Трехфазная двухскоростная обмотка сизМЕНЕНиЕМ НАпРАВлЕНия TOKA B чАСТи ВиТКОВ Советский патент 1981 года по МПК H02K3/28 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСКОРОСТНАЯ ОБМОТКА С ИЗМЕНЕНИЕМ НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА В ЧАСТИ ВИТКОВ

; 1, Изобретение относится к электрическим машй:нам, а точнее к трехфазным двухскбростным обмоткам машин переменного тока, изменение числа полюсов и; которых ПРОИСХОДИТ ПО СПО собу изменения направления тока в части витков и может быть использовано в .многоскоростных электродвига телях переменного тока. Известна обмотка с отношением . чисел полюсов 8:6, с переключением частей обмотки из одной фазы в другую Til Недостатком этой обмотки являетс необходимость переключений частей об мотки из одной фазы в другую, что усложняет схему включения и делает ее неприемлемой, например, при басконтактном изменении направления то в части витков.. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является обмотка, которая обеспечивает отношени чисел полюсов 4;3. Число катушек ее должно быть кратным 48. С целью упрощения конструкции обмотка составле на из PC, одинаковых частей с числом катушек в каждой, причем в пределах одной части расположено 26 катушечных групп, числа катушек в каждой из которых, начиная с первой, соответствуют ряду 2К, 2К, 2К, 2К, 2К,2К,2К, К,К, 2К,2К,2К, 2К, 23, 2К, 2К,2К,2К, 2К, 2К, К, К, 2К,2К,2К,2К,2К. При этом катушечные группы фазы в Кс1ждой из частей разделены на две полуфазы, в каждую полуфазу включены катушечные группы, имеющие следующие порядковые номера в приведенном выше ряду: первая полуфаза первой фазы 11,14,17, 20; вторая полуфаза первой фазы 1,4,7,24; первая полуфаза второй фазы - 8, 12, 15, 18, 22; вторая полуфаза второй фазы - 25, 2,5,9,21, первая полуфаза третьей фазы - 13,16, 19, 10; вторая полуфаза третьей фазы - 23, 26, 3, 6. В каждой из полуфаз соседние катушечные группы включены встречно, за исключением согласно включенных групп 9 и 21, а одноименные полуфазы всех PQ частей соединены между собой. Pi - числа пар полюсов обмотки - 4HCJ- :fL число одинаковых частей обмотки. 1 л v Z - число катушек обмотки- К - целое положнтельное число и равно 1 к со 48-РО

Недостатком данной обмотки являетя неблагоприятная форма кривой МДС доль окружности статора при меньшем (т.е. кратном трем) числе полюсов.

Это вызывает при работе на высшей скорости вращения добавочные потери т выоаих пространственных гармоник магнитного поля, а также уменьшение момента двигателя при определенных скоростях, что приводит к его застреванию на низкихоборотах. Кроме того, если фазы обмотки неодинаковы, это приводит к технологическим трудностям при намотке двигатешей.

Цель изобретения - уменьшение потерь энергии и устранение провалов момента двигателя при работе на высхаей

скорости, устранение вибраций и шумов, удешевление штамповочных работ при изготовлении двигателей благодаря возможности выполнения обмотки при минимальном числе пазов двигателя..

Поставленная цель достигается тем, что трехфазная двухскоростная обмотка с изменением направления тока в части витков, с отношением чисел пар полюсов ,j 4/3, содержащая шесть, соединенных в две звезды выводами из катушечных групп каждой фазы, включенных согласно с последними катушечными группами, частей

полуфаз, каждая из которых содержит

2

ряд катушечных групп из К

Каа4-п

тушек каждая, при шаге, равном

.. . .

расположена на трех слоях, причем каждая фаза занимает один слой. В первую полуфазу вкJ ючeны катушечные группы каждого слоя 1+12 (п 1), 3+12 -(п«-1), 8+12-(п-1-1), 10+12-() 11+12 (n-t-D, 12+12-(n--t)| а so вторую - 2+12 (п-l), 4+12 (), 5+ +12-(n-1), б+12-(п-1), 7+12-(), 9+12 (n-1).B каждой части-полуфаэе первой фазы катушечные чгруппы 3+ +12 -(п -1), 8+12-(п -1), ll+ia-Cn -T) 12+12 (п - 1) , включены относительно катушечной группы 1 встречно, а катушечные группы 1+12 (), 10+ +12-(п-1) - согласно. В каждой части - полуфаэе второй фазы катушеч.ные группы 4+12-(), 7+12-() включены относительно катушечной группы 2 встречно, а катушечные группы 2+12х(), 5+12- (), 6+12Х х(п-1), 9+12-() - согласно,с выводами начал первой звезды соответственно из начала, конца и конца катушечной группы, включенная относительно катушечной группы 1 согласно, а начал второй звезды соответственно из конца,начала и начала катушечной группы 2 согласно катушечной группы второго слоя (фазы) смещены относительно катушечных групп первого слоя (фазы) на одну зону, занимаемую стороной катушечной группы,- против направления обхода расточки статора, а катушечные труппы третьего слоя (фазы) относительно катушечных групп первого слоя (фазы) - йа одну по Направлению обходаI где п , число сторон сатушёк одного слоя; пIpynna целых чисел от 1 до. п. На фиг. 1 показана кривая суммарной МДС трех фаз, построенная для фиксированного момента времени} на

фиг. 2 - пофазная схема обмотки;, на фиг. 3 - кривая суммарной МДе Tpeix фаз статора при 2p.i 8j на Фиг. 4 кривая суммарной МДС трех фаз , создаваемой этой обмоткой

2р,: /б. .- . .;. :.: . . .;: ,/.:::-.

Кривая, суммарной МДС трех фаз, показанная на фиг. 1 содержит ддиаграмму 1 напраблений токов в проводни1 ах обмотки, кривую 2 суммарных значений

0 МДС трех фаз статора вдоль его расточки, построенную на основании диаграммы 1 с учетом того; чэго Мгно венные значения МДС прйводников с током как второй, так и третьей фазы

5 равны половине отрицательного значения НДС йроводников первой фазы.. . Как видно из фиг. 1, кривая МДС - Известной обмотки при 2р 6 содержиг значительные по величине высшие

Q пространстзвенНые гармонигси мдс, что обуславливает йровалы момента двигателя в механической характеристике и Приводит к убеличению потерь в стали. Кроме того, значительная разница

J между 3 йачениями МДС первой пары . люсов и двух других пар полюсов приводит к :асиМметрии магнитных потоков вдоль ЙКЕ НОСТИ ста.тора и, следовательно, к появлению добавочных сил одностороннего магнитного притяжения и вызванных ими вибраций и , шумов. ,-; :.: , ; . .,...

Анализ обмоточных данных подтверждает наличие зна 1ительных гармоник в кривой МДСу не являющихся рабочими.

5 Так, при включении обмотки иа основное число полюсов обмоточные коэффициенты трех фаз составляют рабочей гармоники соответственно 0,808; 0,76б| 0,808, а для гармоники

0 кратности 1,25 по отНсшеНню к рабочей (2р : 10) обмоточные коэффициенты трех фаз составляют соответственно 0,461; 0,441; 0,416. Гармоники кратности 0,75 обмоточные коэффицНеН,, ты составляют соответственно 0,24; 0,306; 0,349.

При включении обмотки на 2р 6 обмоточные коэффициенты составляют для рабочей гармоники 0,524; 0,58;

0 0,522, для гармоники кратности 1,33 (2р 8) - 0,408, 0,466, 0,466. .Обладая при основном числе полюсов 2р 6 также значительной по амплитуде гармоникой с при наличии

5 нагрузки на валу, двигатель может.

таким образом, яе переключаться на желаемое число-полюсов , т.е. . застрять на восьми полюсах,

Пофазная схема обмотки (фиг. 2) содержит номера 1-12 катушечных груп каждого слоя (фазы) первую 13, вто рую 14, третью 15 фазаг соединительные провода 16 и 17, соедиаякнчие за-.жимы обмотки по-разному для разного числа полюсов, если обмотка питается от одного источника напряжения,

Ар. v 1 1 2- начала и концы фаз первой звезды, т.е. п&луобмот-ки, в которой при переходе на другое число полюсов направление тока не изменяется, поэтому эта полуобмотка названа нерегулируемой А, я.а X Y/jL, Z/j -начала и концы фаз полуобмотки, в которой при переходе на другое число полюсов направлениетока изменяется на обратное (т.е. регулируемой) . Однако деление данной обмотки на нерегулируемую и регулиЬуему части условно, ибо ничего не изменяется в создаваемо ею МДС, если направление тока изменяется в нерегулируемой части, а не изменяется -- в регул Иру .

Регулируемая прлуобмотка показана жирньши линиями .

Ввиду toro,i что макетная предлагаемая обмотка выполнена для автономной бесконечной системы с двумя генераторамМ и одним двигателем {2Г-д), нерегулируемая и регулируемая ее части показаны несоединенными между собсао.

При выполнении данной обмотки для работы от одного источника,, т.е. полюснопереключаемой, полуобмотки соединены приводами 16 и 17 {показаны пунктиром), а напряжение сети подано при числе полюсов 2р в ка зажшш А, В,1С-,, провода 16 и 1-7 соединяют зажимы , , . Зажинш Х, Y, Z и 5(:, , г, соединены а две звезды.

При другом числе полюсов 2р 6 провода;ми 16 и 17 соединены зажймы

-t 2. я С,- , напряжение сети подано на зажимы A/J, В С или, что одно и тоже, на Х, У , Z, а saKHNOsi Х,, Г, Z2 соединены в звезду.

Выводы начал частей - врлуфаз первой звезды А , В:, С, сделаны -соответственно из начала конца и конца любой катушечной группы, включенной относительно катушечной группы 1 согласно.

Выводы начал частей - полуфаз второй звезда Ajj, В, С-j сделаны соответственно из конца начала и начала катушечной группы, включенной отяосИтельно. катушечной груптл 2 согласно. Как в первой звезде, так и во второй, этими катушечными группами могут быть катушечные группы 1 и 2 срот ветственно, как и показано на фиг. 2.

Катушечные группы второго слоя (фазы) смешены относительно катушеч ных групп первого слоя (фазы) на одну зону, занимаемую стороной катуигечйой груптш, против направления обхода расточки статора, т.е. на фиг. 2 влево, а катушечные групсш третьего слоя (фазы) относительно катушеч1й«е групп первого слоя (фазы) - на одну фазу по направлению обхода, т.е. .на фиг. 2 вправо,в направлении воз растания номеров катушечных групп.

В показанной на фиг. 2 обмотке 8/6, п 1, К 2, а ряд чисел п включает в себя только число 1. поэтому в первую звезду включены, например, катушечные группы 1+12.(1-1) 1, а такяге 3, 8, 11, 11 12. Если бы данная обмотка была выполнена на 16/13, то , а в первую звезду были бы включены катушечные группы 1, 3, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 20, 22, 23, 24. Подобным же образом можно рассчитать номера ка1ушвчных групп второй звёзды.

На фиг. 3 показана кривая суммарной МДС трех фаз статора, .создаваемой, этой обмоткой, при 2р 8, где 1 - диагралои|а направлений токов в подводниках обмотки, 2 - кривая суммарная значений МДС трех фаз статора вдоль его расточки.

На фиг. 4 показана кривая суммарной МДС трех, фаз статора, создаваемой этой обмоткой, при 2р.- 6, где 1 - диаграмма направлений токов в проводниках обмотки, 2 г кривая Суммарных значений МДС трех фаз статора вдоль его расточки.

Устройство работает следующим образом.

Для создания в электрической машине большего числа полюсов 2р-, 8 попуобмоткй включены на источники (на источник) напряжения так, что направления токов в них, считая от входных концов А, в.,. С-,, А, В, , совпадаю. При этом токи в проводниках, .расположенных в пазах статора, создают вращающееся магнитное поле с числом полюсов 2 .

Для создания в электрической машине меньшего числа полюсов 2р2 6 полуобмотки включены на источники (на источник) напряжения так, что направления .токов в них, считая от ВХОД1ШХ концов А, В,С, А, й, С, находятся в противофазе. При этом токи проводниках, расположенных в пазах статора, создают вращающееся магнитное поле с числом полюсов ,

Формула изобретения

Трехфазная двухскоростная обмотка с изменением направления тока в части витков, расположенная на трех слоях, с отнсхденйем чисел пар полюсов .2 4/3, содержащая шесть соединенных в две звезды выводами из катушечных групп каждой фазы, включенных согласно последними катушечными группами, частей - полуфаз, каждая из которых содержит 2п р

- катушек.

катушечных групп изК

п

каждая, при шаге, равном

, причем первая, вторая и третья фазы занимают первый, второй и третий слои обмотки соответственно, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии на высшей скорости, устранения провалов момента, уменьшения вибраций и шумов в первую полуфазу каждой фазы.включены катушечные группы каждого слоя 11+12 х X (n-П, 3+12-(п1-1), 8+12-{пг1), 10+12-(nt-l), 11+12 (n-i-1), 12+12Х ), а во вторую полуфазу катушечные группы каждого слоя 2+1.2 х ), 4+12 -(), 5+12-( . 6+12 (), 7+12-(), 9+12 (п-l причем в первой полуфазе катушечные группы 3+12() 8+12-(п-1-1), 11+12- (п-т-О, 12+12 () включены относительно катушечной группы 1 встречно, а катушечные группы 1+12-(п-) , 10+12-(п-П -согласно, а во второй полуфазе катушечные

группы 4+12.1пг1), 7+12() включены относительно катушечной группы 2 встречно, а катушечные группы 2+12( ) , 5+12 (п -1), 6+12 (п-l) , 9+12-{п -) - согласно с выводами начал первой звезды А, В, СЦ соответственно из начала, конца и конца катушечной группы, включенной относительно катушечной группы 1 согласно, а начал второй звезды Ад, В, С7. соответственно из конца начала и начала катушечной группы, включенной относительно катушечной группы 2 согласно катушечные группы второго слоя (фазы) смещены относительно катушечных групп первого слоя (фазы) на одну зону, знимаемую стороной катушечной группы против направления обхода расточки статора, а катушечные группы третьего слоя (фазы) относительно катушечных групп первого слоя (фазы) на одну -рону-лто направлению обхода;

где п -

Zj, - число сторон

М - Т П 7Т1ГТЛ ПЛ-

катушек одного слоя; п- группа целых чисел от 1 до п.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР №399972, кл. Н 02 К 3/28, 1973.