Совмещенная обмотка возбуждения синхронных машин Советский патент 1981 года по МПК H02K3/28 

(54) СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА ВОЗБУВДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

1

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока, например одномашинных синхронных преобразователей частоты и числа фаз.

Известны одномашинные синхронные преобразователи частоты, представляющие собой совмещение в общем магнитопроводе магнитных систем разнополюсных синхронных двигателя и генератора и имеющие на статоре и роторе по две разнополюсные обмотки с числами полюсов 2р и Zp ; раздельные обмотки ротора питаются постоянным током через контактные кольца flj.

Недостатки таких преобразователейсложность конструкции из-за наличия на роторе двух раздельных обмоток.

Известны синхронные машины с переключением числа полюсов,в которых путем переключения обмотки возбуждения ротора, подразделенной на группы, получают поля возбуждения: 2р.полюсное до переключения и 2р2 полюсное после переключения QiJ.

Однако у таких машин сложная конструкция ротора из-за наличия четырех контактных колец, а также уве.личены потери в стали из-за наличия Б поле возбуждения, после переключения полюсов, высших гармоник полей.

Известны также одномашинные преоб10разователи частоты синхронного типа, обмотка возбуждения которых, выполненная по принципу переключения полюсов, создает одновременно 2р и 2рл-полюсные поля возбуждения двига15 .теля и генератора за счет отключения группы катушек возбуждения зТ

Недостатки такого преобразователянеполное использование меди из-за отключения группы катушек обмотки

20 возбуждения и наличие в результирующей кривой поля возбуждения большого числа гармоник, вследствие чего возрастают потери в стали преобразователя, а также искажается форма кривой выходного напряжения генератора. Цель изобретения - упрощение конструкции,увеличение использования- ме ди и улучшение форм,1 кривой поля обмотки возбуждения с и полю сами . Эта цель достигается тем, что для однослойной обмотки, выполненной в равномерно распределенных пазах из четырех последовательно соединенных катушечных групп с концентрическими :атушками, стйроны катушек первой и Третьей групп лежат в пределах сплош ных зон в Тл соответственно , их оси сдвинуты на Т( рад и по их осям зона в 7Г//2 рад свободна от катушек, группы вторая и четвертая концентрически охватывают Группы первую и третью, соединены встречно им и их начальные стороны лежат рядом с начальными сторонами групп первой и третьей соответственн в зонах в ТГ и : рад,, причем по сравнению с катушками внешней и сбседней с ней группы первой,внешней группы второй,внутренней и сосед ней с ней группы четвертой числа вит ков больше: для внутренней и двух соседних с ней катушек групп первой и третьей -в четыре раза,а других катушек групп первой и четвертой - в пять раз, второй и третьей - в три раза. На фиг.1 показана схема известно 2р 2-полюсной обмотки возбуждения и ее кривая НС; на фиг.2 - схема из вестной 2р2,8-полюсной обмотки возбуждения и ее интеграпьная кривая НС; на фиг.З - схема предлагаемой совмещенной обмотки возбуждения и е Интегральная кривая НС, Обмотка (фиг.1) выполнена извест ным способом в 48 пазах с двумя кат шечными группами и ее обмотанная ча занимает 2/3 полюсного деления 2р,| Полюсного поля. Стрелками (фиг.i) п казаны направления постоянного тока При питании обмотки через ее выводы и 1 и и2. Интегральная кривая НС {фиг..) построена по направлениям т жа в обмотке и при ее разложении в ряд Фурье дает основную 2р,-2 пол ную гармонику НС. с минимальным соде жанием нечетных высших fapMOHHK, не кратт.пс трем. Обмотка (фиг.2) также выполнена э 48 пазах известным способом и ее 84 обмотанная часть занимает 2/3 полюсного деления 2р2 й полюсного поля. При разложении интегральной кривой НС (фиг.2 в ряд Фурье получаем основную 2р2 8-полюсну.о гармонику с минимальным содержа1шем нечетных высших гармоник, не кратных трем. Обмотка (фиг.2) также выполнена в 48 пазах извест1{ым-способом и ее обмотанная часть занимает 2/3 полюсного деления 2р2 8-полюсного-по ля. При разложении интегральной кривой НС (фиг.27 в ряд Фурье получаем основную 2р 8-полюсную гармонику с минимальным содержанием нечетных высших гармоник, не кратных трем. Амплитуды НС обмоток (фиг. и 2 приняты одинаковыми. Если наложить кривые НС (фиг.I и 2 то получим результируюи ую интегральную кривую НС (фиг.З), ординаты которой показаны цифрами 1,3, 4 и 5. Для получения такой результирующей кривой НС совмещенную обмотку возбуждения следует выполнять с числами витков катушек, пропорциональными соответствующим ординатам результирующей интегральной кривой НС. Таким образом, предлагаемая совмещенная обмотка возбуждения (фиг.З состоит из 4-х последовательно соединенных катушечных групп ,и,Ш,1У с концентрическими катушками. Катушки групп 1 и 1 начальными и конечными сторонами лежат в пределах сплошных зон соответственно в ff и т; 7Г рад тЗ тЛ ИХ оси сдвинуты на рад и по их осям зона в - рад свободна от катушек. Группы вторая и четвертая концентрически охватывают группы 1 и И1, соединены встречно им и их начальные стороны лежат рядом с начальными сторонами групп 1и П соответственно в зонах в ft и Tjlt рад, причем по сравнению с катушками внешней и соседней с ней группы i, внешней группы И, внутренней и соседней с ней группы 1У числа витков большее: для внутренней и двух соседних с ней катушек групп 1 и III - в четыре раза, а других катушек групп I и 1У - в пять раз, П и Ш -в три раза. Для получения одинакового коэффициента заполнения медью пазов,сечения меди витков катушек следует применять обратно пропорциональр{ыми их числам витков. Предлагаемая совмещенная обмотка возбуждения отличается простотой конструкции, высоким использованием меди и минимальным содержанием высших гармоник в кривой поля обмотки. Такая обмотка может применяться,например, на роторе одномашинного син хронного преобразователя частоты и числа фаз, или двухчастотного синхронного генератора, имеющих два контактных кольца. Формула изобретения Совмещенная обмотка возбуждения синхронных машин, например одномашинньгх синхронных преобразователей частоты и числа фаз, выполненная в равномерно распределенных пазах из четырех последовательно соединеннъпс катушечных групп с концентрическими катушками, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструк ции, увеличения использования меди и улучшения формы кривой поля с 2р и 2р 8-полюсами, стороны катуйек первой и третьей групп лежат в пределах, сплошных зон соответственно в TTT/li и 5-tr/f2 рад, их оси сдвинуты на It рад и по их осям зона в (Г/ШРЗД свободна от катушек, группы вто 8« рая и четвертая концентрически охватывают группы первую и третью, соедиг нены встречно им и их начальные стороны лежат рядом с начальными сторонами групп первой и третьей соответственно в зонах в 2-/r/ i и 3-Я /72рад, причем по сравнению с катушками внешней и соседней сней группы первой, внешней группы второй, внутреиней и соседней с ней группы четвертой числа витков больше: для внутренней и двух соседних с ней катушек групп первой и третьей - в четыре раза,а других катушек групп первой и четвертой - в пять раз, второй и третьей, в три раза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Загрядский В. Совмещенные электрические машины. Кишинев, Карта Молдовеняска, 1972, с.14. 2.Шуйский В.П. Расчет электрических машин. М,, Энергия, 1968, с. 118-120. 3. Сумаков Б.А., Семенов Н.П. Одноякорный синхронный преобразователь частоты.- Изв.Вузов, Электромеханика, 1967, № 2, 180-185.