Трехфазная полюсопереключаемая обмотка

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< - - ..-::";")з;: ар

" >.çæ;:.-;.;, ОПИ А (п>73 8О52

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020774 (21) 2070429/24-07 (51)М; Кл. с присоединением заявок № 2071431/07

2070432/07 (23) Приоритет 2070428/07

Н 02 К 3/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3005.80. Бюллетень ¹ 20 (53) УДК 621.3. 045.. 58 (088. 8) Дата опубликования описания 3005,80

Ю (72) Автор изобретения

A.A. Дартау (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛКСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА указанная цель достигается тем, что Ф (1+ Ч;)р катушек первой фазы ,разделены на две одинаковые полука- .

25 тушки, каждая иэ которых содержит

И витков, а (1 +4 )р, катушек второй и третьей фаз разделены на две полукатушки, одна из которых содержит И витков, а другая — W витков, причем в первую полуфазу первой фазы

Изобретение относится к полюсопереключаемым обмоткам электрических машин переменного тока.

Известны двухскоростные трехфазные обмотки, составляемые методами полюсно-амПлитудной и фазовой модуляций (1).

Существенными недостатками этих обмоток являются наличие в кривых н.с.„ по крайней мере, на одном иэ. включений низших гармоник и высших гармоник порядков, некратных рабочему числу пар полюсов, вызывающие повышение величин коэффициентов дифференциального рассеяния, потерь и, следовательно, снижение мощности в данном габарите; большая трудоемкость проектирования, так как для отыскания пригодного для практики исполнения требуется кропотливый анализ весьма большого числа возможных вариантов исполнения обмотки.

Известны также трехфазные обмотки, переключаемые на два числа пар полюсов, иэ которых одно кратно, а другое некратно трем (21.

Недостатком обмоток является налиЧие в кривых н.с. низших и высшйх гармоник, Наиболее близкой к изобретению nol технической сущности является трехфазная полюсопереключаемая обмотка с отношением чисел пар полюсов, равным целому, кратному трем числу, или отношению двух целых, взаимно простых чисел, одно иэ которых кратно, а другое — некратно трем, каждая фаза которой содержит катушки, выполненные с одинаковым шагом и.разцеленные на д.с. катушечных групп с порядковыми номерами вида И М + (Р-1) 3, и . снабжена дополнйтельными выводами, выполненными из середины каждой фазы (3).

Недостатком обмотки является несимметрия ЭДС при включении на число пар полюсов кратное трем.

Цель изобретения — обеспечение симметрии фаз на обоих включениях.

738052 г. S(6 -q) P; 47)(5

+S1.P 1- 7., 2

ЧЗЛХ 5) +Ч))

5 5(ttЛЧД

<(3zi5())-Л)+ 3(ЗЛ 2)t)t)t Z Z x

1)

5 )(„\5 1

Л Р;

"(" (3) 2)х5(Л-ЗМ.,)+)л)+ г (2)5(3 ) )г

))51

s()t д ;)

ts(t-3ч,)+e .л), (6) а встречно — катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами числовых ря) дов

Р) z; s

Z Z (Z;5 (3t) 2)Л55 (Х I)t)t)„)7) л. ) .5 ti ))А = 1

Л +1

20 Z (Z,s(37)-ã)ЛЗ(Л-st).)tz ЧЛ)Х

)1= 1

tz z ) (z;5(st)-2)ts(t-3tz)+)t)t

25 Р 6 ;-З

Хг Z Z (32 5(Х)-Л)+5(ЗЛ-2)t)t)t

))51 )(3 — )-9 1 )ЛЧЛ з р; Е!3/6 ) л.) 7(6))-1 ) g pi

1 2 1 „„

z;S (6q — 1)

+5+Е «6 (8) во вторую полуфаэу второй фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами пятого и восьмого числовых рядов, а встречно— катушки и полукатушки, порядковые но 1ера которых являются одновременно членами шестого и седьмого числовых рядов, в первую полуфазу третьей фа зы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых

45 .являются одновременно членами число ,вых рядов

Р; ()+ f;)/2 з

5 z . z (2;5(st) л)ч35(л л)л)л) (9)

)л=1

Р(2;

Z. Z (ЗZ(5(t)-Л)t35(Л- Л)t)Л) (3) )1=1 Z;5 ф;

Лг +1

7 ) . 6 1 ))) Р

P ч; zz (32;5(-))х — )t z х

2 52 +Ч) 35 х (szt5(х)-л)+)л)л z г z (sz.,s(t) t)t

1-1 Л=1 Ч,"р-1

5S5(3- t) tIt)t Z 2 (* Ч)Л)Л ЛЛ) 1 5.1 2.

2,S(aq- Ъ)- 5(ЗЧ; — 1)+ 1 (4) 5Л 2 во вторую полуфаэу первой фазы со гласно включены катушки и полукатуш)ки, порядковые номера которых являют;ся одновременно членами первого и четвертого числовых рядов, а встречно — катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами второго и третьего чис ловых рядов; в первую полуфазу второй фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами числовых рядов

Р; (2 л+ гл! ) /2 Ь

5 5 (z,s(st)-г)-35(Л-Л)Л)Л) )3)

Л=1 +=1 (10) согласно включены катушки и полукатушки с порядковыми номерами, являющимися одновременно членами числовых рядов:

Е.,Ф(g $

«у Ъ (3z;s()) 1) з(7) q)+ j (Л-1

1х )

Г z i 9 (6 т) 31 - з (5 (5; - 1 ) + 1

) 51

2;.> (6 1-й-> .>

+2

552)-Ч 2

Ф 1 р ъ

Р; Z.; S 2 л, Ь (32,5(t)-Л)ЛЗЛ{Л-Л)х))1+

S-Ц

Р;

z (32, 3(t)-t)t)t)t

))=1 А=Л .лLS+)S() )+ 2 1I (2) а встречно — катушки и полукатушки, являющиеся одновременно членами числовых рядов:

Р (гР (6q 1) 1 P; S р : + -л- — -5)) + g х х)

))51 ))=Е-+2

6 ц 5+Š— 14 + Х

) .2

2 6 ) Г 1()(ЗŠ— 2

Г, (6 1-5) 1 Р., 1

Х + (+ Z. ;+З 1+ч г

Р; ЕЯЯ г д (З2,5()-л) 5(Л-") ) 1"

)-л

Р;

Z.,S(3t)-R) 5+)Л)+> (Z;5(sх) ") "5 (1 л

Ь(1+И, )

° "1

5 738052 6 дов

35 фазы этой фазы.

40

65 а встречно — катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами числовых ряР(5

2 Х,,,. (Z)5(5rl-«)13 (W-4)ip); :(1« ).(= » 71 = — + (Р. 4 г

Р(Ь((+4 М) (S(5q-1)-Sag t1)+g х

«)» («р (S Р; ю (i.е < +2 г1=4

72,-3(1 К )

К Х ц х (3 1 5(q-A)t5(3A-4)+ф 1 Е 7,S(6q-5) 1 Р; (Z;3(6«) 5)

1 =)(55

-5wE — +1 (12)

6 во вторую полуфазу третьей фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами девятого и двенадцатого числовых рядов, а встреч но — катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами десятого и одиннадцатого числовых рядов; где Р; — числа пар полюсов на которые обмотка переключается, 1 = 1, 2; С вЂ” общее наимень,шее кратное Р„и Р ;«),p, p, †цел числа g равно 1 или 2; М вЂ” номер фаS зы (М 1,2,.3); g= sin М 2

RC Е t . 2 . Е1 1

S — число катушек в катушечной группе; Р- принимает значения всех целых

Е чисел от .1 до —; Š— число катушек

3S в обмотке; Z = — — число катушеч1 3SP„ ных групп на пару полюсов1 Е; — число катушечных групп на пару йолюсов, Z кратное трем Р 3S . Z, в Рядах: (1), (3), (5), (7), (9) и (11) Е;. некратны трему в рядах: (2), (4), (6), (8 ), (10) и (12) Е; — кратны трем; W W", W" — число витков в ю Wc катушке, W

3e . 3с

Sin —. - Sin —., Зх, Ь 1 = с, 3t . ги = с

Si1) — S и—

2г7.; 3 ; ) при Z, нечетном и S 5;

2. тс

Ь1П

W = чч

Ю ът.; ю чч =Wс-W

< +«) с .

2 1п —, - 51п —, . сое Z; 3<;S 3Z. . S при Е;. четном и SM 5„. (и) — катушка с порядковым HQMepoM n (и) и (и) „" — первая и вторая одинаковые полукатушки, выделенные из, катушки номер и; (и) и (n)" — неоди. наковые полукатушки, выделенные иэ катушки номер и; порядковые номера катушек и вычисляются по формулам, стоящим в квадратных скобках в рядах (1, 2, 3,...12) посредством подстановки в них всех возможных сочетаний

«), Л и р по три, по два или по одному (смотря по числу знаков сумм перед квадратной скобкой) иэ рядов: «)н, «)„+.Е,, «)gl Л „, Л„+„ ..., Ля,"

) н )"H+gt И: «)н ° Л н ° Мн нижние пределы соответствующих сумм;

«)(1. )(g, pg — верхние пределы соответствующих сумм; если в одном иэ знаков сумм низкий предел больше верхнего —. часть ряда, содержащая этот знак суммы, — исключается; также исключаются части рядов, умножаеЕ мые на равные нулю множители Ч,или р, Кроме того с целью обеспечения симметрии параллельных ветвей обмотки в случаях, когда отношение чисел пар полюсов равно целому, нечетному, кратному трем числу или отношению двух взаимно простых, нечетных чисел; одно иэ которых кратно трем, фаза обмотки выполнена в виде замкнутой це,пи с четырьмя выводами, причем между первым и вторым (по обходу) и, соот- ° ветственно, четвертым и третьим выводами каждой фазы включены половины первой полуфазы этой фазы, а между вторым и третьим и, соответственно, первым и четвертым выводами каждой фазы включены половины второй полуНа фиг. 1 представлена схема развертки обмотки с отношением чисел пар полюсов Р,,Р 3:2; на фиг. 2,3многоугольники н.с. катушек обмотки,. относящихся к первой фазе, соответствующие четному и нечетному числу

Е катушечных групп на пару полюсов,, 1 и векторы н.с. катушечных групп1 на фиг. 4 — распределение: н.с. по расточке статора.

Обмотка состоит из одинаковых катушечных групп, каждая из которых содержит 3 д,с. катушек одинакового шага у расположенных в соседних пазах и соединенных последовательно и согласно.

В качестве примера взята обмотка, которая состоит из 36 катушечных групп и снабжена выводами С,1, С, С, С4, Св, Cg, С ),, Сз., С g (фиг ° 1 ) катушечные Группы 4, 11, 22, 29 составлены из двух полукатушек 4. и 4

11 и llII, 22 и 22", 29 и 29" соответственно. Если все катушки (катушечные группы) пронумерованы по поРядку от 1 до 36, начиная с некото738052 рой произвольно выбранной, то положение любой катушки (группы) в пазах однозначно определяется ее порядковым номером. Если обозначить характер включения катушки знаком, поставленным перед ее порядковЫм номером (плюс — н случае согласного или минус — в случае встречного включения этой катушки), то включение всех ка- тушек фазы может быть записано знакопеременным числовым рядом, состоящим из порядковых номеров катушек фазы, снабженных знаками, указывающими характер их включения.

Положение и маркировка выводов обозначается в обмоточном ряду числовыми или буквенными индексами, расположенными перед первым и после последнего членов ряда или под любым из знаков плюс или минус в середине ряда. Первые обозначают свободные выводы первой и последней катушек фазы, а вторые — выводы из соединений между двумя соседними катушками фазы. Поскольку чередование номеров катушек, включенных в одну и ту же фазу, подчинено определенным закономерностям, связанным с законами

"нумерации векторов и звездах н ° с., ряд включения может быть записан сокращенно и в обобщенном виде — формулой включения. Если формула включения составлена так, что в ней можно обозначить все выводы, то она называется обмоточной формулой. Введение этих понятий упрощает запись соединений в обмотках. Будем называть наивыгоднейшим такое включение катушек фазы, при котором вектор н.c. рабочей гармоники имеет максимальную, возможную при данном составе фазы, величину.

Состав фазы обмотки с переключением числа полюсов сохраняется неизменным на всех ее включениях и переключение сводится к ренерсированию тока в части катушек фазы, если число катушечных групп в трехфазной обмотке выбрано равным

К = — =,3 g C

К Я и если порядковые номера катушечных групп, включенных в фазу определяются в соответстнии с формулой

И =М+ (S — 1) ° 3, где g — может быть равно 1 или 2;

Z — число катушек якоря;

С вЂ” общее наименьшее кратное всех чисел пар полюсов Р, на которые обмотка переключаетсяу

М - номер фазы (М = 1,2,3), и ( принимает значения всех цеЛых чисел от 1 до

3

Ни зши е гармоник и ис ключ аютс я и э ,кривых н.с,, если нсе катушечные группы, соответствующие одному H то<у же лучу звезды н.с. катушечных г упп (фиг. 2,3) включаются.одина-!

3 ° а4 (1) ( где Ч = sin 7(— к

В этой„как и во всех следующих формулах элементом обмотки янляетс я к катушка. Первая сумма содержит P 2 S

I номеров катушек, включенных в схему фазы согласно, а вторая сумма

Z +-ц

P = — — — Sномеров катушек,,в клю—

1 ченных в фазу встречно. Эти номера определяются подстанонкой в формулы, 45 заключенные в квадратные скобки, всех возможных сочетаний по три чисел!

,и,)ц- иэ рядов: 1,2,...-Р.; Z+ 9

1 2/ ° 2 1,2,... Я вЂ” в пер вой сумме или иэ рядов: 1,2, .. ° Р ф ° ° °, / — + 1, - — — + 2...Z(;1 2,...S во второй сумме.

При вычислении номеров катушек по формулам включения следует иметь н виду, что в случаях, когда в какомлибо иэ знаков суммы нижний предел оказывается больше верхнего, часть рЪда, включающая этот знак суммы, отбрасывается, а в случаях, когда ноЬО мер катушки оказывается больше Е.

1 из него следует вычитать Е..

Например, при Z; = 1 во втором знаке суммы второго члена фбрмулы (2) ,нижний предел 2, а верхний пре65 )дел A(I,= 1, поэтому второй член фор5

2О

25.ковым образом (все — согласно, или все — встречно) . Четные высшие гармоники исключаются иэ кривых н.с. если число лучей звезды — четно и группы, соответствующие каждым двум диаметрально противоположным лучам, включены одна согласно, а другая встречно, При этом число лучей звезды н,с. катушечных групп порядка Р;, отно- сящихся к одной и той же фазе, может быть числом вида

Z. = — " 9. С

ЗР

1 где: Ь любое целое число или нуль.; д„; целые числа, некратные трем.

Zi лучей звезды н.с. при указанном выборе элементов фазы, образуют правильную звезду. Поэтому в случаях, когда н (1) раняо нулю, среди этих лучей отсутствуют-лучи, сдвинутые друг относительно друга на углы крат2% ные — —, и наивыгоднейшее включение катушек в фазах осуществляют в соответствии с формулой включения р. 2. 1 ч х х х (z; s(v+ szI- 35 (>-4) у1 п(= 7,=(л=

Р; z.; (), х |z,ь(и sq — 4)ass(A-|1+р) =(738052

5 где Л вЂ” порядковый номер катушечной группы;

)1 — порядковый номер катушки в катушечной группе.

Многоугольники н.с. элементов обмотки, относящихся ко второй и третьей фазам идентичны, показанным на фиг. 2 и 3, но повернуты относительно них на углы сА; и 2Ф;, .где:

2%

5 !

С(! ЗЕ, угол между соседними лучами звезды н.с. Катушечных групп порядка Р; .

Номера лучей в многоугольнике н.с. катушек второй фазы íà S а номера лучей н.с. катушек третьей фазы на

2. S больше, чем номера соответствен- . ных лучей в многоугольнике н.c. .первой фазы. Векторы AX, BY и CZ, представляют собою Уменьшенные в 2Р„ раз результирующие н. с. фаэ. При этом схема фазы на протяжении днойного полюсного деления рабочей гармоники образуется согласным включением эле- ментов, представленных сторонами мно- гоугольника н.с. катушек, расположенными выше вектора AX и встречным, включением элементон, представлейных сторонами этого многоугольника, рас.положенными ниже вектора AX. Дне дру-.

:гие фазы составляются аналогичным образом. Геометрическая сумма всех векторов н.с., относящихся к первой фазе н пределах двойного полюсного деления, равна удвоенному вектору AX.

Таким образом, выбрав положение вектора АХ, пропорционального н.с. первой фазы так, как это показано на фиг. 2 и 3 и, используя смешанное включение в 2 Р; катушках каждой фазы (при Е, четном) или в Р„. катушках (при Е;; нечетном) можно так.выбрать величину отрезков ДВ, что углы между" лекторами AX и ВУ, так же, как и между векторами Ву и СZ, окажутся в точ2%; ности равными - — =2;, что и необ(ходимо для того, чтобы углы между век- торами н.с. трех фаэ обмотки, стали

2 равными

Учитывая сказанное выше можно запь . сать формулы включения трех фаз обмотки, спранедливые при любых Е; и S: мулы отбрасывается и фаза образуется согласным соединением катушек, соот2 ветствующих первому члену формул

bl () . При Е; четном включении по формуле (2) обеспечивает исключение иэ кривых н.с. низших и четных высших гармоник, а при Е нечетном — исклю- чение только низших гармоник рмоник.

В случаях, когда р, в формуле (1)" больше нУля и, следовательНо, Z; кратно числу фаз, среди лучей н.с,, отнбсящихся к остальным двум фазам, отсутствуют лучи, сднинутые относительно лучей первой фазы на углы

2 кратные —, и поэтому включение по формуле (2) не обеспечивает симметрию обмотки.по угловым сдвигам между осями фаз.

Для обеспечения симметрии двухскоростной обмотки также и на включе- ниях, соответствующих Z,, кратным 2

1 ! трем используется смешанное включение витков в части катушек каждой иэ фаэ, При смешанном включении часть витков катушки включается согласно, а остаток Их встречно. Для осуществ- 5 ления смешанного включения необходимо разделить катушку на дне, изоли-. рованные друг от друга прокладкой, полукатушки и снабдить ее четырьмя нын одами .

Используя смешанное включение витков можно так построить схемы соединения катушек в фазах, что угловые сдвиги между их осями будут в точ2 ности равны. — -, при сохранении ра- 35

3 венства модулей н.с. фаз, даже и при

Z;, кратных трем, Такое радикальное решение вопроса приводит в общем слу-. чае к весьма существенному усложнению технологии изготовления обмотки, 4О накладывая одновременно жесткие и трудно выполнимые условия.на выбор чисел витков в катушках, Альтернативное компромисное решение состоит в допущении малой несимметрии фаэ, укладывающейся в нормы стандарта, сокращения, благодаря этому, числа разделенных катушек и устранения неприемлемых ограничений в выборе чисел витков в катушках. 5()

Числа, поставленные рядом с векторами н.с, Р катушек (фиг, 2,3) обозначают порядк оные нбмера катушек первой фазы, входящих в первый обход звезды н.с. катушек, тождественные номерам лучей звезды н;с. катушек.

Векторы н.с. катушечных групп первой фазы пронумерованы н порядке их следования no контуру мн(огоугбльника.

Эта нумерация не совпадает с нумерацией лучей в звезде н,с. катушечных 60 групп. если номер один, присвоен первой, по порядку следонания вдоль окружности якоря, катушке любой из катушечных групп, то порядковая нумерация векторов н.с.-катушек н много-1) 65 угольнике производится н «»„„ вии с формулой

S (39(л- !. (х), РЛ Л9А Р.,,!(Р3 5 (4 ()(Е З )Ь(+ ) +

Р 2, z;-ч

P(— — s

Х(32 9(q-Л1 Р) +2 2 2 (32;9(!(-l)+

q--e Л9 + )- р z(g(6q- Ç)- 34 6 В()-Ф )» . ) )-Я Р94 2

738 052

К

+(21(; (Ь+((1 + Е 1 S»Е;5(65 -5) I X;S((>q- -))) Я (—" 1) -2 -: (— "* - Р1) 5 О ) 1 . йЪ 2. ((и= — «2.

9.7 4 з — 1

Ъ (5Z 5(»-1)+5(51-1 Р)2; 5 (1 5 ) 1= б р, р 5(3.+ Р; (Z 5(5Р-()-5 ))-;:. (Z.5 °

Pn f ) i

Ь(1М С ) 11 х(а )-1)-Ь «Е g ) (3 ) 20

Н- (5,5(З -З) 5(1-З)+Е 6 З()

2: 5(1,4 (5,5(55-2)з5(1-5Ч)з(З) t

2S

5Z -5ч

Р; 5 .Х,, E (55,..(,-) ().,)

РрА "л «f«q(j(>($ 4 1

C ЗО 4 F-Ь (S 5(6Р-1) Х

+Щз1) 1 z;5(64-1)

Ч-" 8--Еаь+ 2 Р)

1 г, p, . . s5.з5(1з5ч ) 1 i (ч 1) 5(51 2)зб> — Х. Ьх,ь «

>(+ у

5((з»Е\ ,- „1

>- Р(-2)«Ь(1-3Ч )+р

qz)5(б()-3)- М»)«»q" Р;

+Ф;Е (6

)- .х

) е» о

z

Р (6Г(Ъ) 5 5 ) i

)(+)» : X )(2 г;«З«Ч

Лз

Ъ

5-Ф х (Sz.,s(q-»)« б(Л ")л-)» - х

Г е» )»-Л

Ill

St% 1 (3) y. (sz;e(q-h)4-y/+ . z;4g-»)«. ч-» o ™, Р; (5,.5(54-2) 5(1-5„)a(4<)з()

° °

О;

X. (Z,5(5„- )-5+E (+1)

q --1

Р;, (z;5{sq-> Р1 с 6(1«4 м), 2Z. S(1 n>

Р; х rsz;.5(»-1)+5(Ь»-1) з(з)+

Х-2 . 8"

В этих формулах, помимо оговоренных выше, использованы следуюшие г. 1 обозначения: gain S > —, S а

basin >(- — E — — целая часть

2 Ь

1 М дроби — b,,()"() и (n) — две неравные полукатушки, образованные посредст вом разделения катушки номер и.

П ростейшие вычисления позволяют определить амплитуды н.с. фаз

6-l«Ч

1 ьщ М)/

Р =2Р ЯХ=2Р F " 2 +

ЗЗ(5 1> 2«.) i 1

"" 3 <>(a.ь) -F - =а.ri-=

al п)

Sin g>> С»:>Ь Л (2З+%

-аР.Р {- sinB/ ЪаЛ/ с(>)ьу(«» г

;Ь f5 )S и числа витков в полукатуш((ах з

С«аЬ)>);„, щ (к» Я5

) (4 действительные при г — ч

4 5, а также; — четном и 1«У) (>2Б, " yg,. g pl =1

r al 5-1) „i 2Я ъЬ ° ) ) Л

25 i 55., Б sin 5(n

lI 4 411 ® . 4 4

Щ =Ф -Ф р(/— (I - sin çÐ 5 1 5 2(5, „Р((13

738052

F ово

5 F„p

; ° (00 и коэффициента распределения обмотки для прямой составляющей н.с. Фазы l0

Е, Г, (Е +Е )

1(--Ь) Сз- )1

91 р

В таблице сопоставляются характе15 ристики предлагаемых включений при четырех наиболее употребительных величинах Е;;

1 0,185 0,815 0,5 О 602

2,05

1

0,5 . 0,600 1,89

3 О, 347 0,653

4 3

1 2

3 3

0,627

0,626

0 i 009

0,627

0,627

3 0,515

О, 485

0,5

0,7

О, 72

0 53

0,76

2,05

0,5

0 5

0,5

О, 684

0,854

0,815

О, 316

0,146

О, 631

0,631

0,602

0,5

0,185 0,5

1,89

0 5 0,600

1

О 617 . 1,02

0,642 0,358

0,630

2,07

0,618 1 39

0,619 . 1,47

0,637 0 51

3 0,467 0,533

0,5 0,5

0 169 Ор831

1 5

6 6

0,5

0,5

15

0,5

0,5 0,633

0 23

0,636

17 9 0,335 0,665

18 2

1 2

3 3

0,636

Г

О, 624

0,632

0,002

0,125

0,255

19 1 0,829 0,171

20 2 0,661 0,339

О 5 трехфазные обмотки, пригодные для использования в асинхронных двигателях и других электрических машинах.

В большинстве вариантов исполнения, ограничения в выборе числа витков катушки не вызовут существенных затруднений при проектировании двигателей.

65

И< — число витков в катуапсе, действительные при Е; — нечетном и

S 4 5. Не трудно получить соответствующие выражения при S ) 5, однако они не представляют практического интереса.

Несимметрия обмоток, составленных в соответствии с формулами (3) (3 ) и (3 "), настолько мала, что, при питании обмотки симметричным трехфазным напряжением, токи образуют практически симметричную трехфазную систему и можно полагать 1 = i z > э

ФЛ- 1 9

i1E. Т В этих условиях, поль3 эуясь приведенными выше формулами можно вычислить векторы н.с. Фаз в форме F„, Р2, F2, и опреде2 J ding лить величины: обратной составляю12 6 2

2 1

3 3

Приняв такую же допустимую величи- ну обратной составляющей ЭДС статора и, следовательно, в первой гармонике í.с статорной обмотки, можно ут« верждать, что все, приведенные в таблице, включения элементов представ пяют собою практически симметричные щей н.с. в процентах от прямой со,ставляющей:

16

738052

Цействительно, требуется, чтобы число витков в катушке было: либо — чет ным (N б, 14), либо — кратным трем (N 4,12,18,20), либо — кратНым шести (N 16) . В машинах малой мощности, с многовитковйми катушками, не будет затруднительным и округление числа 5 витков в катушке до десяти (N 2,10) .

При S 6, можно обойтись без разделения катушек на. полукатушки. Пользуясь формулами (3, 3 и 3.") в этом случае следует в (3 ) полагать IO

Ф ы" W1 !

1. — =0 ав (3 ) — =0 — =1

Wc (")с. Wc I Wc

Правила составления схем двухскоростных обмоток заключаются в следующем.

Приняв число пазов якоря равным

2 — 3gC . Я и поЛьзуясь формулами (2 ) или (3), (3 ), (3") выписывают ряды включения при большем Р и меньшем Р числах пар полюсов, Сравнивая эти ря 20 ды, выявляют их члены меняющие знаки при переключении с Р на Р и не ме- ° няющие знаки при этом переключении.

Сгруппировав первые в одной, а вторые в другой полуфазе (те и другие со знаками, соответствующими включению на Р)), можно осуществить переключение чисел полюсов реверсированием тока в одной из полуфаз. Схема соединений фазы и способ переключения существенным образом зависят от величины коэффициента переключения

К = — и

Р

В. случаях когда К равно любому чет-З5 ному кратному трем целому числу или неправильной несократимой дроби числитель или знаменатель которой кратен трем и один иэ компонентов дроби— четен, полуфазы .содержат одинаковые числа элементов каждой из разновидностей (n, n, n, n " ). Поэтому каждая из фаэ может быть собрана в последовательную цепь с тремя,выводамй2 из начала, конца и середины фазы и переключение осуществляется с помощью 45 шести выводов на переключатель точно также, как и в общеизвестной обмотке

Даландера по схемам /hh или /АЛ:

Пример 1. Двухскоростная обмотка с коэффициентом переключения Я)

Рл 3

K = —; размещенная в Е 36 г пазах. Приняв число катушек в катушечной группе Я 2, получаем числа векторов н.с. катушечных групп на 55 фазу:

Б Ъб

56 .2РS >22 гЯ)3 - 122

Ряды включения фаэ при Р 3 получаются подстановкой в формулу (2):

Е) 2, S » «2, N = 1. 2, 3 и, а и =ь)22 fi — =О в виде: а

i. г :С Х г гР)- 1 (l)=1 )-1(2-L

3 2

- ; (2 2(22-Ь) «2 2 ()2)- j Л=г )Ц=1 е 1 +++++26 — 1-8

19 — 20 — 31 — 32... (4) Q. ь а а -(,.(.,-»,1- г w ,(=1 )(=1 = )=1 ) = ("=1

«(2 2(ьд-I)«ъ 2 (1=

11-12

5+6+17+18+29+30

23 — 24 — 35 — 36 (4 )

2. 2 . С Бх 2 t((--1.

Ъ .

K K Х:(2 („-i)+ )-W (=(Ь1 (2=(.

%= (.2 2(,-i)«5 2«)«1=

29 + 10 Ф 21+ 22+ 33+ 34 — 15

16 — 27 — 28 — 3 — 4... (4 )

Ряды включения фаэ при Р = 2 получаются подстановкой в формулы

° (3, 3, 3 ): Z 3, S = 2

Ч=з1п М2 =1 Ч = зпя 2 =0, (у-sin Я вЂ” = 0

2 . 1 (s ъ 2(i- ) 21 - „

9=1 1=1 М= ql p ( (1 1 21 ) -2г, ЖЬ:Я г 2)-ЕЕ- y, 2. 8 3

2. q=1 А2З ((2=("(2Ч" 2(М1+ 2 + 19 + 20 + 7 +25 -8 -26 -13»

14 - 31 - 32... (5) а . i(2. 9

ЯЖ (-I)-2 i)l t+ 2 (2:2(22-i).2, Ie т((((). а ь а г . а 1 г - -- (2(q-1)«2(È-1) р)- 5 Я,.»

«(2 2 2(«Ц«) 1 2. («2(22-!)-2+<1» )=1

11 + 29 + 12 + 30 + 17 + 18 + 35 +

+,36 — 5 — 6 - 23 - 24 - 11 — 29 (5 )

Х. -(Ъ a(Sq-2)++2(< «э )>5 — 1)4 а((+4) 1

j с) а Ф а

K2: Е (ь 2(ч-() 2(-2) Р117

738052

4 > ).3 (2 S 2()-i) ° г(22-2) )— q= f 5а+ь ((). l

Ь р « +4

- Е: (М(Ь2-2)" 2(3-2) Ä

Pl =i

II — г- (2 2(22-2) ° 2(1-2)+P — )1 а(е+4) б

0,956 и является начвыгодней2 шим для дв игателя постоя нного момента. На рис. 4 изображены кривые н.с. обмотки на обоих включениях.

Коэффициенты дифференциального рассеяния оказываются равными:

0,0386 при Р =.2 и 6 =0,0273 при Р„.= 3. 60

В случаях, когда К равно целому нечетному кратному трем числу или несократимой дроби равной отношению двух нечетных чисел, одно из которых кратно трем, полуфаэы содержат не 5 ; +if. а 5 г,г (22, 2(2-)).ьь(к-)) ) )) (() I одинаковые числа элементов каждой иэ

Разновидностей. В этих случ2 аям, стро- го говоРя, нельзя испольэовать упомянутые выше простейшие схемы переключения . Однако принимая g = 2 и соединяя элементы фазы в замкнутую цепь с четырьмя выводами, можно сравнительно просто осуществить переключение по схеме ЛА/лл, используя двенадцать выводов на переключатель.

Примером может служить двухскоростная

1 обмотка, переключаемая с P = 3 на

4 + 22 + 9 (- 10 + 27 + 28 — 15 — Рд 12 РазмещеннаЯ в 36 пазах со-.

33 34 3 — 21 — 4 — 22 (5 ) ответственно обмоточным рядам (4) (4 ) (4 ) (5 ) и (5" ), соответственно, и r PyrIIIH (С4 ) руя элементы, меняющие знаки при пе25 — 26 - 2 — 13 — 14 реключении в первой, а элементы, не (C„0) (С() меняющие знаки при переключении, во () + 9 + 10 — 15 — 16 + 21 + 22 + второй полуфазе, получаем обмоточные

С (C8)

Ряды цвухскоростной об1чотки в форме: + 33 + 27 + 28 — 33 — 34 + 3 + 4 (l 2 I/ — 7+ 13 + 14 — 19 - 20 + 26 + 1

С4 (Сб) (С11 ) (С )

+ 2 — 8 + 25 — 31 - 32 (C ) + б+ (С ) б 17 + 18 — 23 - 24 + 29 +

2 (C4 ) (С9)

)+ 5+ 6 - 11 — 12 + 29 — 35 — + 30+ 24 + 35 +,36 — 5 — 6+ 11 + 12

36 — 11 + 17 + 18 — 23 - 24 +29+30 (C4g ) (Сз) (С8 ) (С )

Здесь полукатушка и содержит две (С )

4 + 21 + 22/ 27 28 + 33 + трети а полукатушка и Одну тр(ть з) ц числа витков катушки (12). Включение (С )

+ 34 — 3 — 4 +9 + 10 — 15 — 16+22 на p = 3 осуществляется питанием от

g (Сб ) g0 сети BI2IB ОДОВ: С) С и С g и замыка

Соответственно таблице Р 4, полунием в звезду выводов: С(, С5 и Сг . катушка и содержит одну треть, а

Включение на P = 1 осуществляется полукатушка n» — две трети витков питанием от сети попарно. соединенных вывОдов: С 2 и С(, С(()и С8 С,,) и С9 ков в катушке должно быть кратно 35 Формула изобретения трем. Поскольку элементы обмотки, 1. Трехфаэная полюсонереключаемая входящие в ряд (4 .) при р„ = 3, пе- обмотка с отношением чисел IIap полюреходят в ряд (5") при р = 2, а эле- .сов, Равным целому, кРатномУ трем менты, входящие в ряд (4») при р 4 3, числУ, или отношению двух целых, взапереходят в ряд (5 ) при P = 2, сле- 40 имно простых чисел Одно из которых дует менять порядок следования фаз кратно, а другое — некратно трем, при переключении, если направление каждая фаза которой содержит катушки

I вращения ротора желательно сохранйть выполненные с одинаковым шагом и разнеизменным при обоих включениях. Схе- деленные на д.с. катушечных групп с ма — развертка этой обмотки представ- порядковыми номерами вида лена на рис, 3 При шаге у = 8 пока- 45 ме M + (P. - 1) ° 3, и снабжена дозанным на чертеже обмоточные коэф- полнительными выводами, выполненными, фициенты оказываются равными: иэ середины каждой фазы, о т л иК),. — 0,616 при Р = 2 и К вЂ” 0,836 ч а ю щ а я с я тем, что, с целью прй P = 3. Отношение индукций в за- обеспечения симметрии фаз на обоих зоре при переключении обмотки по 50 включениях, Ч (1 + Ч ; ) Р",катушек персхеме /ЛЛ оказывается равным вой фазы Разделены на две одинаковые полукатушки, каждая из которых содержит по W» внтков, а (1 +Ч() Р

) катушек второй и третьей фаэ разделены на две полукатушки, одна из которых содержит W витков, а другая—

W» витков, причем в первую полуфазу первой фазы согласно включены катуш;ни и полукатушки с порядковыми номе рами, являющимися одновременно членами числовых рядов:

738052

20 во вторую полуфазу первой фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами первого и четвертого числовых рядов, а встреч-1 но — катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновре- менно членами второго и третьего числовых рядов; в первую полуфазу второй фазы согласно включены катушки 50 и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами, числовых рядов: т,;+1; — 5 - -- 2 (!,S(5»-2) 55(1-1)+(!)

Р1 A-! 8=1

7,,5 (62 -).)

, „ « (+5+ — +д >Е Б:

2, 6 («з 60 — 65

55 (5) З „Ь(Ь „-Я- Ь(З 4;-f)54

s+a w 2 5

Р= а

Р,. Z„s ,".,,,„,:: (bz (-1)"5(-) 1

),) 5-1). Р„ +„ . ф) (52,5(„-1) « (u Й(52!5((-1)

» „=1 Р 1 ». 2. 1

+ —"

1 (2) а встречно — катушки и полукатуш ки, являющиеся одновременно членами числовых рядов: 20

Е

Х: (52.,5(„-1)

g. yQ °

»1 (5

+ Р f)+p I 25 +1 "(0 ч; ж .е: >z,s(q-1)+-- - +X Х:

Р 2.

Р; = - - 5 30

"(52!5(2 1) 1" — (55!2(2-!) р1 )(-

Ъ - (2

) 55(1-1)+);) - 5! (525) 5",,р1 р 1 2.

+ ) + 2- (" ""-5- (— ) 1 р - 2.

ЬЦ»1!2()

Р; ("(52,5(2-!)i5(52-2) Pj Г Я (()2 (Р;, ю (21 (52-2)!5(1-5» ) y)! (2 5(5 2)!

+ 5(1 4М() 5(1-5Ч,.),(—,!) 15) а встречно = катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами числовых рядов:

Р; Е; S

Х « (2.5(5»-2) 55(Л-!) )а(!7! =1 Л вЂ " . ) 1

SH.>48 )

+(5;5(5»-2).5(1-5Ч.)+E 11+ (» ( р. С (.,S(5»-2) 2(1-5»!) (1!

„.! 5!!- Рм а

52,;-Ъ ;

+ р; ь (55,5(»-!) 5(51-2).))

"- +q Р ll

E ü г д s(g„f) (» I Е Ь(()!1-2)

JQ=(2(=1

* 4")) во вторую нолуфазу второй фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами пятого и восьмого числовых рядов, а встречно— катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами шестого и седьмого числовых рядов, в первую полуфазу третьей фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются." одновременно членами числовых рядов .

Р; -+-1 Ь (5.5(5 )-1) !55(л-!) 1 (9)

q-1 А=1 Iu-1

9 Ь

Ч, ) -5.(6 11+К Z:

2! 2 5(5,-5) 55, »

1 2 22 . ) 2.1„- — 55

2К» .2;Ь(6!2-(!«) » -1 S"(2 5 «!j+ Б 2, Б:. (55;5(2.!)!

2.2=!, r;+Su»)! 2«!:! 5(5h-!) «) (2,5(5»-!)-5 (!) 2 Х .

2(5) )5(=1 2(=1

B(f+4.2(< ) ,(2,.5(5 -!) 5+(11 (10) а всТречно — катушки и полукатуш" ки, порядковые номера которых являют21

73805 ся одновременно членами числовых ря10 во вторую полуфазу третьей фазы согласно включены катушки и полукатушки, порядковые номера которых являют. ся одновременно членами девятого и 25 двенадцатого числовых рядов, а встречно — катушки и полукатушки, порядковые номера которых являются одновременно членами десятого и одиннадцатого числовых рядов, где:: ° g0

P(— числа пар полюсов,на которые обмотка переключается;1 = 1,2;С вЂ” общее наименьшее кратное Р< и Р )я, )и,h целые числа у q — равно 1 2; М .— номер фазы (И 1, 2, 3); 33

Ч = Bill Л - Ч,=э1п у

t 2.

4 =.эФ Е

1 ъ

S — число катушек в катушечной груй пе; — принимает значения всех це.

Z лых чисел от 1 до —; Z — число

40,дов

0; Е; 5 (ххр1- 1 ьь1х-i!>yj,(1{)

1(= i 7..; +1 ; )Ц=1

2 5

Ь Z- И ч ",) Р

Р; 5

„Г .Ь(Ь -C)-5-р)+ — - - — б5б5 ф, (-i!+ (»-0 +IR ; ;- +, Р а(ехай(ьг ), 1+2 х

«) =1!

Г 4 S(q-5) 1 20

l(-5 E — Ц (г б

2 22 к ат ушек в обмотк е ° Z = — чис—

3 S P

I ло катушечных групп на пару полюсов;

Z ; — число катушечных групп íà пару полюсов, кратное трем; Р

-3 ° S Z и рядах (1), (3), (5), (7), (9) и (11) 2 — некратны трем; в рядах: (2), (4), (6), (8), (10) н (12)

2; — ; Ф/=

И1 с

Л Я

sin Ъ э |

Я у. я, sin ><

;Ъ при Z - нечетном и S < 5;

Ф

11 . (" Я7

Ч/. Ф,л„ 1„У (l W ф Щ р ;„,„;„ + ) С

< 3Z) Q при Z (— четном H S (5;

° .

W — число витков в катушке.

2.. Обмотка по п. 1, о т л и ч а юц а я с я тем, что фаза обмотки выполнена в виде замкнутой цепи с четырьмя выводами, причем между первым и вторым (по обходу) и, соответственно, четвертым и третьим выводами каждой фазы включены половины первой полуфазы этой фазы, а между вторым и третьим и, соответственно, первым и четвертым выводами каждой фазы включены половины второй полуфазы этой фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Р 1023614, кл. Н 2 А,.1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 399967, кл. Н 02 К 3/28, 1970.

3. Дартау.А.A. Общая методика составления схем многофазных двухскоросТных обмоток. Электричество, 9 3, 1970, с. 43-47 (прототип) .