Трехфазная полюсопереключаемая обмотка

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОКМОТКА с целым числом катушек в катушечной группе, двухслойная , соединенная в звезду при обоих числах пар полюсов, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушечных групп, соединенных в девять частей А,, А2, А„, В, , Е, Bj, С,, Cj, Cj, и двух трехполюсных переключателей , каждый из которых имеет три группы выводов, по три вывода в каждой группе - верхний, средний и нижний, и замыкает в каждой группе одну цепь между средним и верхним (при Р Р| ) или между средним и нижним (при Р Pj) выводами, причем начала частей А, А , А соединены с внешними выводами обмоток А, В и С соответственно, а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя , начала частей А, В, С соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого переключателя , а их концы - с первым, вторым и третьим верхними выводами второго переключателя, начала частей с номерами Aj, 83, С, соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго переключателя, а их концы соединены между собой, кроме того, переключатели снабжены перемычками , соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним и третий нижний с первьЕм верхним выводами каждого переключателя, отличающаяс я тем, что с целью расширения области применения, она выполнена из сорока пяти катушечных групп, причем катушечные группы с номерами 1, 2, 3, 19, 20 включены последова (Л тельно согласно в часть А, катушечные группы с номерами 4, 5, 31, 32, 33 включены последовательно-согласно в часть А, катушечные группы с номерами 16, 17, 18, 34, 35 включены последовательно в часть А, катушечные группы с номерами 10, 21, 37, 38, 39 включены последовательно-согласно в часть В, катушечные группы с ; 4 00 номерами 6, 22, 23, 24, 40 включены последовательно согласно в часть В| , Ч катушечные группы с номерами 7, 8, 9, 25, 36 включены последовательносогласно в часть Bj, катушечные группы с номерами 11, 12, 28, 29, 30 включены последовательно-согласно в часть С, катушечные группы с номерами 13, 14, 15, 41, 42 включены последовательно-согласно в часть С, катушечные группы с номерами 26, 27, 43, 44, 45 включены последовательносогласно в часть Ci.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 К 17/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:, H A8TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3705305/24-07 (22) 01,03.84 (46) 15,09,85. Вюл. У 34 (72) Д.A.Ïoïoâ и С,Д.Попов (71.) Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.313.333.2.045.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 738052, кл. H 02 К 3728, 1974.

Авторское свидетельство СССР

1105984, кл. Н 02 К 3/28, 1984. (54)(57) ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ OBMOTKA с целым числом кату-шек в катушечной группе, двухслойная, соединенная в звезду при обоих числах пар полюсов, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушечных групп, соединенных в девять ас еН А Az А., В, В7 B3J

С,, С, С3, и ДВух трехйолюсных переключателей, каждый из которых имеет три группы выводов, по три вывода в каждой группе — верхний, средний и нижний, и замыкает в каждой группе одну цепь между средним и верхним (при P = Р ) или между средним и нижним (при P = Р7) выводами, причем начала частей А, А, А соединены с внешними выводами обмоток

А, В и С соответственно, а их концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя, начала частей А7, В7, С соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого переключателя, а их концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами вто„„80„„3 ) 79487 А рого переключателя, начала частей с номерами А3, В3, С. соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго переключателя, а их концы соединены между собой, кроме того, переключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним и третий нижний с первым верхним выводами каждого переключателя, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что с целью расширения области применения, она выполнена из сорока пяти катушечных групп, причем катушечные группы с номерами 1, 2, 3, 19, 20 вклю ены последовательно согласно в часть А<, катушечные группы с номерами 4, 5, 31, 32, 33 включены последовательно-согласно в часть А7, катушечные группы с номерами 16, 17, 18, 34, 35 включены последовательно в часть А>, катушечные группы с номерами 10, 21, 37, 38, 39 включены последовательно-согласно в часть В, катушечные группы с номерами 6, 22, 23, 24, 40 включены последовательно согласно в часть В<, катушечные группы с номерами 7, 8, 9, 25, 36 включены последовательносогласно в часть В7, катушечные группы с номерами 11, 12, 28, 29, 30 включены последовательно-согласно в часть С7, катушечные группы с номерами 13, 14, 15, 41, 42 включены последовательно-согласно в часть С 3, катушечные группы с номерами 26, 27, 43, 44, 45 включены последовательносогласно в часть С .

1 11794

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электромашчностроении для создания двухскоростных асинхронных электродвигателей.

Многоскоростные асинхронные двигатели широко применяются в различ--. ных областях народного хозяйства. На железнодорожном транспорте изобретение. может найти применение в асинхрон- 1п ных тяговых двигателях, двигателях привода эскалаторов метрополитена, двигателях привода насосов и вентиляторов на подвижном составе.

Цель изобретения расширение области применения обмотки.

На фиг. 1 изображена принципиаль-. ная электрическая схема предлагаемой обмотки при S = 1 и Z = 45; на фиг. 2 и 3 — секторные диаграммы пазовых ЭДС; на фиг. 4 — схема предлагаемой обмотки.

Через Ai А2 A), B1 B B С

С, Сз обозначены девять частей обмотки, а через П1, П2 — трехполюсные переключатели (переключающие контакторы), с помощью которых производится переключение числа пар полюсов).

Верхнему положению переключателей, обозначенному Pl, соответствует включение обмотки на три пары полюсов, а нижнему, обозначенному Р2, — включение обмотки на пять пар полюсов.

В состав фаэ А, В и С при различных числах пар полюсов (фиг. 1) вхо35 дят катушечные группы, номера которых указаны в табл. 1.

Табл. 1 содержит три строки и три столбца, причем в строках 1 — 3 у .аза" ны номера катушечных групп, входящих в состав фаз А В и С при включении обмотки на три.пары полюсов, а в столбцах 1 — 3 указаны номера катушек, входящих в состав фаз А, В и С при включении обмотки на пять пар полюсов.

На фиг. 1 видно, что при переходе от схемы с P = Р = 3 к схеме с

Р = P = 5. А1, В, С, остаются в сос-" ставе прежних фаз, части А2, В2, С2 переключаются в соседние фазы справа (из фазы А - в фазу В, иэ  — в С, из С - в А), а части А, В, С переключаются в соседние фазы слева (из фазы А — в фазу С, из С вЂ” в В и из  — в А). Тем самым обеспечивает- 5 ся при верхнем положении переключателей максимальное значение амплитуды пространственной гармоники МДС

87 2 с периодом 2 о, = и D/3, т.е, обмотка создает. вращающееся поле с .тремя парами полюсов (Pf = P), а при нижнем положении пространственной гармоники МДС с периодом 22 = и D/5, т.е. обмотка создает вращающееся поле с

5 парами полюсов (Р = 5).

На фиг. 2 и 3 изображены векторные диаграммы пазовых ЭДС предлагаемой обмотки, состоящей иэ сорока пяти катушек (S = 1, Z = 45), причем фиг. 2 относится к схеме с тремя парами полюсов, а фиг. 3 — к схеме с пятью парами полюсов. Цифрами 1,45 на фиг. 2 и 3 обозначены .номера катушек к которым относятся соотФ ветствующие векторы ЭДС. Одним; двумя и тремя штрихами на фиг. 2 и 3 от. мечены векторы ЭДС катушек, входящих в состав фаз А, В, С соответственно.

Предлагаемая обмотка (фиг. 2 и 3) при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет сплошные фаз. ные зоны шириной 2Х/3 эл. рад, а также одинаковое число катушек под разными. полюсами, т.е. обмотка является целой и не создает. низших гармоник

МДС.

На фиг. 4 для примера показана схема-развертка предлагаемой обмотки при S = 1, Z = 45, цифрами 1 — 45 на фиг, 4 обозначены номера пазов, а буквами Н и К обозначены начала и концы девяти соотвествующих частей обмогки.

Предлагаемая обмотка работает следующим образом.

При установке переключателей П1 и

П2 в положение, обозначенное Р1, замыкаются цепи между верхними и сред. ними контактами переключателей, и катушечные группы распределяются по фазам А, В и С так, как указано в строках 1 - 3 табл. 1. При подключении обмотки к трехфазной сети по ней протекают синусоидальные токи и обмотка создает s воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с P парами полюсов, которое вращается с угловой скоростью

60f1, и = ††об/мин, 1 P где f — частота сети.

При переключении переключателей

П1 и П2 в положение Р> замыкаются цепи между нижними и средними контактами переключателей, и катушечные

1179487

4 момента, получают в относительных единицах

+ M +

MS = ВВ м„, К.Е, К. (1)

Р = Р /Р = M /P; (2) (3)

/в

8 ма>с 8ма с Вдо»

M — базисное значение электромагнитного момента, равное

Mg = ->П Ю (Ки ) (3 8gдов ) х х sing, (4) где D, lg — диаметр и расчетйая длина якоря двигате15 ля;

Z, Q, К „ — соответственно число пУ пазов площадь паза и коэффициент заполнения паза статора ме-, 20 дью; .1 — плотность тока;

Нсо

3 группы распределяются по фазам А, В, С обмотки так, как указано в столбцах 1 — 3 табл. 1. При включении в трехфазную сеть такая обмот ка создает в воздушном зазоре магнитное поле с Р парами полюсов, ко торые вращаются с угловой скоростью

60f> п = — — об/мин ((n) р в том же направлении, что и в первом случае. Тем самым обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорости двигателя.

Сравнение полюсопереключаемых об моток, как известно, производится .по следующим параметрам.

По энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с обмоткой данного типа, которые оцениваются минимальными значениями момента, полезной мощности и коэффициента пропорциональности (Км) в формуле момента нагрузки вентиляторного типа (М = К g ) при одинаковых допустимых максимальных значениях ин25 дукции в воздушном зазоре (В с

В ) и действующего значения;|лотSAon > ности тока в проводах обмотки (j), допустимого по условиям нагрева вигателя °

По фильтрующим свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коэффициентов К g> = К 8 /К 8 1 или с помощью коэффициента дифференциального рассеяния К* =2 (К ВВ/Я) . Отдельно

М. 2

3»1 оценивается наличие низших пространственных гармоник с кривой МДС Р(х), которые являются нежелательными, так как ухудшают условия работы двига- 40 теля и снижают его надежность.

По сложности схемы управления числом пар полюсов, которая оценивается числом коммутационнных аппаратов или числом пар их контактов. 45

По сложности изготовления обмотки, о которой судят по числу различающихся между собой катушек.

По величине тока холостого хода 50 двигателя, которая зависит от произведения обмоточного коэффициента на коэффициент использования обмотки оР иск) используя известные формулы для 55 определения ЭДС статорной обмотки (E< = U,p) амплитуды МДС трехфазной обмотки (Fl „ ) и электромагнитного (8 >F =2 9,, %in/ = coS q, S 8 М3, 2 =са,=2i Ю>) Км =М8/P(. — скольжение; — отношение числа включенных катушек к их полному числу.

Значения величин D lg (ZQ„ K „), S и cos(p, при расчете приняты одинаковыми для двигателей со сравниваемыми статорными обмотками, хотя в отношении величин К „ и cos q предлагаемая обмотка имеет некоторое преимущество перед обмоткой по аналогу.

Значение коэффициента распределения КР1 определяется на основе векторных диаграмм пазовых ЗДС. Расчет характеристик двигателей производится для различных значений шага обмотки у, при этом для сравнения принимаются наивыгоднейшие значения шага.

Результаты расчетов приведены в табл. 2.

Иэ табл. 2 видно, что несмотря на различие чисел полюсов, предлагаемая обмотка сохраняет высокие электромагнитные свойства известной обмотки.

В частности, предлагаемая обмотка имеет практически такое же значение обмоточного коэффициента К g <. По сравнению с известной обмоткой, имеющей такие же числа пар полюсов, что и предлагаемая обмотка, последняя обеспечивает увеличение допустимой по условиям нагрева нагрузки в приводах постоянной мощности (P = const) на

1179487

12,6%: P 2 и 7Р = 0,165/0,131

1,126; обеспечивает уменьшение тока холостого хода двигателя при включении обмотки на 5 пар полюсов, что объ- ясняется увеличением обмоточного коэффициента с 0,655 до 0,959; простота изготовления обмотки благодаря вдвое меньшему числу катушек (45 вместо 90) и применению однотипных ка- 10 . Ф тушек вместо катушек с 3 различными числами витков; полная симметрия обмотки и отсутствие обратного поля при обоих числах пар полюсов, что обеспечивает улучшение характеристик двигателя при включении обмотки статора на 5 пар полюсов °

В отношении схемы управления и фильтрующих свойств предлагаемая и известная обмотки практически равноценны — обе они не создают низших пространственных гармоник МДС.

Таблица 1

J c

1, 2, 3, 19, 20

10, 21, 37, 38, 39

11, 12, 28, 29, 30

16, 17, 18, 34, 35

7, 8, 9, 25 36

26, 27, 43, 44, 45

4, 5, 31, 32, 33

6, 22, 23, 24, 40

13, 14, 15, 41, 42

А

Таблица 2

Параметры

Обмотки

Известные предлагаемая

Р Р2

3 5 у у у

120 120 у у

120 120 у

5 3

Симмет- Симметрична рична

Симмет- Симметрична рична

Симмет- Не полностью симметрична рична

СимметСимметрична

Симметрична

Симмет- Симметрична рична по пар. ветвям рична

Схема управления

1

0 831

6

0,866

0,934

0,720

0,775

0,778

0,698

0,560

0,539 иск

K pi

= Z/2Р

1!1ar обмотки у

К

О81

В

Число пар полюсов P

Схема сопряжения фаз

Число пазов

Фазная зона

Число пазов на фазную зону

Симметрия обмотки по фазам

Симметрична

1 перекл, 1

0,9567

0,809

0,866

0,774

0,829

1,0

0,95

0,774

0,788

+ 1 выкл.

0,665

9

1,0

0,985

0,665

0,655

0,970

1,0

0,644

0,655 перекл.

0,837 б

7

1,0

0,966

0,835

0,808

1,0

1,0

0,837

0,808 2

0,834

7,5

5

0,743

0,866

0,619

0,722

0,796

0,683

0,494

0,494 перекл.

0,846

4,5

5

0,985

0,985

0,959

0,959

1,0

1,0

0,959

0,959

1179487. Обмотки

Параметры эвестные

Pþ

Р Р

P М/P

0,192

0,192

23,9

23,9

0,254

0,263

6,95

7,17

0,280

0,,269

5 1

: 4,9

0,279

0,269

20,9

20,2

0,165

О, 165

4,44

4,44

К - М р а

П1

3,19 15, 4 7, Фиг. f

38

Е9

9,!У,М

3,12,21

gn,st 1,И

И ю UN, tO,23

И Ю

3g qg 32,Ф! (Рйю,8

43,28,Я

Iz,z >z

41,28,11

0,129

0,131 l6 1

16,.4 и

jg 17 г

ZS 3 8 Р2 о Zy гЗ з7

39 О

Фиг. Z

5;?0,ЮХ gg,17,g

МИ

Продолжение табл.2 предлагаемая

1179487

Составитель A. Кацарис

Техред 11.Пароцай Корректор С.Черни

Редактор Е.Копча

Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4

Заказ 5692/58 . Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5