ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА РОТОРА

ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА РОТОРА


RU (11) 2088022 (13) C1

(51) 6 H02K3/28, H02K47/24 

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

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

(21) Заявка: 94000976/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.01.12 
(45) Опубликовано: 1997.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Попов В.И. Электромашинные совмещенные преобразователи частоты. - М.: Энергия, 1980. 2. Попов В.И. Электричество, N 6, 1987, с. 50 - 53. 3. Авторское свидетельство СССР N 1050045, кл. H 02 K 3/28, 47/24, 1983. 
(71) Заявитель(и): Волжский инженерно-педагогический институт 
(72) Автор(ы): Попов В.И.; Петров Ю.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Волжский инженерно-педагогический институт 

(54) ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА РОТОРА 

Область использования: электрические машины переменного тока с двумя разнополюсными рабочими полями. Сущность изобретения: обмотка ротора с числами пар полюсов p2/p1 = 4/1 выполнена двухслойной в Z пазах из 6p2 = 24 катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г, является многофазной короткозамкнутой для полюсности p1 = 1 и трехфазной для полюсности p2 = 4 с соединением фаз звездой или треугольником с выводами зажимов фаз Р1, Р2, Р3 на контактные кольца, выполнена в Z = 54 пазах, в первой фазе с зажимом Р1 из начала группы 1Г соединены последовательно группы 1Г, -4Г, 7Г-10Г и к каждой из них подключена параллельно - согласно группа соответственно 13Г, -16Г, 19Г, -22Г, для двух других фаз номера групп чередуются относительно групп фазы Р1, с интервалами в 8 групп для фазы Р2 и в 16 групп для фаз Р3, группы содержат концентричные катушки с шагами Уп = 21, 19, 17 для трехкатушечных групп 1Г, 5Г, 9Г, 13Г, 17Г, 21Г и с шагами Уп = 20, 18 для двухкатушечных остальных групп. Технический результат: улучшение электромагнитных параметров. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе.

Известны одномашинные преобразователи частоты в конструкции асинхронной машины с контактными кольцами, совмещенная роторная обмотка которых работает как многофазная короткозамкнутая для полюсности p1 и как трехфазная для полюсности p2 с выводами зажимов фаз Р1, Р2, Р3 на контактные кольца [1]

Наиболее близкой к предлагаемой является совмещенная обмотка ротора при p2/p1 3/1, выполняемая двухслойной из 6p2 распределенных катушечных групп с номерами в фазах Р1, Р2, Р3 соответственно 1+3к, 3+3к, 5+3к и в каждой фазе начала нечетных групп соединены в зажим фазы, концы нечетных и четных групп соединены вместе, а начала четных групп соединены в нулевую точку звезды, где к 0, 1, 2, (2р-1) [3] Такая совмещенная обмотка выполнима при целом числе пазов на полюс и фазу q Z/6p2 ц.ч. что ограничивает ее область применения.

В настоящем изобретении решается задача расширения области применения и улучшения электромагнитных параметров совмещенной обмотки ротора с числами пар полюсов p2/p1 4/1 при дробном числе пазов на полюс и фазу q 2,25.

Сущность изобретения заключается в том, что для электромашинной совмещенной обмотки ротора одномашинного преобразователя частоты с числами пар полюсов p2/p1 4/1, выполненной в Z пазах из 6р2 24 катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г, многофазной короткозамкнутой для полюсности p1 1 и трехфазной для полюсности p2 4 с соединением фаз звездой или треугольником и с выводами зажимов фаз Р1, Р2, Р3 на контактные кольца: обмотка выполнена в Z 54 пазах, в первой фазе с зажимом Р1 из начала группы 1Г соединены последовательно группы 1Г, -4Г, 7Г, -10Г и к каждой из них подключена параллельно-согласно группа соответственно 13Г, -16Г, 19Г, -22Г, а для других фаз номера групп чередуются относительно групп фазы Р1 с интервалами в восемь групп для фазы Р2 и в шестнадцать групп для фазы Р3, причем группы содержат равношаговые с шагом по пазам Уп 19 или концентрические катушки с шагами Уп 21, 19, 17 для трехкатушечных групп 1Г, 5Г, 9Г, 13Г, 17Г, 21Г и с шагами Уп 20, 18 для двухкатушечных остальных групп, где знак минус перед номером группы означает ее встречное включение в фазе относительно группы без этого знака; для обмотки по второму варианту концентрические катушки имеют числа витков соответственно wк, wк, 0,5wк для трехкатушечных групп и по wк витков для двухкатушечных групп; для обмотки по третьему варианту концентрические катушки трехкатушечных групп имеют числа витков соответственно wк; 1,5wк; 0,5wк.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки; на фиг. 2 и 3 чередования по пазам фазных зон обмотки для полюсностей p2 4 (фиг. 2) и p1 1 (фиг. 3); на фиг. 4 диаграмма сдвига осей катушечных групп для полюсности p2 4, где угол = 15/q на фиг. 5 - упрощенная схема соединений фазы Р1-0 обмотки; на фиг. 6 многоугольники МДС обмотки для полюсностей p2 4 (внутренний) и p1 1 (наружный).

Обмотка (фиг. 1) выполнена в Z 54 пазах двухслойной, трехфазной для полюсности p2 4 из 6p2 24 катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г и соединена в звезду с выводами зажимов начал фаз Р1, Р2, Р3. Группы 1Г, 5Г, 9Г, 13Г, 17Г, 21Г содержат по три концентрические катушки с шагами по пазам Уп 21, 19, 17, а остальные группы по две концентрические катушки с шагами Уп 20, 18. В первой фазе с зажимом Р1 из начала группы 1Г соединены последовательно группы 1Г, -4Г, 7Г, -10Г и к каждой из них подключена параллельно-согласно группа соответственно 13Г, -16Г, 19Г, -22Г (см. также фиг. 5), где знак минус перед номером группы означает ее встречное включение в фазе относительно группы без этого знака. Для фаз Р2 и Р3 номера групп чередуются относительно группы фазы Р1 с интервалами в восемь (Р2) и шестнадцать (Р3) групп.

Коэффициенты укорочения катушек Kу= sin (yп/2) для полюсностей p1 1 и p2 4 при полюсных делениях 1= 54/2= 27 и 4= 54/8=6,75 даны в таблице.

Соединения в фазе обмотки (фиг. 5) образуют для полюсности p2 4 две одинаковые параллельные ветви с уравнительными соединениями между их равнопотенциальными точками, а для полюсности p1 1 эта фаза образует 8-фазную короткозамкнутую систему; все три фазы Р1, Р2, Р3 образуют (для полюсности p1 1) 24-фазную короткозамкнутую систему.

Для обмотки по первому варианту при равновитковых катушках по коэффициентам укорочения концентрических катушек определяются обмоточные коэффициенты: для полюсности p2 4 с учетом фиг. 4 при угле для полюсности p1 1 Коб1 [(0,9397 + 0,8936 + 0,8355) +3(0,9182 + 0,8660)]/9 0,8913 при числе витков фазы wф 9wк. Для обмотки по второму варианту при числах витков wк, wк, 0,5wк катушек 3-х катушечных групп: Коб4 0,9264 и Коб1 0,8946; для обмотки по третьему варианту при числах витков wк; 1,5wк; 0,5wк катушек 3-х катушечных групп: Коб4 0,9281 и Коб1 0,8945.

Для оценки электромагнитных параметров предлагаемой совмещенной обмотки используем многоугольники МДС для каждой полюсности, по которым определяются [2] квадрат среднего радиуса пазовых точек; R=(ZKоб/p) радиус окружности для основной гармонической МДС; д%=[(Rд/R)2-1]100 коэффициент дифференциального рассеяния, характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой МДС высших (и низших) гармонических. Многоугольники МДС строятся по чередованиям фазных зон (фиг. 2 и 3).

Для полюсности p2 4 с числом фаз m4 3 фазные зоны обозначены (фиг. 2) как А, В, С для начальных сторон катушечных групп и X, У, Z для их конечных сторон, а векторы токов фазных зон изображены единичными векторами в центре фиг. 6. Для полюсности p1 1 с числом фаз m1 24 обозначениям фазных зон приписаны один, два, три штриха сверху и токи фазных зон показаны векторами на фиг. 6. На фиг. 2 и 3 зачернены части пазов, соответствующие сторонам катушки шага Уп 17 с 0,5wк витками (для обмотки по второму варианту).

По фиг. 2 с использованием вспомогательной треугольной сетки (ее сторона принята за единицу длины) на фиг. 6 построен многоугольник МДС (внутренний) для полюсности p2 4, по которому определяются: ,

где Z'= 51 эквивалентное число полностью заполненных пазов для обмотки по второму варианту. Для обмотки по первому варианту (при равновитковых катушках) д%= 4,143 а для обмотки по третьему варианту д%= 3,552 Таким образом, выполнение обмотки с неравновитковыми катушками снижает ее дифференциальное рассеяние для полюсности p2 4: в 4,143/2,381 1,74 для обмотки по второму варианту и в 4,143/3,552 1,17 раза для обмотки по третьему варианту.

По фиг. 3 с использованием вспомогательных равнобедренных треугольников [2] на фиг. 6 построен наружный многоугольник МДС для полюсности p1 1. Его одна повторяющаяся часть содержит девять точек (точки 1-9), построенных по треугольникам (их стороны соответствуют направлениям токов фазных зон и угол при вершине равен 120o): большого abk с основанием ab и боковыми сторонами в 2,5 единиц; трех малых с основаниями bc cd de и боковыми сторонами в 2 единицы. При центре многоугольника в точке 0 радиус Rк 0к равен и тогда для точки 2 R22= (Rк-0,5)2= 214,80516 а для точек 1 и Из треугольника kb(4) с углом kb(4) 135o сторона n к(4) по теореме косинусов равна n2 2,52 + 12 22,51Cos 135o

10,785535 и n 3,2841338, тогда угол bk(4) определяется по теореме синусов из соотношения n/sin 135q= 1/sin и равен 12,4337o; угол =Ок(4)=60q+= 72,4337q и тогда для точек 4 и 9 по теореме косинусов R24= R29=R2к+n2-2<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/183.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>Rкncos=210,45179 Радиус Rh 0h равен и тогда для точек 6 и 7 по теореме косинусов R26=R27=R2h+12-2<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/183.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>Rh1cos60= 211,64598 Из треугольника ch(5) с углом (5)ch 135o сторона m h(5) равна по теореме косинусов m2 22 + 12 221сos 135o 7,828428 и m 2,7979328, тогда угол ch(5) по теореме синусов определяется из соотношения m/sin 135q= 1/sin и равен = 14,6388q; угол = 0h(5) = 60+=74,6388 и тогда для точек 5 и 8 по теореме косинусов R25=R28=R2h+m2-2<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/183.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>Rhmcos = 211,22824 Таким образом, [R2д1=[R22+2(R23+R24+R25+R26)]/9 = 211,10123 и тогда д%= 0,0904 0,0904 при R2=(510,8946/)2 При равновитковых катушках д% 0,0744.

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет высокие значения электромагнитных параметров при q 2,25 и по сравнению с обмоткой по прототипу [3] выполнимой при q ц.ч. имеет расширенное применение.

Такая обмотка может применяться, например, в асинхронном одномашинном преобразователе частоты 60/300 Гц в конструкции асинхронных машин с контактными кольцами при Z2 54 пазах. Ее применение упрощает конструкцию и изготовление машины, снижает расход меди и изоляции на роторе, повышает энергетические показатели и эксплуатационную надежность машины. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электромашинная совмещенная обмотка ротора одномашинного преобразователя частоты с числами пат полюсов р2/р1 4/1, выполненная двухслойной в Z пазах из 6р2=24 катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г, многофазная короткозамкнутая для полюсности р1=1 и трехфазная для полюсности р2=4 с соединением фаз звездой или треугольником и с выводами зажимов фаз Р1, Р2, Р3 на контакные кольца, отличающаяся тем, что обмотка выполнена в Z 54 пазах, в первой фазе с зажимом РJ из начала группы 1Г соединены последовательно группы 1Г, -4Г, 7Г, -10Г и к каждой из них подключена параллельно-согласно группа соответственно 13Г, -16Г, 19Г, -22Г, а для двух других фаз номера групп чередуются относительно групп фазы Р1 с интервалами в восемь групп для фазы Р2 и в шестнадцать групп для фазы Р3, причем группы содержат концентрические катушки с шагами уп 21, 19, 17 для трехкатушечных групп 1Г, 5Г, 9Г, 13Г, 17Г, 21Г и с шагами уп 20, 18 для двухкатушечных остальных групп, где знак минус перед номером группы означает ее встречное включение в фазе относительно группы без этого знака.

2. Обмотка по п.1, отличающаяся тем, что концентрические катушки имеют числа витков соответственно Wк, Wк, 0,5Wк для групп трехкатушечных и по Wк для двухкатушечных.

3. Обмотка по п.1, отличающаяся тем, что концентрические катушки трехкатушечных групп имеют числа витков соответственно Wк, 1,5Wк, 0,5Wк.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru