Трехфазная обмотка электрических машин переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02K3/28 

(54) ТРЕХг АЗНАЯ ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к совмещенным обмоткам и может быть применено статорных обмотках одномашинных преобразователей частоты и машин двойно го питания с совмещенными магнитными системами. Известна трехфазная обмотка элект рических машин переменного тока,с со отношением чисел пар полюсов ijiP однослойная, выполненная из одинаковых пространственно сдвинутых 2pm катушечных групп, каждая из которых занимает 2/6 соседних пазов и выпол нена из концентрических катушек, катушечные группы в фазах сдвинуты на Л радиан и включены встречно, причем средняя катушка группы имеет вдво большее число витков по сравнению с остальными катушками группы Cl. Недостатком этой обмотки, помимо ограниченной области применения, является плохое использование меди изза обмоточных коэффициентов kf|g 0,793 и ko5 0,257. Кроме того, известна трехфазная однослойная обмотка, содержащая в каждой фазе катушечные группы, распооженные друг от друга на расстоянии JI эл. рад. и включенные последоватеьно-встречно, при этом катушечные руппы выполняют поочередно с шагами 1 -; i и il Г2. Недостатком указанной обмотки является низкий обмоточный коэффициент для 2р-полн сного поля, который составляет 1.Q5 о,6533, что сказьшается на увеличении расхода медного провода. Обмотка также имеет довольно значительные обмоточные коэффициенты высших гармонических: ko5n О ko5 0,2706, ko65 0,2706, ko6-T 0,6533, ko5® 0. 0,6533, 0, ko6 0,2706, ko5,j 1, ko5 0,2706 Четверта.я гармоника, которая является рабочей, имеет k(jg 1. Это ухудшает форму кривой индукции в воздушном la-aope и отрицательно сказывается ня форме кривой выходного напряжения преобразователя частоты и на добавоч ных потерях и механической характери тике машины двойного питания. Цель - уменьшить расход медного провода и обмоточные коэффициенты вы ших гармонических магнитного потока, который создается предлагаемой обмот кой. Цель достигается тем, что у трехфазйой обмотки электрических машин переменного тока, фазы которой выпол нены из поочередно включаемых последовательно встречно катушечных групп двух типов, отличающихся шагом катушек и расположенных друг от друга на расстоянии JT эл. рад в катушечных группах большего шага имеются однослойные катушки, число которых в катушечной группе равно 2 /24р и ЭЛ. рад, где шаг составляет Z - число пазов, p -- число пар полюсов обмоткич катушечные группы мен шего шага состоят из z/ilpx, двухслойных катушек, шаг которых равен i JT эл. рад, в катушечных группах большего шага двухслойные катушэл. рад и шагом ки числом охватывают однослойные катушки. На фиг. 1 показана схема обмотки с 2р 2,2, Р п 8, выполненная на Z 24 пазах; на фиг. 2 - намагничивающая сила обмотки для момента времени 1 0: на фиг. 3 - то лее, разложение на две гармоники; на фиг. 4 изображена намагничивающая сила обмотки для момента времени t - рад на фиг. 5 - то же, разложение на две гармоники; на фиг. 6 - одна фаза обмотки; на фиг. 7 - магнитное поле {намагничивающая сила) фазы обмотки Трехфазная совмещенная обмотка с отношением чисел пар полюсов 4 (фиг. 1) состоит из соединяемых в звезду фазных обмоток, каждая из которых состоит из 2р последовательно встречно включенных катушечных групп Катушечные группы выполняются двух типов: с большим шагом катушек, соV 9 Il w ставляющим ( , и с малым шагом, составляющим эл.ра и включаются друг с другом в чередую щейся последовательности. Катушечные группы меньшего щага состоят из двухслойных катушек. 4 катушечных группах большего шага вухслойные катушки числом -,- . - 24Р. эл. рад охватывают однослойные катушки числом и шагом 14 Р 9 л эл. рад. Однослойные катушки имеют в два раза большее число витков по сравнению с двухслойными. Фазы располагают друг от друга на 1 расстоянии-у JT эл. .рад (фиг. 1). При укладке данной обмотки в серийный магнитопровод, число пазов которого должно быть Z (п любое целое число), 25% пазов не заполняются медью, и еще 25% пазов заполняются обмоточным проводом наполовину. При изготовлении специального магнитопровода незаполняемые пазы должны быть исключены, а заполняемые наполовину соответственно уменьшены. При питании обмотки от трехфазной сети создается два вращающихся в одну сторону магнитные поля числом полюсов 2р и 2p(j, р 4. Трехфазная система синусоидальных токов, протекающих по обмотке, должна быть симметрична. Амплитудные значения н.с. фаз А, В, С для заданного момента времени t имеют вид: F У5 О- И Sin uut О P. V5 O-W- S1n(,) в i F ryi-J-WSintujt- Jr w Выбирая начало координат по оси азы А и используя разложение в ряд урье для данной формы кривой н.с. (фиг. 6 и 7), записывают значения .с. для каждой фазы: Г/ - , Ol о Sii JlV-ftC05)(- X--|- |-J), aYl-D-vw-s n wi-|-JJ oa fs т 3fv|5 LJoo.vfx-t,). 04 SinJl J-Y uosvl X- T-JTJ. где X - текущая пространственная к ордината, Т, Тд , TOQ. Tj,, TU; од ковы для всех трех фаз и равны: .bll Л„ J( , T,,--|fr I, т - 5 Выделяют гармоники 1-7 порядка, так как эти гармонические и.с. ска зывают наибольшее влияние на работ машины и поэтому представляют инте Основная гармоническая и.о. (н ходится сложением основных гармони ческих всех трех фаз) Г/ . . SinJ- - злпл -j F lt03-W т s nLU-t uOS X+sw wt- JIjv:COs -|-y-y л.(uJ -YTi cOSj- X-yЛjl4 - (5-,л545 51пЛ- Г II Ьг Si uAcosi -x- Тт , ,Sin(u;t- 3i tos|5|-X- jl)+sin(uJt-i-Ti i/ / xcos(M,. Выполнив известные тригонометри ческие преобразования, получают Рд F,110.(uJl - )j . Аналогично определяются осталь гармонические н.с. Вторая и третья гармонические равны нулю. Четвертая гармоническая н.с. F U ТГ -1,35 W 5in(u;t- X). Пятая гармоническая н.с. 0,219 W sin() Седьмая гармоническая н.с, 0,1203 W sin(). Таким образом, при питании обм ки от трехфазной сети создается д . 6 ращающихся в одну сторону магнитных оля числом полюсов 2р 2 и 2рл 8. Следовательно, обмотка выполняет ункции двух отдельных, индуктивно е связанных,(разнополюсных, трехфазых питающихся от сети обмоток. Обмотка имеет следующие значения бмоточных коэффициентов высших гаронических: koff 0,76621, ko5i О, o5% 0,0310, ko54 0,7999, kj- ,1643, kp67 0,1260, koffg 0, o5g 0,4460, ko5-,o 0, ko6-i-i ,1009, 0,1999, 05 0,10009. e. все нерабочие высшие гармони - еские значительно меньшие но сравнеию с противопоставляемой обмоткой. Применив обмотку в качестве статорной обмотки асинхронного преобразователя частоты совместно с совмещенной роторной обмоткой, выполняющей функции 2р -полюсной короткозамкнутой двигательной обмотки и 2рл-полюсной выходной генераторной обмотки, где также р л . Р с 2р -полюсных зажимов роторной обмотки будет снято напряжение частотой :- f ,f. .-v По сравнению с известной предлагаемая обмотка имеет более высокий обмоточный коэффициент для 2р - полюсного поля, следовательно, расход медного провода будет несколько меньший. Так как обмоточные ко: ффиииенты для высших гармонических магнитного потока значительно меньше, то форма кривой выходного напряжения преобразовз теля частоты будет лучше, добавочные потери уменьшатся, в машине двойного питания улучшится механическая характеристика. Формула изобретения Трехфазная обмотка электрических машин переменного тока, фазы которой выполнены из поочередно включаемых последовательно-встречно катушечных групп двух типов, отличающихся шагом катушек и расположенных друг от друга на расстоянии 1 эл. радиан, при этом в кдтушечных группах большего шага имеются однослойные катушки, число которых в каZи шаг сотушечной группе равно

ставляет- J7 эл. радиан и двухслой- ч ные катушки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения расхода медного провода и улучшения формы кривой индукции в воздушном зазоре, катушечные группы меньшего шага состоят из ;j двухслойных катушек, шаг которых равен-у-Л эл. радиан, а в катушечных группах большего шага двухслойные катушки числом пХЕ шагом

Г эл. радиан охватывают однослойные катушки, где Z - число пазов, р число пар полюсов обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

%

2

(

3 k

I

Ч

Фи2.6