Трехфазная совмещенная синхронная электрическая машина Советский патент 1981 года по МПК H02K3/28 H02K19/36 H02P9/14 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ СОВМЕЩЕННАЯ СИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

МАШИНА

Изобретение относится к области синхронных электрических машин, для возбуждения которьпс .используется энер гия третьей гармоники поля. Известны синхронные машины с воз- буждейием от третьей гармоники магнитного поля, на статоре которых размещают основную с полюсностью Р и дополнителън-ую с полюсностью Эр обмотки дополнительную оОмотку присоединяют через выпрямители к обмотке возбуждения ротора ПЗ. Недостатки таких машин - сложность конструкции и низкое использование ак тивных материалов из-за наличия на статоре дополнительной обмотки. Известна и синхронная мащина и воз буждением от третьей гармоники поля, на статоре которой улозхена совмещенная обмотка, вьшолняюцая функции осно ной и дополнительной обмоток. Такая обмотка выполняется трехфазной, соединяется в звезду, содержит равномер но распределенные катушки, соединяе,№1е в фазах в две параллельные ветви с нулевыми выводами, подключенными через выпрямитель на обмотку возбуждения ротора. Параллельные ветви выполняются (. разлнчпыми шагами и числами витков так, что произведения их обмоточных коэффициентов на числа витков для полюсности Р равны, а для пол1 сности Зр - различны между собой Г. Данная машина является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Недостатки такой машины: 1) сложность совмещенной обмотки якоря из-за неравномерного расположения раэношаговых катушек; 2) неполное и неравномер ное заполнение пазового слоя; 3j низкое использование меди; 4) однофазность обмотки для полюсности Зр, что ухудшает параметры машины из-за нали-f чия обратного поля с полюстностью Зр. Цель изобретения - упрощение конструкции, повьшение использования меди и улучшение параметров путем pajj.номерного распределения разношаговых катушек, повьшения обмоточного коэффициента и выполнения обмотки трехфазной для полюсности 3р. Цель достигается тем, что обмотка содержит 9р катушечных групп с двумя концентрическими катушками в каждой и соединена в три параллельные ветви так, что в фазах наружные катушки групп с номерами 1+3 (J 1)+9(-) соединены встречно с внутренними ка;тушками групп 7+3 (j-l) +9(1-1)для ;первой ветви, наружнью согласно с внутренними групп 2+3 (J -1) +9(-1) дл второй ветви, наружные группы 3+3 (V /. . +9 О -1) встречно с внутренними групп 6+3(j-l) + 9(i-l) для третьей ветви, начала ветвей образуют зажимы фаз, а концы подключены к трем нулевым выво дам, npipieM числа витков .внутренних катушек равны 1,74W)( для групп 2+3 (j-l) + 9(-i -Ij и 2, для дру гих групп, а катушки выполнены с шагами 2Т2)И , где Г 1,2,..,р, j 1,2,3 - номер фазы; число витков наружных катушек; полюсно деление для полюсности 3р. На фиг. } изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой машины; на фиг. 2 - развернутая схем совмещенной обмотки статора с , на фиг. 3 и 4 - диаграммы ЭДС обмотки фиг. 2 для полюсностя р и Зр; на фиг. 5 - схема совмелценной обмотки статора с . Машина (фиг. 1) содержит-ротор с обмоткой возбуждения ОБ и статор с трехфазной совмещенной обмоткой, соединенной в звезду с тремя параллель ными ветвями, имеющей зажимь фаз С1, С2, €3 с полюсностью р и три вывода нулевых точек 01, 02, 03;с по.люсностью Зр, подключенных через выпрямитель В к обмотке возбуждения ро тора. Совмещенная обмотка статора (фиг. выполнена трехфазной с , двухслой ной и содержит катушечных групп с номерами от .1 до 9. Каждая группа содержит две концентрические катушки с шагами ) 7. и . В фа зах образованы три параллельные ветви. В фазе С1 соединены последовател но наружная катушка группы 1 встречно с внутренней катушкой группы 7 дл первой ветви, наружная согласно, с внутренней группы 2 для второй ветви, наружная группы 3 встречно с внутренней группы 6 для третьей ветв Начала ветвей образуют режимы фазы С1. Аналогично выполнены другие фазы С2 и СЗ из катушек групп, номера которых чередуются с интервалом в три группы. Концы ветвей подключены к трем нулевым выводам 01, 02, 03. На фиг. 3 и 4 векторам ЭДС наружных катушек приписаны номера групп, а внутренних - те же номера со штрихом. Числа витков внутренних катушек выбираются из условия равенства векторов ЭДС параллельньрс ветвей фазы для полюсности р (см. фиг. 3) :l,74Wic для групп 2,5,8 и 2,14W)c Для остальных групп, где Wic - числа витков наружных катушек групп. Коэффициенты укорочения катушек для полюсности р равны Кур 0,985 и 0,866. Обмоточный коэффициент обмотки для полюсности р вычисляется по диаграмме фиг. 3 и равен ,83. J диаграммы фйг. 3 видно, что поле с полюсностью р на нулевых выводах 01, 02, 03 ЭДС не наводит. Для полюености Зр (фиг. 4) коэффициенты укорочения катушек равны 0,866 и Ку2р 0. Из диаграммы видно, что по отношению к нулевым выводам 01, 02, 03 обмотка имеет полюсность Зр и на зажимах С1, С2, СЗ поле с полюсностью Зр ЭДС не наводит Обмоточный коэффициент обмотки для полюсности Зр равен КрВзр 0,433. Произведение KoSf) Кгф 0,83.0,433 0,359 характеризует использование меди совмещенной обмотки предлагаемой машины. На фиг. 5 изображена развернутая схема обмотки статора предлагаемой машины с , выполненной в 2. 36 пазах и имекнцей параметры обмотки фиг.2.. На фиг. 2 и 5 верхний ряд стрелок показывает направления переменных токов при питании обмотки через выводы С1, С2, СЗ трехфазным током (для момента времени, когда ток в фазе С1 имеет максимальное значение) , а ниж НИИ ряд - при питании обмотки через выводы 01, 02, 03 трехфазным током (для момента времени, когда ток в фазе 01 имеет максимальное значение . Совмещенная обмотка статора предлагаемой машлЯ) имеет равномерное распределение разношаговых катушек и полное заполнение разового слоя. Сравним обмотку предпагаемой машины с обмоткой по 12, Обмотка по прототипу имеет: , число пазов , -иаги катушек 8 и 6, 0,215. Таким образгом, в предлагаемой обиотке в 0,359:0,,67 раза лучше использование меди, чем в обмотке по прототипу. Кроме того, она выполняется трехфазной для полюсности Зр, вследствие чего при нагрузке машины отсутствует обратное поле этой полюсности. Это обстоятельство уменьшает потери в машине и улучшает ее параметры. Предлагаемая машина может работать в режимах генератора и двигателя. Формула изобретения Трехфазная совмещенная синхронная электрическая машина с возбуждением от третьей гармоники магнитного йоля содержащая ротор с обмоткой возбуждения и статор с трехфазной двухслойной обмоткой, вьшолненной из равномерно распределенных катушечных групп и соединенной в фазах с параллельными ве вями и нулевыми выводами, подключенными через выпрямитель к обмотке воз .буждения ротора, ветви которой выполнеил с различными шагами и числам витков так, что произведения их обмо точных коэффициентов на числа витков . fe.J 16 для полюсности р равны, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, повьшгения использования меди и улучшения параметров, обмотка содержит 9р катушечных групп с двумя концентрическими катушками в каждой и соединена в три параллельные ветви так, что в фазах наружные катушки групп с номерами 1 + 3 (J -1/ + +9 (i-l соединены встречно с внутренними катушками групп 7+3(J -) +9({ -у для первой ветви, наружные согласно с внутренними групп 2+3 (j -U+9( -1/ для второй ветви, наружные групп 3+3(j-1)+9 (i-l) встречно с внутренни-.. ми групп 6+3(j-l)+9(i-U для третьей ветви, начала ветвей образуют зажим.1 фаз, а концы подключены к трем нулевым выводам, причем числа витков внут;ренний катушек равны 1,74% для групп ,2+3(j -i)+9(-l) и 2, 14%для других групп, а катушки выполнены с шагами аЕаи 2t5.+2, где i ,2,...,р; j 1,2,3 - номер фазы; % - число витков наружных катушек; - полюсное деление для полюсности Зр.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. Л ffj Фиг Л