Трехфазная совмещенная обмотка электрических машин переменного тока Советский патент 1981 года по МПК H02K3/28 H02K19/36 

1

Изобретение относится к области якорных обмоток машин переменного тока и может применяться, например, в синхронных машинах с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля.

Известны совмещенные обмотки машин переменного тока, выполненные в виде параллельных ветвей полюсности Р , каждая из которых состоит из пространственно сдвинутых катушек и имеет выводы средних точек, являющихся началами фаз полюсности Рп. Угол меж21Сду осями катушек ветви равен -х рад.

а числа витков катушек пропорциональны углу сдвига их относительно оси

ветви

Недостатки их - сложность конструк ции, большие потери от уравнительных токов и ограниченная область приме- . нения.

Известны и совмещенные обмотки с отношением л ° выполненные из 12 равномерно распределенных катушечных групп, соединенных в две параллельные ветви с нулевыми выводами, являквдимися зажимами для полюсности

РгСз. - .

Недостаток их - ограниченная ооласть применения.

Известна и синхронная машина с возбуждением от третьей гармоники поля, на статоре которой уложена трехфазная обмотка, выполняющая функции основной и дополнительной обмоток о полюсностью р и Эр и содержащая равномерно распределенные катушки, соединенные в звезду с двумя параллельными ветвями и нулевыми вы10водами, подключенными через выпрямитель с различшзвит шагами и числами витков так, что произведения их обмоточных коэффициентов на числа витков для полюсности р равны, а для Зр - различны между собой 3. Якор15ная обмотка данной машины является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

20

Однако у нее целый ряд недостатков: сложность конструкции и технологии изготовления из-за неравномерного расположения разношаговых катушек; иеполиое и неравномерное

25 заполнение пазового слоя; различив активных и индуктивных сопротивлений ветвей; плохая форма кривой НС и низкий о«5моточный коэффициент полюсности Зр; невозможность использования для возбуждения энергии первой

30

гармоники поля, что ухудшает показатели машины при малых нагрузках; невозможность соединения обмотки в треугольник, что ограничивает ее функционсшьные возможности. Цель изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления, повышение использования меди и улучшение параметров путем выполнения катушек равновитковыми, полного и равномерного заполнения пазового слоя, повышения обмоточного коэффициента и улучшения формы кривой НС для полюсности Зр,использования для возбуждения также энергии первой гармоники поля и устранения ЭДС утроенной частоты на зажимах фаз с полюсностью р.

Указанная цель достигается тем, ч±о обмотка содержит 6ркатушечных групп с k 3 равновитковыми концентрическими катушкаьш в каждой с шагами Yj.2 ()) соединенными последовательно в три подгруппы, первая из которых содержит с соседни катушек начиная с наружной, вторая катушек начиная с.номера i с+1 третья - остальные катушки группы, одноименные подгруппы соединены в цепи и в .каждой фазе включены последовательно цепи вторых, первых и третьих подгрупп в первых р группах фазы для одной ветви, вторых, третьих и первых подгрупп во вторых р группах фазы для другой ветви, начала и концы ветвей образуют зажимы начал и концов фаз, соединенных в звезду или, при 3k-l, в треугольник, причем в каждой фазе точки соединений подгрупп вторых с первыми и третьими соединены между со бой и дополнительные выводы выполнены от точек соединений подгрупп первых с третьими, где р - полюсность обмотки для первой гармоникиполя; ЗЧ-1$Уц 3k - шаг наружных катушек i 1,.2,...k - номер катушки в группе/ с с - R/3 при кратно трем, - и с k - 2 при других значениях k.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой обмотки с и на фиг. 2 и 3 - диаграммы ЭДС фазы для полюсности р и Зр; на фиг.4 - схема предлагаемой обмотки с и на фиг.5 - диаграмма ЭДС фазы для полюсности р; на фиг. б и 7 - то же, что и на фиг.4, 5, но для обмотки с , и .

Обмотка (фиг.1) выполнена трёхфазной двухслойной с , и содержит катушечных групп с номерами от 1 до 6. Группы выполнены из концентрических катушек с шагами Yj 3k-l-2 (i-1) 8,6,4f где i 1,2, 3 - номер ..атушки в групп В фазе с зажимами С1 - С4 соединены катушки групп 1 и 4 - средняя, наружная, внутренняя катушки для одно

ветви и средняя, внутренняя наружная катушка для другой ветви. Точки соединения средних катушек с наружной и внутренней соединены между собой, и дополнительные выводы 01-04 выполнены от точек соединений катушек наружных с внутренними. Аналогично выполнены фаза С2-С5 с дополнительными выводами 02-05 групп, 3, б и СЗ-Сб с дополнительными выводами 03-06 из групп 5,2.

На диаграммах ЭДС (фиг.2, 3, 5, 7 векторам ЭДС первых подгрупп приписаны номера групп, вторых подгрупп те .же номера со штрихом, третья подгруппа - те же номера с дв.умя штрихами .

Из диаграмм (фи9.2) для полюсности р видно, что на выводах 01-04 это

с - Кур- У р .0 M.f.

I поле наводит ЭДС

tnill/ J c/t,j)( t

ФР

P SKvp ФР

0

Ефр, где Ефр- ЭДС фазы С1-С4, 0,985;1(;,р- 0,8бб; К1,р 0,643; коэффициенты укорочения.ЭДС Ер фаз образуют трехфазную симметричную систему. Обмоточный коэффициент обмотки (фиг. для полюсности р равен

0,831.

К

05Р

Из диаграммы (фиг.З} для полюсности Зр видно, что это поле на зажимах

С1-С4 наводит ЭДС . -|.Е,р-,о,

где Ефлр- ЭДС утроенной частоты фазы

01-04; к.р -0,866; кА о;

0,866.

Вторые подгруппы (средние катушки) с выведены из цепи между 01-04, что повышает обмоточный коэффициент для полюсности Зр Крр,р 0,866, ЭДС образуют однофазную систему. Так как ЕЗР обмотку можно соединять в треугольник. Произведение КОРР Kog«, 0,831-0,866 0,72 и характеризует степень использования

обмотки (фиг.).. Для обмотки (фиг.4) и ,

Коср 0828, Kog,p 0,837 и КОБР оБэр ОУЭЗ, Ер 0,13ГЕ р(фиг.5) 0.

Для обмотки (фйг. 6) с р 2 , YI 3k-2(i-l) 9, 7, 5, F.p- 0,0665 Ефр Чфиг. 7), Е О, 0,9020,75 0,677. Так как дли та- кой обмотки ЕЗР ° ®® можно соединять только в звезду.

На фиг.1, 4, 6 верхний ряд стрелок показывает направления токов при питании обмотки через выводы

5 с1, С2, СЗ трехфазны;- током (для момента времени, когда ток в фазе С1 имеет амплитудное значение}, а нижний ряд - при питании обмотки через дополнительные выводы 01-04,

0 02-05, 03-06 однофазным током.

По сравнению с обмоткой по прототипу, имеющий , Z«36, шаги В и 6, Kogp- 0,881- 0,244 0,215, в обмотке, согласно изобретению, использование меди выше в 0,72:0,215 3,35 раза для обмотки на фиг.1 и в 0,677:0,215 3,15 раза для обмотки на фиг.6. Обмотка отличается простотой кон струкции и технологии изготовления, имеет более высокое использование меди и лучшие формы кривых НС по сравнению с прототипом. Она, может соединяться и в треугольник, что расширяет ее функционалые возможности . Формула изобретения Трехфазная совмещенная обмотк-а электрических машин переменного тока например, синхронных с возбуждением от третьей гармоники поля, двухслойная, содержащая равномерно распределенные катушечные группы с разновитковыьо катушками, соединенные в фаза в две параллельные ветви с дополните льными выводами, отличающаяся тем, что, с целью упрсяцеаия конструкции и технологии изготовлени повышения использования меди и улучшения параметров, обмотка содерашт 6р катушечных групп с k концентри ческими катушками в каждой с шагами Y (i - 1 )т соединенными последовательно в три подгруппы, первая из которых содержит с соседних катушек, начиная с наружной, вторая - с катушек, начиная с номера t + 1, третья - остальные катушки группы, одноименные подгруппы соединены в це- пи и в каждой фазе включены последовательно цепи вторых, первых и третьих подгрупп в первых р группах фазы для одной ветви, вторых, третьих и первых подгрупп - во вторых р группах для другой ветви, начала и концы ветвей образуют зажимы начал и концов фаз, причем в каждой фазе точки соединений подгрупп вторых с первыми и третьими соединены между собой и дополнительные вывода выполнены от точек соединений подгрупп первых с третьими, где р - полюсность обмотки для первой гармоники поля; 3k--l YH - шаг наружных катушек; i 1} 2, .,. k - номер катушки в группе; с, с, « k/3 при k кратном трем, (ktl)/3 и k-2c при других значениях k. Источники;информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 243033, кл. Н 03 К 3/00, 1973, 2.Авторское свидетельство СССР 382198, кл. Н 02 К 3/00, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР №.313503, кл. Н 02 К 19/36, 1975.

.f

Ipif f.jlffJ 04 .е ffff /ff ТУ