двумя разнополюсными магнитными полями в общем магнитопроводе, и может быть использовано, например, в одномашинных преобразователях частоты и числа фаз«

Цель изобретения - упроще}ше ко,н- струкции обмотки и ее изготовления а также уменьшение потерь в меди и улучшение электромагнитных параметНа фиг.I изображена схема предлагаемой обмотки; на фиг . 2 - чередование фазных зон предлагаемой обмотки;на фиг . 3 - чередование фазных зон известной двухслойной обмотки; на фиг . 4 - векторная диаграмма ЭДС предлагаемой обмотки для полюсности р,5; на фиг, 5 - многоугольник МДС предлагаемой обмотки; на фиг, 6 - многоугольник МДС известной двухслойной обмотки,

Обмотка (фиг,) выполнена трехфазной нес:имметричной с полюсностыо р 3 в с номерами от до 48 пазах из катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г, Первая фаза содержит группы 1 Г,4Г, 7Г, ЮГ, 1 ЗГ, 1 61 вторая фаза - группы ЗГ,6Г,9Г,2Г, 15Г и ISr, третья фаза - группы 5Г, 8Г,,14Г,17Г и 2Г, соединенные в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, Зажимы начал фаз выполнены от начал групп 1Г53Г и 5Г и обозначены как С1,С2 и СЗ. Фазы соединены в звезду (фиг.1), но допускается и соединение в треугольник. Группы 6Г, 12Г и 18Г содержат одну однослойную катушку с шагом по пазам, равным у 7, и числом витков , равным 2w,, при этом их оси смещены от юсительно

однослойная наружная и двухслойная внутренняя катушки содержат соответственно 2W| к витков, а для ос- тальных нечетных групп обе двуслой- ные катушки содержат по w витков. 11яя остальных четных групп двуслойная наружная и однослойная внутренняя катушки содержат соответственно V7 и 2ч 1 витков. Пазы с номерами 3,16,19,32,35,48 содержат w витков и заполнены обмоткой наполовину. 6 нл.

двух соседних групп по обе стороны от каждой из них на угол Зо/, где

ci 360 /z 7 ,5 °. Все остальные группы содержат две концентрические катушки с агами по пазам, разными Ур 7 и , для нечетных групп и с шагами по пазам, равными и , для

остальных четных групп, при этом их оси смещены относительно друг друга на угол 2,5о( о(. Для групп ЗГ,9Г и 15Г однослойная наружная и двухслойная внутренняя катушки содержат

соответственно 2w и w витков, а для остальных нечетных групп обе двухслойные катушки содержат по w витков, .Для остальных четных групп (кро- ме 6Г, 16Ги 18Г) двухслойная наружная и

однослойная внутренняя катушки содержат соответственно w и 2wк витков. Пазы с номерами 3, 16,19,32,35 и 48 содержат w.витков и заполнены обмоткой наполовину (на

фиг. 2 эти пазы заштрихованы).

Обмотка (фиг.1) работает следующим образом.

Стрелки на фиг.1 показывают на- правления трехфазного тока при питании обмотки через Ci,C2 и СЗ () и им соответствуют чередование фазных зо, обозначенных на фиг. 2 (как и на фиг Л) через A-Z-B-X-C-Y, Векторы токов зон изображены в центре фиг 4 5 и фиг,6.

ЭДС катушечных групп пропорциональны коэффициентам укорочения их катушек и для полюсности (с полюсным делением ) равны: 2sin( i 7/16) ,9616 - для групп 6Г, 12Г и 18Г (у 7 при 2Wj витках) ; 2sLn() + sin( f((2,7930 - для групп ЗГ, 9Г и 15Г (у ,, 7 и у 5 при 2w ц и W 1 витках);, sin( ff-7/16) +

+81д((( 5/1б) 1 ,8123 - для остальных нечетных групп ( и при w ц витках); sin(; -8/16)+2sin( tf.6/l6 ) 2,8478 - для остальных четных групп (у,8 и при w и 2w витках), На фиг,4 показано деление окружности на частей (о(7,5) и изображены векторы ЭДС групп для полюс- ности , которой соответствуют УГЛЫ о( 2 ,5 ,-5° и о(( р 2,5 7,,25 (в электрических градусах). Для первой фазы группам Г, 7Г и 1ЗГ (смещенным относительно друг друга для на углы в 7,53 ) соответствует вектбр 01, равный 3 ,8 ,4369 , а группам 4Г, ЮГ и 16Г (также смещенным на 360 электрических градусов) соответствует вектор 04 , рав- ньш 3-2,,5434. Так как линии 01 и 04 смещены на угол «56,,75°, то ЭДС первой фазы определяется вектором ОА, равным (по теореме косинусов) , 13,9163, а угол (по теореме синусов) равен ,37, Цпя второй фазы вектор 03 соответствует группам ЗГ, 9Г и 5Г и равен 3«2,,3790, вектор Об группам 6Г,12Г и 18Г и равен 3 л,,8848, а ЭДС фазы определяется вектором ОБ и равна ,3790+ ь5,8848 14,2638, Для третьей фазы (аналогично первой фазе} вектор 05 соответствует группам 5Г, и 17Г и равен 34,,4369, вектор 02 - группам 2Г, 8Г и 14Г и равен 3-2,,5434, ЭДС фазы равна Ес, 13,9163, а ,37. На фиг,4 углы сдвига векторов ЭДС фаз равны ((+ ,, 19,37°

6

ov xii ,--4, 19,3/ И g- П,25 +2 4,,24°, Среднее значение обмоточного коэффиПо фиг,5 для предлагаемой обмотки (фиг,1) определяют:

циента и шага катушек по пазам равны (2 13,9163+14,2638),9355 и 45 Yncp t(7+5) 12+7 12 +5-3J/45 29l/45 4,467(использовано 45 пазов из , 48).ЛинЙ1Ные ЭДС обмотки (фиг.I) равны

(по теореме косинусов) ,3287

„/ , -п 19,95126 - квадрат радиуса окружнос- и ,2529 и коэффициент к „ несим- „ основной гармонической ВДС метрии. для них определяются по формулам

2 1 i

R - 21 Р. .20,4375 - квадрат сред Z , I

него радиуса пазовых точек () R(z - К (p/p.f)(45 0,9355/311 f

(z 45 - число заполненных пазов);

(Rj/R) ,437%, ZtnH изв ё с тной ; двухслойной об- 55 мотки (фиг.З) по фиг.6 определяют

S a+b+c 72,9103; A(,3291;

(S-2a)(S-2b)(S-2c) /6

«295,3265; ,3034;

E ,05in;

(E/D) ,210%.

Для известной двухслойной обмотки при и чередовании фазных, зон, изображенных на фиг.З, (по ряду 323233332) аналогичными ресчетами получаем: линейные

,Q ЭДС равны ,6883; ,8927; ,932; ,25 4, Ч СА 120,875 ; ,527%.

Если рассматривать обмотку (фиг,1) в поле с полюсностью р,1 (в совме 5 щеннрм магнитолроводе с ), то для этой полюсности нечетные группы первой фазы смещены на углы в (для групп Г,7Г и 1 ЗГ), на такие же углы смещены и четные

20 группы 4Г, ЮГ и 16Г и, следовательно , сумма их ЭДС Л Е от поля с полюсностью р,1 равна ЛЕ,0, то же самое имеет место и для двух других фаз. Таким образом, обмотка (фиг,1)

25 не имеет взанмоиндуктивной связи с полем полюсности р 1, в то время как для известной обмотки такая связь имеется и гщя нее /1Е,0 (составляет до 7-10% от ЭДС фазы основной полюс30 ности)5 вследствие чего увеличиваются потери в меди от уравнительных токов.

Качество предлагаемой обмотки оценивают коэффициентом 6 дифференциаль35

40

ного рассеяния, характеризующем .ч процентное содержание высших и низших гармонических в кривой ее МДС, Коэффициент (J . определяются по многоугольнику МДС, для построения которого используют вспомогательную треугольную сетку,принимая ее сторону за единицу длины (фиг.5 и фиг.6),

По фиг,5 для предлагаемой обмотки (фиг,1) определяют:

45

2 1 i

R - 21 Р. .20,4375 - квадрат сред- Z , I

него радиуса пазовых точек (); R(z - К (p/p.f)(45 0,9355/311 f

-п 19,95126 - квадрат радиуса окружно „ основной гармонической ВДС

(z 45 - число заполненных пазов);

(Rj/R) ,437%, ZtnH изв ё с тной ; двухслойной об- 55 мотки (фиг.З) по фиг.6 определяют

Rd 23,25i

R (48 0,9320/3 i),53056; 6j.3,193%.

Таким образом, предлагаемая обмотка проще конструктивно и в изготовлении, чем известная двухслойная обмотка, а также превосходит ее по электромагнитным параметрам: имеет меньшие значения коэффициента К ,р (н 0,527/0,210 -2,51 раза и коэффициента йд (в 3,193/2,,31 раза), имеет лучшее использование меди из-за меньшего значения шага 0,93557/0,9320v&,467 ,09 раза} , в ней отсутствуют потери в меди от ЭДС взаимоиндукции поля с полюс- ностью (4Е,0),

Предлагаемая обмотка исполлзова- на в асинхронных одноимашинных преобразователях частоты, для которых статор имеет 48 пазов. Такой преобразователь (на мощности 8,0; 16,0;,24,05 и 40,0 кВт) содержит на статоре две раздельные трехфазные .обмотки - двигательную с прлюсностью и генераторную с полюсностью Р2 3, а на роторе с контактными кольцами - одну фазную обмотку совмещенного типа Использование предлагаемой обмотки упрощает конструкцию статора и его изготовление, уменьшает расход меди и пазовой изоляции на статоре, улуч- шает электромагнитные параметры путе снижения коэффициента несимметри напряжений фаз и уменшения дифференциального рассеяния и устраняет потери в меди обмотки от уравнительных токов, обусловленных ЗДС взаимоиЕ-щук ции от поля с . Кроме того пред-- лагаемая обмотка может использоваться и в других типах совмещенных злект рических ,

Формула изобретения

Трехфазная несимметричная электромашинная обмотка для совмещенной эле электрической машины с числами пар полюсов полей , выполненная в 48 пазах с номерами от 1 до 48 из 6p. катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г, содержащая группы с номерами 1+3 ; в первой фазе, 3+3 ц - во второй фазе, 5 + 3 , - в третьей фазе, соединенные в каждой фазе после- цовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных н с выводами фаз из начал групп 1Г, ЗГ, 5Г и 16Г,, 8Г( 2Г, отличающаяся TeMj что, с целью упрощения конструкции и изготовления, а. также уменьшения потерь меди и улучшения электромагнитных параметров, группы 6Г,|12Г, 1ВГ содержат катушку с шагом по пазам y-J,-7, а все остальные группы содержат две концентрические катушки с шагами по пазам у и 5 для нечетных групп и

У ,8 и 6

для остальш: х четных груп рупп, катушки групп 1 Г, 2Г, ЗГ,4Г,5Г, бГ; содержат соответственно числа

витков V7j

2w,

и w, -w и 2v, 2w и w

. ,:, K WK начальные cTopoHb; уложены соответственно в пазы с номерами 1и2,:3и4, 6и7, 8и 9, 11 и 12, 14J причем указанные числа витков и укладка катушек повторЯ - ются для групп 7Г, 8Г,9Г, ЮГ, ИГ, 12Г со смещением пазов на 16 номеров, а для групп 13Г, 14Г, 15Г,16Г,17Г, 18Г - со смещением пазов на 32 номера, где , 1,2,,,.s2po-.

2Фуе;г

lil ifO 39

Фиг.

20