СОВМЕЩЕННАЯ РОТОРНАЯ ОБМОТКА ОДНОМАШИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

СОВМЕЩЕННАЯ РОТОРНАЯ ОБМОТКА ОДНОМАШИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ


RU (11) 2075149 (13) C1

(51) 6 H02K3/28 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5054438/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.14 
(45) Опубликовано: 1997.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 243033, кл. Н 02 К 3/00, 1973. 2. В.И.Попов. Злектромашинные совмещенные преобразователи частоты.- М.: Энергия, 1980, с.55 - 69. 3. В.И.Попов. Определение дифференциального рассеяния многофазных совмещенных обмоток ротора ОПЧ. Электричество.- 1987, № 6, с.50 - 53. 4. Авторское свидетельство СССР № 1050045, кл. Н 02 К 3/28, 1983. 
(71) Заявитель(и): Волжский инженерно-педагогический институт 
(72) Автор(ы): Попов В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Волжский инженерно-педагогический институт 

(54) СОВМЕЩЕННАЯ РОТОРНАЯ ОБМОТКА ОДНОМАШИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ 

Область использования: электрические совмещенные машины переменного тока с двумя разнополюсными полями, например в конструкции асинхронных машин с фазным ротором и контактными кольцами. Совмещенная роторная обмотка одномашинных преобразователей частоты с числами пар полюсов p2/P2, короткозамкнутая многофазная для полюсности p1 и трехфазная для полюсности p2 с соединением фаз звездой или треугольником и с выводами зажимов начала фаз Р1, Р2, Р3 на контактные кольца выполнена двухслойной в Z пазах и содержит К равномерно смещенных катушечных групп с q' последовательно включенными соседними катушками в каждой группе при шаге катушек по пазам Yп, число катушечных групп равно К = 6р2 с номерами от 1К до (6р2с)К, в первой фазе с зажимом Р1 из начала группы 1К соединены последовательно-согласно ср2 групп с номерами от 1К до сК, от (6с+1)К до (7с)К,..., от [6с(p2-1)+1]K до [6c(p2-1)+c]K и к каждой из них подключена параллельно-встречно группа, смещенная на 3с групп, для фаз Р2 и Р3 номера групп чередуются относительно групп фазы Р1 с интервалами в 2с групп для фазы Р2 и в 4с групп для фазы Р3, где p1 = 1,2,3, ...; Z = 6p2cq'; с 2 - целое число; 1q'3; yп = 2cq'. Достигаемый технический результат: расширение области применения, а также улучшение электромагнитных параметров. 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе, выполняемых в конструкции асинхронных машин с фазным ротором и контактными кольцами.

Известны совмещенные электромашинные обмотки, выполняемые из пространственно смещенных катушек и соединяемые в параллельные ветви для одной полюсности р1 с выводами зажимов из средних точек ветвей для другой полюсности p2. Угол между осями катушек ветки равен 2/(p1+p2) радиан и их числа витков пропорциональны углу сдвига относительно оси ветви [1] Недостатки таких обмоток сложность конструкции и изготовления, повышенные потери в меди от уравнительных токов в ветвях, а также ограниченная область применения.

Известны также совмещенные роторные обмотки одномашинных преобразователей частоты, короткозамкнутые многофазные для полюсности p1 и трехфазные для полюсности p2>p1 с выводами зажимов фаз на контактные кольца [2]

Наиболее близкой к предлагаемой является двухслойная совмещенная роторная обмотка с числами пар полюсов p1/p2, короткозамкнутая многофазная для полюсности p1 и трехфазная для полюсности p2 с соединением фаз звездой и с выводами зажимов начал фаз Р1, Р2, Р3 на контактные кольца, содержащая 6р2 равномерно смещенных катушечных групп с номерами в фазах 1+3к, 3+3к, 5+3к и в каждой фазе начала нечетных групп соединены в зажим начала фазы, концы нечетных и четных групп соединены вместе, а начала четных групп соединены в нулевую точку звезды, где p1=1 и p23; к 0,1,2,(2р-1) [4]

Цель изобретения расширение области применения путем получения чисел пар полюсов в соотношении p1=2p2, а также улучшение электромагнитных параметров для полюсности p1 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.

На фиг.1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при p2 2, p1 4, Z 48 пазах и К 24 катушечных группах; на фиг.2 и 3 -чередования по пазам фазных зон обмотки для полюсности p2=2 (фиг.2) и p1 4 (фиг.3); на фиг.4 и 5 диаграммы ЭДС катушечных групп обмотки для полюсностей p2 2 (фиг.4) и p1 4 (фиг.5); на фиг.6 - многоугольники МДС для p2 2 (наружный) и p1 4 (внутренний).

Предлагаемая обмотка на фиг.1 выполнена двухслойной, трехфазной для полюсности p2 2 в Z 6р2cq' 48 пазах (при с 2 и q' 2) из К 6p2c катушечных групп (с номерами от 1К до 24К) с q' 2 катушками в каждой и с выводами зажимов начал фаз Р1, Р2, Р3; на фиг.1 фазы соединены звездой. В первой фазе с зажимом Р1 из начала группы 1К соединены последовательно ср2 групп с номерами 1К, 2К, 13К, 14К и к каждой из них подключена параллельно-встречно группа, смещенная на 3с 6 груп (группы -7К, -8К, -19К, -20К). Для других фаз номера групп чередуются относительно групп фазы Р1 с интервалами в 2с 4 группы для фазы Р2 и в 4с 8 групп для фазы Р3. Катушки имеют шаг по пазам yп Z/3p2 2cq' 8 и при концентрических катушках шаг yп средний шаг.

На фиг. 4 и 5 векторами ЭДС приписаны номера групп обмотки фиг.1 и знак минус перед номером группы означает ее встречное включение в фазе. Оси групп смещены на углы (в эл. град.): 360op2/K 360o2/24 30o для полюсности p2 и 360op1/K= 360o4/24 60o для полюсности p1 4. Для катушечных групп, смещенных на 3с 6 групп, угол сдвига соответствует 30o6 180o для p2 и 60o6 360o для p1 4, т.е. параллельно-встречно включенные группы (например 1К и -7К) образуют для полюсности p2 2 две одинаковые параллельные ветви (см. фиг.4), а для полюсности p1 4 короткозамкнутую цель (см.фиг.5). Обмоточные коэффициенты Коб обмотки по фиг.1 равны: для p2 2 (см. фиг.4) .

Для полюсности p2 2 обмотка (фиг.1) имеет m2 3 фазы и фазных зон, обозначенных на фиг. 2 как А-Х, B-Y, C-Z и зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушечных групп, а X, Y, Z их конечным сторонам. На фиг.2 (для одной повторяющейся части обмотки для полюсности p2 2) и с использованием вспомогательной треугольной сетки (ее сторона принята за единицу длины) на фиг.6 построен наружный многоугольник МДС, по которому определяются [3]

квадрат среднего радиуса пазовых точек (i1oC24) многоугольника; радиус окружности для основной гармонической МДС; R2=(ZKоб2/p2)=(480,8294/2)

д2=[(Rд2/R2)2-1)<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/183.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>100=0,880% коэффициент дифференциального рассеяния, характеризующий процентное содержание высших гармонических в кривой МДС обмотки. Для полюсности p1 4 обмотка (фиг.1) имеет m4 3 фазы и фазные зоны, обозначенные на фиг. 3 так же, как и для фиг.2. На фиг.3 построен многоугольник МДС (внутренний на фиг.6), по которому определяются: R2д4=10,5; R4=(480,8365/4) и д4=2,848%..

При выполнении совмещенной обмотки с p2 2 и p1 4 в Z 36 пазах (при с 3 и q' 1) она содержит К 6p2c 36 групп (с q' 1 катушкой в группе) при шаге катушек по пазам уп 2cq' 6. Ее фаза Р1 содержит группы с номерами 1К, 2К, 3К, 18К, 20К, 21К и параллельно-встречно подключаемые к ним группы -10К, -11К, -12К, -28К, -29К, -30К (смещенные на 3с 9). Для полюсности p2 2 такая обмотка имеет m2 3, , Коб2 0,8312 и д2=1,408%;; для полюсности p1 4 она имеет m4 9,, Kоб4 0,8660 и д4=4,169%..

Если обмотку на фиг. 1 выполнять известным способом из К 6p2 12 катушечных групп (Z 48, yп 8, c1 и q' 4) с двумя параллельными ветвями, то для нее Kоб2 0,8294 и д2=0,880%;; Коб4 0,7244 и д4=11,02%, т.е. предлагаемая обмотка имеет лучшие электромагнитные параметры для полюсности p1 (в 0,8365/0,7244 1,155 раза больший обмоточный коэффициент Kоб4 и в 11,02/2,848 3,87 раза меньше дифференциальное рассеяние д4. По сравнению же с обмоткой по прототипу [4] предлагаемая обмотка позволяет получать соотношение p1 2p2, что расширяет ее область применения. При заданном числе пазов произведение cq' Z/6p2 равно целому числу и при увеличении значения с при соответствующем уменьшении q' улучшаются параметры обмотки для полюсности p1 из-за возрастания коэффициента распределения, но при этом схема соединений усложняется; например, обмотку по фиг.1 можно выполнять также при с 4 и q' 1.

Предлагаемая обмотка заменяет собой две раздельные разнополюсные обмотки и может применяться, например, на роторе асинхронных одномашинных преобразователей частоты. При p1 4 и p2 2 она позволяет получать преобразованную частоту [2] f2f1(1+1/2)= 3f1/2 (при f1 50 Гц - f2 75 Гц). Ее применение в совмещенных электрических машинах упрощает конструкцию и изготовление машины, снижает расход меди и изоляции на роторе, повышает энергетические показатели и эксплуатационную надежность, а также расширяет область применения. Преобразователи с предлагаемой обмоткой выполняются в конструкции асинхронных машин с контактными кольцами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Совмещенная роторная обмотка одиномашинных преобразователей частоты с числами пар полюсов р1/р2, короткозамкнутая многофазная для полюсности р1, трехфазная для полюсности р2 с соединением фаз звездой или треугольником и с выводами начал фаз Р1, Р2 и Р3 на контактные кольца, выполненная двуслойной в Z пазах и содержащая К равномерно смещенных катушечных групп с q' последовательно включенными соседними катушками в каждой группе и шаге катушек по пазам Yп, отличающаяся тем, что число катушечных групп равно К 6р2с с номерами от 1К до (6p2с)К, в первой фазе с выводом Р1 из начала группы 1К соединены последовательно согласно cр2 группа с номерами от 1К до сК, от (6c + 1)К до (7с)К, от [6с(р2 1) + 1]К до [6с(р2 1) + с]К и к каждой из них подключена параллельно встречно группа, смещенная на 3с групп, причем для двух других фаз номера групп чередуются относительно групп фазы Р1 с интервалами в 2с групп для фазы Р2 и в 4с групп для фазы Р3, где р2 1, 2, 3, Z 6р2cq'; с2 целое число; 1q'3; Yп 2cq'.