Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 3 и 4 пары полюсов Советский патент 1989 года по МПК H02K17/14 

31

Изобретение относится к электри ческнм машинам и может быт-ь использовано в электромашиностроении для создания двухскорое.тных асинхронных двигателей с 3 и 4 парами полюсов, предназначенных для привода станков, насосов,вентиляторов, колесных пар локомотивов, зкскалаторов метрополитена. , .

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и- повышение надежности двухскоростных асинхронных двигателей.

На фиг. изобра кена принципиальная электри 1еская схема предлагаемой обмотки; на фиг.2 - векторные диаграммы катушечных ЭДС предлагаемой обмотки при S I и Z 72; на фиг.З - схема-развертка обмотки при S 1, Z 72; Y 9.

На фиг. обозначены: 41Ш, 41 IP, , .Ч12Р, 413U, Ч13Р, Ч21Р, Ч21Г1, Ч22П, Ч22Р, Ч23П, Ч23Р, 431II, Ч31Р, 432II, Ч32Р, Ч3311,ЧЗЗР - 18 частей обмотки; П, П2, ПЗ,П4 и П5 - соответственно первый, второй, третий, четвертый и пятый трехполюспые переключатели, с помощью которых производится переключение числа nojnocos , обмотки. При включении обмот2си На 3 пары полюсов переключатели III , П2 и П5 находятся в нижнем по схеме, положении, а переключатели ПЗ и П4 - в верхнем. При включении на 4 пары по.г люсов переключатели П1 и П2 находят ся в верхнем по схеме положении, а переключатели ПЗ и П4 - в нижнем. В скобках указаны номера катушечных грутгп (КГ), входящих в состав соот- ветствующих частей обмотки. Знак минус перед ftoMepoM КГ означает, что данная катуигечная группа включена встречно.

На фиг,2 обозначены: 1-72 номер катушек, к которьм относятся соответствующие векторы ЭДС. Одним, двумя и тремя штрихами на фиг.2 обозначены векторы ЭДС. катушек, которые включены согласно (обходятся от начала к концу) в схемы фаз А, В, С соответственно, а буквами Т, П и Ш - векторы ЭДС катушек, включенных встречно в схемы фаз А, В, С соответственно.

Из фиг.2 видно, что предлагаемая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной и имеет целое -число катушек на фазную зону

13

шириной F/3 эл.радиан. Следовательно, обмотка создает основную волну и нечетные высшие пространственные

гармоники МДС.

На фиг.З 1Шфрами .1-72 обозначены Номера катушек, а буквами Н и К - начала и концы соответствующих час - тей обмотки. Состав 18 частей обмот-..

ки соответствует приведенному выше описанию изобретения с тем отличием, что каждая катушечная .группа на фиг.З представлена одной катушкой () и пр шеденные в описании номера катушечных групп относятся к катушкам на фиг.3.

Предлагаемая обмотка работает следующим образом.

При установке переключателей в

положение, обозначенное на фиг.1 че- . рез Р1 (ill , П2 и 115 находятся в нижнем положении по схеме фиг.1,а ПЗ и 114 - в верхнем положении) , обмотка соединяется в звезду, а ее части

распределяются по фазам так, как указано во втором столбце табл.1.

При включении в трехфазную сеть такая обмотка создает вращающееся

магнитное поле с 3 парами полюсов.

При перекл очении переключателей в другое положение (на фиг.1 обозначено через Р2), обмотка соединяется в звезду и ее части распределяются по

фазам так, как указано в третьем столбца табл.1. При этом знак минус перед номером части означает, что эта часть обходится от конца к началу, т. а, включена встречно.-При ,та-. ;

ком. включении обмотка создает магнит- ное поле с 4 парами полюсов,вращающееся в том же направлении, что и в первом случае.

В результате обеспечивается двухступенчатое регулирование угловой скорости асинхронного двигателя в отношении П5. Р Р-1 4:3. Сравнение полюсопереклзочаемых

обмоток производится по энергетическим характеристикам асинхронного двиг гателя со сравниваемыми-обмотками при работе в приводах с нагрузкой различного типа (с постоянным моментом, постоянной мощности вентиляторная с М f,p К - Л) I по сложности изготовления обмотки, по сложности схемы управления числом пар полюсов, по фильтрующим свойствам, оцениваемым

5151

коэффициентом ди4)ференциально о рассеяния Кд,

Расчет энергетических показателей производится по следующим формулам: ,

М М/Мр Bj К

о О макс

мс,

Р P.i/Pi6

К

Кл,/Кмв

где BJS В л

ОАЛМКС ««КС одоп

KpS, КУ КР КИСП;

м - ---о.-Мг,-д„.Кз„)

V2

/Э l(, ); sin/3 costf,; 16 Mg.flgCl-s);

Slg 0;, 2 tr-f j P РЗ или P,

s j - номинальное сколЬжение. . Остальные обозначения являются общепринятЬ1ми. Значения величин Вд; 1 (Z, Q Кз„); S и cos 4 в расчете приняты одинаковыми для двигателей со сравниваемыми обмотк ми.

Еезультаты расчетов приведены В табл.2.

Из табл. 2 видно, что предлагаемая обмотка имеет преимущества по энергетическим показателям перед обмотками аналогом и прототипом.

По значению момента предлагаема обмотка дает вынгрьш на 6,3% по ;сравнению с известной и на 15,2% ХО,720/0,625 1,152) по сравнению с прототипом.

По значению мощности предлагае-- мая обмотка дает выигрыш на 21,3% :(0,240/0,798 1,213) по сравнени с аналогом и на .16% (0,24/0,207 ; 1,16) по сравнению с прототипом. По использованию двигателя в приводах с вентиляторной нагрузкой (т.е. по значению коэффициента К) предлагаемая обмотка дает выигрыш ;16,3% .(6,48/6,09 1,163) по сравнению с аналогом и на 15% (6,48/ ;,/5,62 1,15) по сравнению с прототипом.

0

5

0

5

5136

По фильтрующим свойствам предлагаемая обмотка практически равноценна аналогу, но имеет существенное преимущество по сравнению с прототипом (см.п.18 табл.2), что обеспечивает уменьшение добавочных потерь, шума и вибраций двигателя и повышение надежности, а также улучшение его пусковых свойств.

В отношении числа коммутационных аппаратов (5 перек.шочателей) предлагаемая обмотка уступает как про - тотипу (2 выключателя), так и аналогу (4 выключателя).

Однако в случае двигателей боль- 1шой мощности указанный.недостаток с избытком компенсируется улучшением энергетических характеристик асинх- jpoHHoro двигателя.

Таким образом, изобретение позво.г |ляет улучшить энергетические показа- |Тели и фильтрующие свойства обмотки по сравнению с обмоткой-прототипом, а следовательно улучшить использование асинхронных двигателей в приводах различного назначения и повысить их надежность.

30 Формула изобретения

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 3 и 4 пары полюсов, двухслойная, с целым числом катушек на

I фазную зону, имеющая 3 внешних вывода А, В, С, соединенная по схеме звезда с одной параллельной ве твью в фазе при обоих числах пар полюсов ,- состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, соединенных в катушечные группы по S последовательно-согласно включенных катушек и входящих в части обмотки, и двух трехполюсных переключателей, каждый из которых имеет три группы вьшо- дов - первую, вторую и третью, по три вьшода в каждой группе - верхний, средний и нижний с возможностью замыкания в каждой группе одной цепи - между средним и верхним вьшо- дами или между средним и нижним выводами, отличающаяся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и повьш1ения надежности двухскоростных асинхронных двигателей, обмотка выполнена с фазными зонами шириной эл.радиан из 72 катушечных групп с номерами от 1

-до 72 и разделена на 18 равньк частей

5

0

5

0

5

с номерами 41 1П,Ч11Р,Ч1 2П,Ч1 2Р,Ч13Г1. 41ЗР, Ч21П, Ч21Р, 422II, Ч22Р, Ч23П, Ч23Р, 43 1П,43 IP, 432II, 432р, 433П, 433Р, обмотка дополнительно снабжена третьим, .четвертым и пятым трехполюс ными переключателями, которые имеют по три группы выводов - первую, вторую и третью, пятый переключатель имеет три вывода в каждой группе - верхний, средний и нижний с возмож-.. постыо замыкания в каждой груггпе одной цепи - между средним и ншкним выводами (при включении обмотки на три пары полюсов), i-шн между средним и верхним выводами (при включении обмотки на четыре пары полюсов), а тре - тий и четвертый переключатели имеют четьфе вьшода в группе верхний левый, верхний правый, нижний левый и нижний правый с возможностью замыка-. ния в каждой группе одной цепи - меж,- ду левым и правым верхними (при включении обмотки на три пары полюсов) или между левыг- и правым нижни1 1И (при включении обмотки на четыре пары нолгасов) выводами, причем начала частей с номерами 411Г1, 42211, 433П соединены с внешни1 1и выводами обмот. ки А, В, .С соответственно, а их кон- цы - с перрьи, вторы - и третьим средними выводами первого переключателя, начала частей с номерами 41 IP, 422Р, 433Р соединены с первым, вторым и третьим нижними вьшодами первого пере переключателя, а их концы - с нервым вторььм и третьим верхнш и левыми выводами третьего переключателя, начала частей с номерами 412Р, 423Р, 43IP соединены с первым, вторым, и третьим верхними правыми вьгоодами третьега переключателя, а их кориц; - с первым, вторым и третьим нижними вьгоодамн второго переключателя, начала частей 41 211, 42311, 43П1 соедине- ны с нервым, вторым и третьим средними вьшодами второго-переключателя, а их концы - с первым, вторым и треть им верхними левыми выводами четвертого -переключателя,начала частей с номерам 41ЗР, 421Р, 432Р соединены с первым, вторым и третьим верхними правыми выводами четвертого переключателя, а 1-гх: концы - с первым, вторым и третьим нижними левыми выводами пятого переключателя, начала частей 413П, 42111,43211 соединены,с первым, вторым и третьим средними вьшодами пятого переключателя, а их концы соединены

вместе, кроме того, переключатели снабжены перемычками, которые соеиняют первый, второй и третий верх ие выводы первого переключателя с первым, вторым и третьим левыми верхними выводами третьего переключателя соответственно, первыйj второй и третий нижние выводы первого переключателя - с третьим первым и вторым нижними левыми выводами третьего переключателя, первый, второй и третий верхние правые вьгооды третьего переключателя - с первым, вторым и третьим верхними вьшодами второго переключателя, первый, второй и третий нижние правые вьшоды третьего переключателя - с первым, вторым и третьим ншдаими вьшодами второго переключателя, первый, второй и третий нилсние левые выводы четвертого переключателя - с вторым, третьим и пер вым верхними левыми выводами того же переключателя, первый, второй и третий верхние правые выводы четвертого переключателя - с первым, вторым и третьим верхними выводами пятого переклгочателя, первый, второй и третий нижние правые вьгооды четвертого переключателя - с первым, вторым и третьим нижними вьшодами пятого переключателя, причем катушечные группы с номерами 1,2,3,-64 включены последовательно в часть с номером, 411П, катушечные группы 28,-37,-38,- 39 включены в часть 41 IP,катушечные группы -16, 25,26,27 включены в часть 41 2П, катушечные группы 32,-61,-62,-63 включены в часть 4I2P, катушечные груШты -40,49,50,5 включены в часть 413 П, катушечные группы 4,-13,-14, -15 включены в часть 41ЗР, катушечные группы -46,-47,-48,57 включены в часть 42Jn, катушечные группы 10,11, 12,-21 включены в часть 42IP, кату- шеч1ше группы 9,-70, включены в часть 422П, катушечные группы 34, 35,36,-45 включены в часть 422Р, катушечные группы -22,-23,-24,33 включены в часть 423П, катушечные группы 58, 59,60,-69 включены в часть 423Р, катушечные группы 1.9,20,-29,-30 включены в часть 43Ш, катушечные группы -55,-56,65,66 включены в часть 431Р, катушечные группы 43,44,-53,-54 включены в часть 432П, катушечные группы -7,-8,17,18 включены в часть 432Р, катзаиечные группы -5,-6,67,68 включены в часть 43311, катушечные

группы -31,-32,41,42 включены в часть ЧЗЗР, где знак минус перед номером катушечной группы означает, что она

включена встречно, S - натуральное число.

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышения надежности двухскоростных асинхронных двигателей. Обмотка выполнена из 72 катушечных групп, включенных последовательно в 18 частей обмотки Ч11П, Ч11Р, Ч12П, Ч12Р, Ч13П, Ч13Р, Ч21П, Ч21Р, Ч22П, Ч22Р, Ч23П, Ч23Р, Ч31П, Ч31Р, Ч32П, Ч32Р, Ч33П, Ч33Р и пяти трехполюсных переключателей, причем каждая из 18 частей содержит последовательно соединенные катушечные группы, состоящие из одинаковых равномерно распределенных по расточке статора катушек. Переключатели снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при трех парах полюсов части Ч11П, Ч11Р, Ч12Р, Ч12П, Ч13П, Ч13Р включены последовательно и включены в фазу А, части Ч21П, Ч21Р, Ч22Р, Ч22Р, Ч23П, Ч23Р, включены в фазу В, части Ч31П, Ч31Р, Ч32П, Ч32Р, Ч33П, Ч33Р,включены в фазу С. При включении на 4 пары полюсов в фазу А входят части Ч11П-Ч11Р, Ч21П, - Ч21Р, Ч31П, -Ч31Р, в фазу В входят части Ч12, -Ч12Р, Ч22П, -Ч22Р, Ч32П,-Ч32Р,в фазу С входят части Ч13П, -Ч13Р, Ч23П, Ч23Р, Ч33П, - Ч33Р. 2 табл., 3 ил.

Таблица 1 ФазыСостав фаз при числе пар полюсов

Р., 4

ЧИП,ЧИР,Ч12П, Ч12Р, ЧИП,-ЧИР, Ч21П, -Ч21Р,

Ч13П,Ч13РЧ31П,-Ч31Р

421II,Ч21Р,Ч22П, Ч22Р, 412П,-412Р, Ч22П, -Ч22Р,

Ч23П,Ч23РЧ32П,-Ч32Р

ЧЗШ, Ч31Р, Ч32П, Ч32Р, Ч13П, -Ч13Р, Ч23П, -Ч23Р, ЧЗЗП, ЧЗЗР . ЧЗЗП, -ЧЗЗР

1Та6лица2; Наименование параметра Обмотки

Аналог ПрототипПредлагаемая

Р 3 |р, 4 Р 3 I P.j 4Р, 3 Рг 4

Число пазов

Ширина фазной зоны Схема соединения Аппаратура управления Число фазных зон Коэффициент использования

Полюсное деление Шаг обмотки, У

K.vi Кр,

oJi КVI Kpi исп микс

м ,Р|Kt,

Наличие низших гармоник мдс

Паличие высших четных гармоник ЩС Коэффициент дифференциального рассеяния К, %

Число различающихся катушек

72

60

.3

60°

Y й 4 выключателя 6 6

3672

120° бО

V VЧ Y

2 переключателя5 переключателей

0,75 12 9

0,Й239 0,9772 0,677 5,0 0,677 0,225 6,09

отс

9

0,960

0,960

0,824

0,791

0,198

12,65

отс

1,0

6

JiOTC

1,0 4,5

4

0,9848 0,844 0,8312 1,0 0,83 0,207 13,3

отс

1,0

12

9

0,9239 0,9574 0,884 0,815 0,720 0,240 6,48

отс

1,0

9

9

1,0

0,960

0,960

1,0

0,960

0,240

15,3

отс

Отсутств.Отсутств.Имеются Имеются Отсутств.Отсутств.

1,67 1,28 13,04 7,55 21

0,9

1,43

3672

120° бО

V VЧ Y

2 переключателя5 переключателей

60

60

24

91

98

,65

1,0

6

JiOTC

1,0 4,5

4

0,9848 0,844 0,8312 1,0 0,83 0,207 13,3

отс

1,0

12

9

0,9239 0,9574 0,884 0,815 0,720 0,240 6,48

отс

1,0

9

9

1,0

0,960

0,960

1,0

0,960

0,240

15,3

отс

0,9

1,43

72 f 8 50 ,, 8 Ц 25 5t

b-p.;

/4 /j f2 38 77 3ff

ff 6f 60

72 f19,37,ff

.s

6

3,21,39,57 ,22,Щ58

Д47,5Р ff,

7,2S,3,61

6,26,44,62

9,27,45,63 Щ26,,6

Фиг. 2

5,3j,j;

10,3,58 11.35,59

PZ- , /5

т

iffmrnmrrr

if 11 |i ii jl P i| i; i

) H II iJ I i ll 1: Mil

Z 3 4 5 6 7 8 3 W11 1213 niS /S 17 /d 19 20 2i 22 23 Л f.5 25 Z77.B 2S 3D J/ 32 33 M J53e

6f(

67

CL t

Ю 10

Vr

C; .

Э

H4iW W13P 2

Й

i

37 3BJ94l}4i424344 S 45 47 4349 fS 5152 S3 J4 55 56 57 J8 5§ 50 E 6г 63 Й и 6S 67 S6 dS 70 f U

5

p..

.T-5 O(NJCvj

G t t acvj

a- 5rSr

ac

Составитель А.Кецарис Редактрр А.Лежнина Техред И.Зерес

Заказ 5909/55

Тираж 648

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

х

сх::

е9

135

КЧ13Р Н П2П g 5 K iZ ii т23Г « a; tc

Корректор О.Ципле

иоппиское