Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 3 полюса

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 3 полюса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКПЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА НА 1 И 3 ПОЛЮСА, двухслойная, с целым числом катушек на фазную зону шириной электрических радиан, соединенная в звезду при обоих числах пар полюсов , состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей 411, 412, 413, 421, 422, 423, 431, 432, 433 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 , ) или между средним и нижним (при ) выводами, причем начала частей 411, 422, 433 соединены с внешними вьшодами обмотки А, В и С соответственно, а их концы с первым, вторым и третьим верхними вьшодами первого переключателя , начала частей 412 423, 431 соединеныс первым, вторым и третьим средними вьшодами первого переключателя, а их концы - с первьм, вторым и третьим верхними вьгоодами второго переключателя , начала частей 413, 421 и 432 соединены с первым, вторым и третьим средними вьшодами второго переключателя, а их концы соединены между собой, кроме того, переключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний стретьим верхним и третий нижний с первым верхним вьшодамикаждого переключателя , отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения, обмотка вьтолнена СП из 9 катушечных групп, по 5 последовательно согласно включенных катушек , причем: катушечная группа с номером 1 включена согласно в часть 41IJ катушечная группа с номером 2 включена согласно в часть 412; катушечная группа с номером 3 включена согласно в часть 413; катушечная группа с номером 4 включена согласно в часть 421 , катушечная группа с номером 5 включена согласно в часть 422, катушечная группа с номером 6 включена согласно в часть 423{ катушечная группа с номером 7 включена согласно в часть 431; катушечная группа с номером 8 включена согласно в часть 432, катушечная группа с номером 9 включена согласно в часть 433, где S - натуральное число.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 К 17 14

«Игам „„

Чф

Tf аа,1,;,,-, „

ОПИСАНИЕ И30БРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф%

° М

° Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3736414/24-07 (22) 03.05 ° 84 (46) 23.12.85. Бюл. Р 47 (71) Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Д.А.Попов и С.Д.Попов (53) 621.313.333%2.045%58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 738052, кл. Н 02 К 3/28,30.05.80.

Авторское свидетельство СССР

У 1105984, кл, И 02 К 3/28, Н 02 К 17/4, 13.05.83. (54)(57) ТРЕХФА311АЯ ПОЛ10СОПЕРЕКЛ10ЧАЕМАЯ ОБМОТКА НА 1 И 3 ПОЛ10СА, двухслойная, с целым числом катушек на фазную зону шириной 2Т/3 электрических радиан, соединенная в звезду при обоих числах пар полюсов, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, соединенных в девять частей Ч11, Ч12, Ч13, Ч21, Ч22, Ч23, ЧЗ1, Ч32, ЧЗЗ и двух трехполюсных переключателей, каждый иэ 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=Р ) выводами, причем начала частей Ч11, Ч22, ЧЗЗ соединены с внешними выводами обмотки А, В и С соответственно, а их концы с первым, вторым и третьим верхними выводами первого переключателя, начала частей Ч12

Ч23, Ч31 соединены с первым, вто„.SU„, 1200362 A рым и третьим средними выводами первого переключателя, а их концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами второго переключателя, начала частей Ч13, Ч21 и

Ч32 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, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения, обмотка выполнена из 9 катушечных групп, по 5 последовательно согласно включенных катушек, причем: катушечная группа с номером 1 включена согласно в часть Ч)1, катушечная группа с номером 2 включена согласно в часть Ч12 катушечная группа с номером 3 включена согласно в часть Ч13, катушечная группа с номером 4 включена согласно в часть Ч21; катушечная группа с номером 5 включена согласно в часть Ч22, катушечная группа с номером 6 включена согласно в часть Ч23, катушечная группа с номером 7 включена согласно в часть Ч31; катушечная группа с номером 8 включена согласно в часть Ч32, катушечная группа с номером 9 включена согласно в часть ЧЗЗ, где S — натуральное число.

1 !200362

Изобретение относится к электрическим машинам и может найти применение в асинхронных короткозамкнутых электродвигателях со ступенчатым регулированием угловой скорости 5 путем переключения числа пар полюсов статорной обмотки. Иногоскоростные асинхронные электродвигатели широко применяются в различных областях народного хозяйства. На железнодорожном транспорте изобретение может найти применение в асинхронных тяговых двигателях, в асинхронных двигателях привода эскалаторов метрополитена и привода вентилятоpos и насосов на локомотивах, Целью изобретения является расширение рбласти применения обмотки, состоящей из девяти частей и двух трехполюсных переключателей, на двухскоростные асинхронные двигатели с отношением чисел пар полюсов

Р, /Р =I/3.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой обмотки при 5=4, K=36; на фиг. 2 и 3 — диаграммы пазовых ЭДС, на фиг. 4 — схема-развертка предлагаемой обмотки.

Через ЧII, Ч12, Ч13, Ч22, Ч23, Ч21, ЧЗЗ, ЧЗI, Ч32 обозначены номера частей обмотки, а через П! и П2трехполюсные переключатели (переключающие контакторы), с помощью которых производится переключение числа пар полюсов.

Верхнему положению переключателей соответствует включение обмотки на 1 пару полюсов (Р=Р =1), а нижнему на 3 пары полюсов (Р=Р =3).

Из фиг. 1 видно, что в состав фаз,А; В и С.при различных числах пар полюсов входят катушечные группы, указанные в табл. 1.

Таблица I

ВЗ CÇ

А3

В!

1(Ч11) 2(Ч12) 3(ЧI 3)

4(Ч21) 5(Ч22) 6(Ч23)

7(ЧЗI) 8(Ч32) 9(ЧЗЗ) Табл. 1 содержит 3 строки и 3 столбца, причем в строках 1, 2, 3 указаны номера катушечных групп, 10

45 входящих в состав фаз А, В и С при включении обмотки на 1 пару полюсов, а в столбцах 1, 2, 3 указаны номера катушечных групп, входящих в состав фаз А, В и С прн включении обмотки на 3 пары полюсов.

Из фиг, 1 видно, что при переходе от схемы с Р=Р< =! к схеме с

Р=Р =3 части ЧII, Ч22 и ЧЗЗ остаются в составе прежних фаз, части

Ч12, Ч23, ЧЗI переключаются в соседние фазы справа (из фазы А — в фазу В, из  — в С и из С-А), части

ЧIЗ, Ч21 и Ч32 — в соседние фазы слева (из фазы А — в фазу С, из

С вЂ” вВиизВ-вА).

Тем самым при верхнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники МДС с периодом 2<.„ =«0/I, т.е. обмотка создает вращающееся поле с I парой полюсов (Р„=!), а при нижнем положении переключателей обеспечивается максимальное значение амплитуды пространственной гармоники ИДС с периодом 2 < =«D/3, т.е. обмотка создает вращающееся поле с 3 пара о оВ в (Р -3j.

На фиг. 2 и 3 изображены векторные диаграммы пазовых ЭДС предлагаемой обмотки, состоящей из 36 катушек (S=4, Z=9 S=36), причем фиг.2 относится к схеме с I парой полюсов, а фиг. 3 — к схеме с 3 парами полюсов, Цифрами 1-36 на фиг. 2 и 3 обозначены номера катушек, к которым относятся соответствующие векторы ЭДС. Одним, двумя и тремя штрихами на фиг. 2 и 3 отмечены векторы ЭДС катушек, входящих в фазы А, В и С соответственно.

На фиг. 2, 3 видно, что предлага" емая обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, имеет сплошные фазные зоны шириной

273>

На фиг. 4 для примера показана схема-развертка предлагаемой обмотки при S=4 Z=36, Цифрами 1-36 на фиг.4 обозначены номера пазов,а буква.ми Н и K обозначены начала и концы 9 соответствующих частей обмотки.

Обмотка работает следующим образом.

1200362

При установке переключателей III н П2 в положение, обозначенное Р1, замыкаются цепи между верхними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам А, В и С так, как указано в строках 1, 2 и 3 табл. 1. При подключении обмотки и трехфазной сети по ней протекают синусоидальнь/е токи и обмотка создает в воздушном зазоре асинхронного двигателя магнитное поле с 1 парой полюсов, которое вращается с угловой скоростью к

60 f<

"< Ix) = — (ОБ/М«н

1 где f1 — частота сети.

При переключении переключателей

П1 и П2 в положение, обозначенное

Р, замыкаются цепи между нижними и средними контактами переключателей и катушечные группы распределяются по фазам А, В и С обмотки так, как указано в столбцах 1, 2 и 3 табл, 1.

При включении в трехфазную сеть такая обмотка создает в воздушном зазоре магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и при

Р=Р< с угловой скоростью ьО 1<

h<1 1 ?? (????>

Тем самым и обеспечивается ступенчатое регулирование угловой скорости двигателя.

Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по энергетическим характеристикам асинхронного двигателя с обмоткой данного типа, которые оцениваются величинами минимального момента, минимальной мощности и коэффициента пропорциональ- . ности в формуле момента нагрузки вентиляторного типа M=K„ g )при одинаковых допустимых значениях индукции в воздушном зазоре (В „ „, HI/ и) и плотности тока в проводах обмотки, допустимой по условиям нагрева, кроме того, по фильтрующим свойствам обмотки, которые оцениваются относительными значениями обмоточных коэффициентов Kî =KOI,о Кои,,Q =2,3 или с помощью коэффициента дифференциального рассеяния

Отдельно оценивается наличие низших пространственных гармоник с кривой МЛС Е(х), которь<е вызывают вибрации и шум при работе асинхронного. двигателя и снижают его надежность; по сложности схемы управления оценивается числом коммутационных аппаратов или числом пар их контактов по сложности изготовлении обмотки, о которой судят по числу различающихся между собой катушек, входящих в

1О схему обмотки по величине тока холостого хода двигателя, которая зависит от произведения обмоточного коэффициента на коэАфициент использования обмотки (К К„с„) .

15 Используя известные формулы для определения ЭДС .статорной обмотки (Е1=У, ), амплитуды МДС статорной обмотки (F« „,) и электромагнитного момента M получают в относитель20 ных единицах, /A =M/ÌÇ=Â .К К

Б макс «Б< исп 7 (1)

Р,= P,/Р,< = М /I; (2)

К"„. К„/К, = М"/Р (3)

25 где Вс„=Вс /В g „ д, MB g — базисное значение электромагнитного момента, равное

М = — 081;(ZС„К Ä)(;II „,„).„„ (4) где D, k — диаметр и расчетная длина якоря двигателя;

Е 4< К « — число пазов, площадь поперечного сечения паза и коэффициент заполнения паза медью, — действующее значение плотности тока;

/ = (P g / Р<) = % - cI,;

5>n P сиз,1,, Р g=Ìg 11)(I-6) Я)=4I 9 (f, К М (g

30 где S — скольжение, 45 К „,„— отношение числа включенных катушек к их полному числу, Значения величины D f (2Q,„Ê я)

S соз, при расчете приняты одинаковыми для двигателей со сравниваемыми статорными обмотками, хотя в отношении величин К.я и соз <4, предлагаемая обмотка имеет некоторое преимущество перед известной обмоткой.

Значения коэффициента распределения К> определяются на основе векторных диаграмм пазовых ЭДС. При расчете принимались различные зна1200362

5 чения шага обмотки У, а для сравнения взяты наивыгоднейшие для различных режимов значения шаГА °

У

Число пазов для обмотки равно

Е=2вС 5 где СКОК(Р) — наименьшее кратное чисел пар полюсов, — натуральное число.

Б1, 2, 3

Таблица2

Обмотка

Рг . P Рг

I ЧислЬ пар полюсов, P 1

2 Число пазов.36»9 $ $4

$2;:

36-18-$ $-2, 36-1& $ у

120

У у

180 120

120

4 Фазная зона, ф!

60 12

Симмет- Симмет

pHSI рня

Симмет-. рия

Симмет- СиячетpRR рив

Не полная симметрия

Снммет- Снимет" рня рня

Симмет» рия

Симметрия

Симметрияя по а, ветвям

Симметрия

1 переключение+ выключение

1 1

0,837 0,829

6 18

8 Кисе

9 K l!

0,604 0,966 0,83!

0,837

l8 6!

O ". Zi2p l1 lllar обмотки, у

l вар.

П вар.

О, 866

l 2 К><

f sap.

1,0

1,0 0 5

l,0

0 5

0,866 0,985

0,866

0,866 0,643

0,643

И вар.

13 К,, 1 вар.

0„302

0,427

П вар.

3 Схема сопряжения

Фаз

5 Число пазов иа фазиую so

6 Симметрия обмотки: по фазам

7 Аппаратура управле-: ния б

Для предлагаемой обмотки число пазов равно Е=шс-Б, Минимальное число пазов и катушек (при 6 =1) предлагаемой обмотки вдвое меньйе, чем у известной обмотки, но для сравнительных расчетов число пазов Е для этих обмоток принято одинаковым и равным 36.

Результаты расчетов с использова-!

О нием приведенных выше формул представлены в табл. 2, 2 переключение 2 переключение

0,966 0,720 0,837 0,415 0,837

0,682 0,83! 0,59! 0,687 0,591

1200362

Продолжение табл, 2

Свойатва

Обмотка

l 0 . 0,428 0,778 10

14 .В,„„, 1 вар.

0,672 1 0

0,336 1,0

0,937 0,484 1,0

1,0

П вар.

15 М

0,837 а, 302

0,837

0,278

0 412 0 560

I вар.

0,592

0,427 0,682 0.,40!

11 вар.

0,197

0,59) N в

16 Р М (0,464) (0,809) 0,137 0,280

0,302

I вар.

Н вар.

0,279 0,278

0,279

0в 20 Оэ 197 Оэ 197 Ое 197

0,427 0,227

11 Км

f вар.

2,24 7,53 0,27& . 7,53

0,302

0,427

3,70

Й вар.

5 ° 32 0,197 1,78

5 ° 98

1,60 (0,464) (7,2) II р и и е ч а и и е: Вариант обмотки, соединенной по схеме g/Ч при у 7.

Из табл, 2 видно, что несмотря на различие чисел пар полюсов предлагаемая обмотка обладает такими же высокими электромагнитными свойствами. В частности, по величине обмоточного коэффициента К,и величине мощности P в приводах постоянной мощности предлагаемая обмотка равноценна известной (примеры 13, 16 табл. 2), В сравнении с известной обмоткой, имеющей такие же числа пар полюсов, что и предлагаемая обмотка, последняя имеет следующие преимущества: увеличение допустимой по условиям нагрева мощности двигателя в приводах постоянной мощности на 22,5Х (Р /Р = — =l,225);

0,278 вреда ивв О, 227 уменьшение тока холостого двигателя на 32Х при включении обмотки на 3 пары полюсов благодаря увеличению обмоточного коэффициента до

0,837, вместо 0,682 у известной об35 мОтки; более простое изготовление обмотки благодаря применению однотипных катушек при вдвое меньшем числе последних;

40 полная симметрия обмотки при обоих числах пар полюсов, тогда как известная обмотка при PI =l.не симметрична, что вызывает появление обратной МДС и ухудшение характерис45 тик двигателя.

В отношении фильтрующих свойств и схемы управления предлагаемая обмотка практически равноценна известной обмотке.

11 фиГ 2

1200362

ЦГЮ, 1

ЗЗ, 21

Ю2

Я

1Ç

dg

31

Фиг. Q

15 27

yezg

7, 89 !

200362 иЕ.

Заказ 7874/58

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1f3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А.Кецарис

Редактор Г.Волкова Техред Т.Фанта Корректор А. Зимокосов