Синхронная совмещенная электрическая машина Советский патент 1981 года по МПК H02K19/36 H02K3/28 

1

Изобретение относится к синхронным электрическим машинам переменного тока, в которых для возбуждения используется энергия высших гармоник магнитного поля.

Известны синхронные электрические машины, для возбуждения которых используется третья гармоника магнитного поля; для этого на статоре разрезают дополнительную обмотку с полюсностью 3 р , где р - полюсность основной якорной обмотки. Дополнительную обмотку статора присоединяют через выпрямитель к обмотке возбуждения ротора ГП . Недостатки таких машин г сложность конструкции и низкое использование активных материалов из-за наличия в пазах статора дополнительной обмо|ки.

Известна синхронная злектричес,кая машина с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля, на статоре которой уложена совмещенная обмотка, выполняющая функции основной

И дополнительной обмоток. Такая обмотка выполняется трехфазной, соединяется ,в звезду и содержит две параллельные ветви с двумя нулевыми выводами, подключенными через выпрямительные мосты к обмотке возбуждения ротора, причем параллельные ветви выполняются с различными шагами и числами витков так, что произведение их обмоточных коэффициентов на числа

to витков для первой гармоники равны, а для третьей - максимально различны между собой Г23.

Недостатки известной машины; сложность совмещенной обмотки якоISря; возможность возникновения уравнительных витков из-за различия активных и индуктивных сопротивлений ветвей; неполное заполнение пазового слоя, для возбуждения не использует20ся энергия основной гармоники поля, что ухудшает характеристики машины, особенно при холостом ходе и малых нагрузках. 3 Целью изобретения является упрощение конструкции, улучшение энерге тических и регулировочных показателей путем выполнения катушек равношаговыми и равновитковыми, полного заполнения пазового слоя, устранения уравнительных токов, использования для возбуждения энергии основной гармоники поля. Эта цель достигается тем, что обмотка статора содержит 12 р катушечных групп и в фазе соединены пос ледовательно группы с номерами 1+12 (k -l) согласно и 12(p-k)4-8 встречно для одной ветви, 2+12(k-l) согласно и 12(.р - k)+ 7 встречно для другой ветви, начала групп первой и второй подключены к зажиму фазы, а седьмой и восьмой - к общей нулевой точке и дополнительные выводы выполнены от средних точек ветвей, другие фазы выполнены аналогично и номера их групп чередуютс с интервалов в четы()е группы, число катушек в каждой группе имеет одинаковое значение при z /12 р-целое число и на единицу больше в нечетны группах по сравнению с четными при Z/18 р-целое нечетное число, причем выпрямительные мосты подсоединены к дополнительным выводам ветвей каждой из фаз и соединены по постоянному току, где р - полюсность основ ной гармоники; z - число пазов статора; -k - 1, 2. . . ,р. На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема предлагаемой машины; на фиг. 2 - развернутая схема ее совме щенной обмотки с р 2 и z 24; на фиг. 3 и 4 - диаграммы ЭДС катушек соответственно для полей с полюсностью р 2 и Зр 6; на фиг. 5-7 - то же, что и на фиг, 2-4, но при на фиг. 8-10 - то .же, что и на фиг. 2-4, но при и . Предлагаема машина (фиг.1) содержит ротор с обмоткой возбуждения ОВ и статор с трехфазной (выводы С1, С2, СЗ) совмещенной обмоткой, соединенной в звезду с двумя параллельными ветвями и дополнительными выводами от средних .точек ветвей 0,1-0,4, 0,2-0,5, ОЗгО,6, подключенными через выпрямители В1, В2, В к обмотке возбуждения, причем выпря тельные мосты фаз соединены по постоянному току, Совмещенная обмотка статора (фи выполнена трехфазной с р 2,z 24, 34 соединена в звезду и содержит равномерно распределенные катушки с номерами от 1 до 24. В фазе С1 соединены последовательно катушки с номерами 1 + 12 (k-0 1, 13 - согласно и12(p-k), 8 - встречно для одной ветви, 2+12(k-l)2, 14 - согласно и 12(p-k), 7 - встречно для другой, где ,2. Начала катушек 1 и 2 подключены к зажиму фазы С1, а катушке 7 и 8: общей нулевой точке 0. Дополнительные выводы 01-04 выполнены от средних точек ветвей. Аналогично выполнены фазы С2, СЗ с. дополнительными выводами 02-05, 03-06 и номера их катушек чередуются с интервалом в четыре катушки 5,1724,-/2 и 6,18-23,-II для фазы С2, 9,21,-4,-16 и 10,22-3,-15 для фазыСЗ . Верхний ряд стрелок на -фиг. 2 показывает направления токов при питании обмотки через выводы С1, С2, СЗ трехфазным током- (для момента времени, когда ток в фазе С1 имеет амплиту дное значение), откуда видно, что число пар полюсов р 2. Нижний ряд стрелок показывает направления токов при питании обмотки через дополнительные выводы 01-04, 02-05, 03-06 однофазным током, откуда видно, что . На диаграммах ЭДС вектором приписаны номера катушек. : Из диаграммы ЭДС (фиг.З) для ,поля с плоскостью видно, что на дополнительных выводах 01-0,4, 02-0,5, 03-06 это поле наводит трехфазные ЭДС ,25Е, где Еф - ЭДС фаз С1-0, С2-0, СЗ-0 .этого поля. Из диаграммы ЭДС (фиг. 4) для поля с полюсностью видно, что по отношению к дополнительным выводам 01-04, 02-05, 03-06 обмотка на фиг.2 представляет собой три одинаковые однофазные обмотки с утроенной полюснойтью и с ЭДС утроенной частоты Ejpi Такая однофазная ЭДС наводится и в каждой фазе С1-0, С2-0, СЗ-0. При соединении обмотки в звезду на линейных выводах С1-С2, С2-СЗ, C3-CI ЭДС отсутствует. Таким образом, на дополнительных выводах наводятся ЭДС Ери полями первой и третьей гармоник. Следовательно, к обмотке возбуждения подается энергия первой и третьей гармоник, что способствует улучшению характеристик предлагаемой машины. 5 Трехфазную с совмещенную об мотку можно выполнять и при (фиг.5). Для такой о.бмотки ЭДС Ер-0,4 Еф (см. фиг. 6). Так как для такой обмотки z/12 р-целое число, а 2/18р 1, то нечетные катушечные гр пы имеют на одну катушку больше, ч четные. Трехфазная совмещенная обмотка (4иг. 8) выполнена с и . Обмотки (фиг. 2,5,8) выполнены с диаметральным шагом, т.е. равным полюсному делению основной гармоггики поля. Предлагаемая машина может работать двигателем и генератором. Для достижения бесконтактности н роторе размещают дополнительную яко ную обмотку обращенного синхронного возбудителя с полюсностью 3 р, кото рую через вращающейся выпрямитель подключают к обмотке возбуждения ротора. В этом случае дополнитель7 ные выводы в каждой фазе обмотки с тора замыкают через вентиль. Под действием ЭДС Ер и в контурах параллельных ветвей будет протекат выпрямленный ток, создающий поле возбуждения возбудителя с полюсностью 3 р. Формула изобретения 1. Синхронная совмещенная электрическая машина с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля, содержащая ротор с обмоткой возбужд ния и статор с трехфазной совмещенной обмоткой, выполненной из равСтатор

Р«г/ номерно распределенных катушечных групп и соединенной в звезду с двумя параллельными ветвями и дополнительными выводами, подключенными через выпрямительные мосты к обмотке возбуждения, отличающаяс я тем, что, с целью упрощения конструкции, улучшения энергетических и регулировочных показателей, обмотка статора содержит 12р катушечных групп и в фазе соединены последовательно группы с номерами l + l2(k-l) согласно и l2(p-k)-«-8 встречно для одной ветви, 2+12(k-l) согласно и l2(p-k) встречно для другой ветви, начала групп первой и второй подключены к заякину фазы, а седьмой и восьмой - к общей нулевой точке и указанные дополнительные выводы выполнены от средних точек ветвей, другие фазы выполнены аналогично и номера нх групп чередуются с интервалом в четыре группы, число катушек в каждой группе имеет одинаковое зна чение при 2/12р-целое число и на единицу больше в нечетных группах по сравнению с четными при 2/18р-целое нечетное число, причем выпрямительные мосты подсоединены к дополнительным выводам ветвей каждой из фаз и соединены по постоянному току, где р - полюсность основной гармоники магнитного поля; Z - число пазов статора; ,2,..., р. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3025450 , кл. 322-28, 1962. 2. Авторское свидетельство СССР 313503, кл. Н 02 К 19/36, 1975. 222A2itf 2 dlf 56789 fOlf 1Z1b 1U 15 16 П Zt .Гч ОЛ5 X Ф(Л8. i2 25 t 2 3 S $ 7 8 3 tO tl tf /J oit lu I ci 0518 б a -/ 3, jf.- о- |иГ fe Фиг /4 ff/5 /7 fd IS 2021

л./ 6 lej tOHn пIB 19JO21 152Б п8 1дхтгуз Фа 9

Q550J8BC2 OS3±J JOc3 /1Л л

-/ JJ

-/J

//1

-J2

-J

.К.

-/7 Л

/4:

{6 2В $vi. to