Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 3 пары полюсов

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 3 пары полюсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. Обмотка выполнена из 18 катушечных групп, включенных в девять частей обмотки А1, А2, А3, В1, В2, В3, С1, С2, С3, и двух трехполюсных переключателей, причем каждая из 9 частей содержит 2 катушечные группы, соединенные последовательно и состоящие из одинаковых равномерно распределенных катушек. Катушечные группы, имеющие четные номера, включены встречно по отношению к катушечным группам, обозначенным нечетными номерами в каждой части обмотки. Переключатели снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при одной паре полюсов части А1, А2, А3 включены последовательно и входят в фазу А, части В1, В2, В3 соединены последовательно и входят в фазу *98в, части С1, С2, С3 соединены последовательно и входят в фазу С. При трех парах полюсов в фазу А входят части А1, С2, В3, включенные последовательно, в фазу В входят последовательно включенные части В1, А2, С3, в фазу С входят последовательно включенные части С1, В2, А3. Кроме того, с целью расширения области применения обмотка снабжена третьим трехполюсным переключателем, позволяющим соединять фазы обмотки в треугольник при одной паре полюсов и в звезду при трех парах полюсов. Дано включение катушек входящих в катушечные группы, соединенные девять частей. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

SU 1480043 (51)4 Н 02 К 1? 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309609/24-07 (22) 28.09.87 (46) 15 ° 05.89. Бюл. № )8 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе и Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта

1,72) Д.А. Попов и С.Д. Попов (53) 62 1 . 3 1 3 . 333. 2 ° 045. 58 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 738052, кл. Н 02 К 3/28, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1200362, кл. Н 02 К 17/14, 1985. (54) ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ

ОБМОТКА HA 1 И 3 ПАРЫ ПОЛЮСОВ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Целью изобретения является улучшение энергетических. показателей, Обмотка выполнена из

18 катушечных групп, включенных в девять частей обмотки Аl, А2, А3, Bl, В2, ВЗ, Сl, С2, СЗ, и двух трехполюсных переключателей, причем каждая из 9 частей содержит 2 катушечные группы, соединенные последовательно и состоящие из одинаковых равномерно распределенных катушек. Катушечные

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в электромашиностроении для создания двухскоростных асинхронных двигателей с 1 и 3 парами полюсов> предназначенных для привода станков, насосов, вентиляторов„ колесных пар электрсподвижного состава, устройств автоматики. группы, имеющие четные номера, включены встречно по отношению к катушечным группам, обозначенным нечетными номерами в каждой части обмотки. Переключатели снабжены перемычками и соединяют части обмотки так, что при одной паре полюсов части Al А2, АЗ включены последовательно и входят в фазу А, части Вl, В2, В3 соединены последовательно и входят в фазу В, части Сl, С2, С3 соединены последовательно и входят в фазу С. При трех парах полюсов в фазу А входят части

Al, С2, В3, включенные последовательно, в фазу В входят последовательно включенные части Bl, А2, СЗ, в фазу

С входят последовательно включенные части Сl, В2, A3 ° Кроме того, с целью расширения области применения обмотка снабжена третьим трехполюсным переключателем, позволяющим соединять фазы обмотки в треугольник при одной паре полюсов и в звезду при. трех парах полюсов. Дано включение катушек, входящих в катушечные группы, соединенные в девять частей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил, 2 табл.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей обмо тки, На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема обмотки; на фиг, 2 а,б — векторные диаграммы катушечных ЭДС предлагаемой обмотки (s = 2, z = 36); на фиг. 3 — схемаразвертка предлагаемой обмотки при

1480043

s = z = = IS; на

° °

5 однослойного варианта обмотки при

z = 36, у = 18, На фиг. 1 и 4 обозначено Аl, А2, А3, Вl, В2, ВЗ, Cl, С2, CÇ вЂ” 9 частей обмотки, Пl, II2 — первый и второй lp трехполюсные переключатели соответст— ненно. В скобках указаны номера катушечных групп КГ, входящих в состав соответствующих частей обмотки. Знак минус .перед номером катушечной 15 группы означает, что она включена встречно катушечным группам с положительным знаком. А, Х, В, У, С, Z— внешние выводы обмотки. Цифрами 1-36 (фиг. 2) обозначены номера катушек, 2р к которым относятся соответствующие векторы ЭДС. Одним, двумя и тремя штрихами (фиг. 2) обозпачены векторы

ЭДС катушек, включенных согласно в схемы фаз Л, В и С соответственно, 25 одним, днумя и тремя штрихами с поперечным штрихом обозначены векторы

ЭДС катушек, включенных встречно н схемы фаз А, В и С соответственно.

Иэ фиг. 2 видно, что предлагаемая 30 обмотка при обоих числах пар полюсов является симметричной, шестизонной, имеет целое число катушек на фазную зону и не создает низших и четных пространственных гармоник

МДС. Цифрами 1-36 (фиг. 3) обозначе35 ны номера катушек, а буквами Н и К— начала и концы соответствующих частей обмотки. ПЗ (фиг. 4) — третий трехполюсный переключатель. Цифрами

37-72 (фиг. 5) обозначены номера 36 пазов, в которых размещены 18 катушек обмотки.

Начала частей Al, Bl, Cl соединены соответственно с внешними вывода-. 45 ми А, В, С, а их концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами первого трехполюсного переключателя

П! соответственно. Начала частей

А2, В2, С2 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого трехполюсного переключателя Пl соответственно, а их концы — с пер— вым, вторым и третьим верхними выво.дами второго трехполюсного переключателя П2 соответственно, начала частей AÇ, 83, CÇ соединены с первым, втОрым и третьим средними выводами второго трехполюсного переключателя

П2 соответственно; а их концы соединены с выводами обмотки Х, У> 7 соответственно, кроме тсго, первый П! и второй П2 трехполюсные переключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний с третьим верхним, третий нижний с первым нерхним их выводами, каждая из частей Al, А2,.

А3, Вl В2, ВЗ, Cl С2, CÇ состоит из последовательно включенных катушечпык групп с номерами 1, вЂ,10, в части Лl; 3,-12 в части А2; 5,-14 в части АЗ; 9,-18 в части Вl; 11,-2 в части В2; 7,-16 — в части БЗ;

17,-8,н части Cl 13,-4 в части С2;

15,-6 н.части CÇ; причем знак "минус" перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам с положительным знаком, а в каждую катушечную группу входит s последовательно согласно включенных рядом лежащих катушек (s = 1, 2, 3 ...).

Выводы обмотки Х., Y, Z соединены с первым, вторым и третьим средними выводами третьего трехполюсного переключателя ПЗ, первый, второй и тре-. тий нижние его выводы соединены с внешними выводами обмотки В, С и А соответственно, а верхние его выводы соединены между собой,.

Обмотка работает следующим образом.

При установке переключателей Пl и П2 в верхнее по схеме на фиг. 1 положение катушечные группы распределяются по фазам так, как указано во втором столбце табл. 1 (р ° = 1). При соединении обмотки при помощи выводов

А, .В, С, Х, Y Z обычным порядком в звезду или треугольник и подключении выводов А, В и С к трехфаэной сети обмотка создает основное вращающееся магнитное поле с одной парой полюсон.

При установке переключателей Пl и П2 в нижнее по схеме фиг. 1 положение и прежнем подключении выводов Л, В, С, Х, У, Z катушечные группы распределятся по фазам так, как указано в третьем столбце табл. 1 (р = 3), и обмотка будет создавать основное вращающееся магнитное поле с тремя парами полюсов.

При работе в приводах постоянного момента для создания основного вращающегося поля с одной парой полюсбв (р, = 1) переключатели Пl и П2

1480043 6 а 1 — D, 1 (z, Q „K ) (.1 Вс î„)

1 2 коо

sin p где D > 1, — диаметр и расчетная длина якоря двигателя; z, Q

K,„ — соответственно число пазов, площадь паза и коэффициент заполнения паза статора медью; 3 — плотность тока; p = с (В, Г, ); sin p =

cos % ю Р26 — Мо ° A (1 s) ю 1 6

= < = 2IT f„, s — скольжение.

Результаты приведены в табл. 2.

Для сравнения выбраны обмотки, укладываемые в одно и то же число пазов

z = 36.

Иэ табл. 2 видно, что предлагаемая обмотка по сравнению с аналогом позволяет увеличить мощность двигателя в приводах гостоянной мощности на 6,6Х (0,322/0,302=!,066) и уменьшить ток холостого хода при р = 1 на 39Х (0,841/О, 604=1,39).

По сравнению с прототипом г1редлагаемая обмотка имеет íà 15Х меньшее устанавливаются в верхнее по схеме фиг. 4 положение, а переключатель

ПЗ вЂ” в нижнее. Обмотка соединяется таким образом в треугольник с указанным во втором столбце табл. 1 (p =1) распределением КГ по фазам. При подключении выводов А, В и С к трехфазной сети создается. основное вращающееся магнитное поле с р, = 1, При установке переключателей П1 и П2 в нижнее по схеме фиг. 4 положение, а переключателя ПЗ в верхнее положение обмотка соединяется в звезду и при подключении к сети создает основ ное вращающееся поле с тремя парами полюсов. Распределение КГ по фазам в этом случае показано в третьем столбце. табл. 1 (p 2 = 3) °

При выборе шага обмотки равным диаметральному, при р, = 1, возможно выполнение предлагаемой обмотки однослойной, так как в этом случае в пределах одной части обмотки обе катушечные группы оказываются уложенными в одни и те же пазы. Это дает возможность уменьшить общее число катушек обмотки, т.е. упростить обмотку, а также механизировать укладку обмотки в пазы. На фиг. 5 показан вариант выполнения обмотки при z — 36 из 18 катушек с равным шагом.

Возможно также выполнение обмотки с концентрическим расположением катушек двух типов в пределах каждой катушечной группы, Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по энергетическим показателям асинхронного двигателя со свариваемыми обмотками, которые оцениваются минимальным значением момента и полезной мощности при одинаковых допустимых максимальных значениях индукции в воздушном зазоре (Б g „„, „, (H у„,„) и действующего значения плотности тока в проводах обмотки (j ), допустимого IIQ условиям нагрева двигателя. Сравнение ведется также по фильтрующим свойствам обмоток, оцениваемым с помощью коэффициента дифференциального рассеяния Кд, по сложности схемы управления, по сложности изготовления обмотки. Расчет энергетических показателей ведется по следующим формулам:

+ + %

М = М/М о = В d рдс<кс оо ь 2 2/Рсб ф Ф

= М/Р, где В,р„„= В,Р„ „„/В Рд,„

55 значение тока холостого хода при р = 3, позволяет увеличить мощность в приводах постоянной мощности на

15,4Х (0,322/0,279=1,154) и обеспечивает получение вдвое большего момента в приводах постоянного момента (6,558/

/О, 279=2) . Следует отметить, что для двигателей, работающих в приводах постоянного момента, возможно выполнение предлагаемой обмотки с укороченным шагом у = з, т,е. равным полюсному делению при р = 3 ° Такое укорочение несмотря на уменьшение обмоточного коэффициента при р = 1 не снижает минимальных значений момента М и мощности Р при работе в приводах постоянной мощности, но дает возможность уменьшить величину коэффициента дифференциального рассеяния при р = 1 до значения

0,0029, т.е..на 12Х меньшего, чем у обмотки прототипа, что положительно сказывается на энергетических показателях двигателя и форме кривой мо- . мента. Кроме того, такое укорочение

t позволяет в значительной мере сократить расход меди при изготовлении обмотки. Подобное укорочение шага в обмотке прототипа не является целесообразным, так как вызывает появле» ние в кривой МДС обмотки четных гармоник, ухудшающих энергетические показатели двигателя.

Таким образом, предлагаемая обмотка, обладая указанными преимущест1480043

Таблица 1

Фаза Состав фаз при числе пар полю, сов р„— 1

= 3

А 1,3,5-10,— 12,2,14 1,"4,7,-10,13,-16

 -2,7,9,11,-16,— 8 3,-6,9,-12,15,-18

С -4,-6,-8,13,15,17 -2,5,-8,11,-14,17 вами, имеет более высокие энергети-. ческие показатели и расширенную область применения, включающую приводы с М = const по сравнению с прототи5 пом.

Формула изобретения

1. Трехфаэная полюсопереключаемая обмотка на 1 и 3 пары полюсов, с це— лым числом катушек на фазную зону, состоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, входящих в катушечные группы, соединепные в де.вять частей Al, А2, AÇ, Вl, В2, ВЗ, Cl, С2, СЗ, и двух трехполюсных переключателей, каждый иэ которых имеет три группы выводов по три вывода в каждой группe — верхний, средний нижний и образует в каждой группе одну цепь между средним и верхним или между средним и нижним выводами, причем начала частей Al Bl Cl соединены с внешними вь,водами обмотки Л, В, С соответственно, а их концы — с пер- вым, вторым и третьим верхними выводами первого трехполюсного переключателя соответственно, начала частей

А2, В2, С2 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого трехполосного. переключателя соответственно, а их концы — с первым, вторым и третьим верхними выводами второго трехполюсного переключателя соответственно, начала частей AÇ, ВЗ, 35

С3 соединены с первым, вторым и третьим средними выводами второго трехполюсного переключателя соответственно кроме того трехполюсные пере1 Ф

40 ключатели снабжены перемычками, соединяющими первый нижний с вторым верхним, второй нижний — с третьим верхним и третий нижний — с первым верхним выводами каждого трехполюс45 ного переключателя, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, она выполнена из 1 8 катуг1ечных гр„пп с номерами or 1 до 18 по !. последовательно включенных катушек, прп- ем катушечные группы с номерами 1, — 10 включены последовательно в часть Al катушечные группы с номерами 3,-12 включены последовательно в часть А2, катушечные группы с номерами 5,-14 включены последовательно в часть AÇ, катушечные группы с номерами 9,-18 включены последовательно в часть Bl катушечные группы с номерами 11,-2 включены последовательно в часть В2, катушечные группы с номерами 7, — 16 включены последовательно в часть BÇ, катушечные группы с номерами 17,-8 включены последовательно в часть Cl, катушечные группы с номерами 13,-4 включены последовательно в часть С2 катушечные группы с номерами 15,-6 включены последовательно в часть CÇ, концы частей AÇ, ВЗ, CÇ соединены с выводами обмотки Х, Y, Z соответственно, где знак Минус" перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам со знаком плюс, à S †.на туральное число.

2. Обмотка по и. 1, о т л и чаю щ а я с я тем, что она снабжена третьим.трехполюснь,м переключателем, имеющим три группы выводов, по три вывода в каждой группе — верхний, средний и нижний и образующим в каждой группе одну цепь между средним и верхним или между средним и нижним его выводами, причем выводы обмотки

Х, Y, Z соединены с его первым, вторым и третьим средними выводами соответственно первый, второй и третий нижние его выводы соединены с внешними выводами обмотки В, С и А соответственно, а верхние выводы переключателя соединены между собой.

1480043

Та блица 2

Параметры

Обмотки аналог прототип и редла ra емая

1 ° р1 р !

I 3

lB в 2

18 в 2

18

3618в

9

36 9в

9 в4

18

36 18 в

Y,д

>> Ь

120О

6 сим. сим. с им. сим.

2 переключателя

1 переключатель + 1 выключа тель

2 переключателя

3 переключателя 0,604

0,805

0>302

0,837

0,279

О, 279

0,279

О, 604

0,01! 8

0,0033 0,0018 0,0091

Число пар полюсов

Иинимальное число пазов

Число пазов, э

Cxem сопряжения фаз

Фазная зона

Число фаэных зон

Симметрия обмотки по фазам

Аппаратура управления

Количество разных типов катушек.

Т

Шаг обмотки, у

Кз

Кр, 6, В

>> ф

М>

* Ф

Рт М/P

Коэффициент дифференциального рассеянияя

;!8

18

1 ,0,604 0,604

3

I8

0,966, О, 966

0,937

18

18

0,828

0,828

0,337

6

I8

0,837

0,837

18

18

0,841

0>84I

0,383

0,663а

0,322

0,558

0>322

0,558"!

IS

О, 966

О, 966

)»

0,966

0,966 О, 322

0,332"

1480043 гд 1У 18

19

Фиг.2

1480043

1480043

43 ФФ Ц Я 4748 ФЯ 50 и Л У 5Ô Б И Л Я 53 60

Y В

Составитель А. Кецарис

Редактор О. Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Малец

Заказ 2553/52

Тиргж 647

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101