ТРЕХФАЗНАЯ ДВУСЛОЙНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА

ТРЕХФАЗНАЯ ДВУСЛОЙНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА


RU (11) 2020696 (13) C1

(51) 5 H02K17/14, H02K3/28 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 4907290/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.02.01 
(45) Опубликовано: 1994.09.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1327240, кл. H 02K 17/14, 1986. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Уралэлектротяжмаш" им.В.И.Ленина 
(72) Автор(ы): Пекерман Г.А. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ ДВУСЛОЙНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА 

Использование: при создании двухскоростных электрических машин. Сущность изобретения: обмотку выполняют из нескольких одинаковых катушек и нескольких одинаковых частей, включающих 69 катушечных групп. Числа катушек в указанных катушечных группах, начиная с первой, трижды повторены в виде ряда /4K, 4K, 2K, 2K, 2K K, K, 4K, K, K, K, K, 2K, 4K, 4K, 4K, K, 3K, 2K, K, K, K, K/. Соседние катушечные группы 2 и 3,4 и 5,5 и 6,6 и 7,8 и 9,9 и 10, 11 и 12, 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20, 20 и 21, 22 и 23, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28, 28 и 29, 29 и 30, 31 и 32, 32 и 33, 34 и 35, 35 и 36, 40 и 41, 42 и 43, 43 и 44, 45 и 46, 46 и 47, 48 и 49, 50 и 51, 51 и 52, 52 и 53, 54 и 55, 55 и 56, 57 и 58, 58 и 59, 63 и 64, 65 и 66, 66 и 67, 68 и 69, 69 и 1 включены согласно, а остальное соседние катушечные группы - встречно. Одноименные ветви всех частей обмотки могут быть соединены между собой последовательно с образованием 12 ветвей. Три вывода обмотки для числа полюсов 2p1 , кратного 10, образованы соединенными по три вместе концами 4-й, 7-й и 10-й ветвей, 5-й, 8-й и 11-й ветвей, 6-й, 9-й и 12-й ветвей обмотки. Для числа полюсов 2p2 , кратного 12, выводы обмотки образованы началами 1-й, 2-й и 3-й ветвей. 8 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к полюсопереключаемым обмоткам электрических машин переменного тока, и может быть использовано при создании двухскоростных электрических машин.

Известна трехфазная полюсопереключаемая обмотка с отношением чисел пар полюсов P1/P2 = 5/6, состоящая из одинаковых катушек, число которых кратно 108 . P1/5, соединенных в 50 катушечных групп и образующих в каждой фазе три ветви, причем во второй и третьей ветвях всех трех фаз катушечные группы соединены последовательно, а в первых ветвях - в две параллельные полуветви. Номера катушечных групп каждой ветви и числа катушек в катушечных группах заданы числовыми рядами. От начала первых ветвей и от концов вторых и третьих ветвей каждой фазы выполнены выводы. (авт.св. СССР N 964875, кл. H 02 K 17/14, 1981). Область применения этой обмотки ограничена числом катушек, кратным . Для подключения к сети и переключения чисел полюсов требуется три трехфазных выключателя с соответствующей блокировкой между ними.

Известна также трехфазная двухслойная полюсопереключаемая обмотка с отношением чисел полюсов 2P1/2P2 = 20/24, состоящая из одинаковых катушек, число которых равно K, из P1/10 одинаковых частей, содержащих каждая 96 катушечных групп, соединенных в 12 ветвей, в первой, второй, третьей ветвях катушечные группы соединены в две параллельные ветви, в ветвях с четвертой по двенадцатую катушечные группы соединены последовательно. Число катушек в катушечных группах, номера катушечных групп в ветвях обмотки заданы числовыми рядами. Обмотка соединена в звезду с шестью выводами, выполненными от начал первой, второй и третьей ветвей и от соединенных между собой по три вместе концов четвертой, седьмой и десятой ветвей, пятой, восьмой и одиннадцатой ветвей, шестой, девятой и двенадцатой ветвей [1].

В данной обмотке подключение к сети и переключение чисел полюсов обеспечивается двумя трехфазными выключателями, что упрощает схему электроснабжения и повышает ее надежность по сравнению с обмоткой, требующей использование трех трехфазных выключателей.

Область применения этой обмотки ограничена соотношением чисел полюсов 2P1/2P2 = 20/24 и числом катушек 81 K.

Целью изобретения является расширение области применения полюсопереключаемой обмотки путем получения отношения чисел полюсов 2P1/2P2 = 10/12 и уменьшения амплитуд высших гармонических в кривой магнитодвижущей силы.

Для достижения этой цели трехфазная двухслойная полюсопереключаемая обмотка, состоящая из катушек, соединенных в 12 ветвей, причем начала четвертой, пятой, шестой ветвей соединены с концом первой ветви, начала седьмой, восьмой, девятой ветвей - с концом второй ветви, начала десятой, одиннадцатой, двенадцатой ветвей - с концом третьей ветви, в первой, второй и третьей ветвях катушечные группы соединены в две параллельные ветви, в ветвях с четвертой по двенадцатую катушечные группы соединены последовательно, от начал первой, второй и третьей ветвей и от соединенных между собой по три вместе концов четвертой, седьмой и десятой ветвей, пятой, восьмой и одиннадцатой ветвей, шестой, девятой и двенадцатой ветвей выполнены выводы, обмотка выполняется из L одинаковых катушек и N одинаковых частей, содержащих каждая 69 катушечных групп, причем числа катушек в катушечных группах, начиная с первой, соответствуют трижды повторенному ряду (4К,4К,2К,2К,2К, К,К,4К,К,К,К,К,2К,4К,4К,4К,К,3К,2К,К,К,К,К), соседние катушечные группы 2 и 3, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7, 8 и 9, 9 и 10, 11 и 12, 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20, 20 и 21, 22 и 23, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28, 28 и 29, 29 и 30, 31 и 32, 32 и 33, 34 и 35, 35 и 36, 40 и 41, 42 и 43, 43 и 44, 45 и 46, 46 и 47, 48 и 49, 50 и 51, 51 и 52, 52 и 53, 54 и 55, 55 и 56, 57 и 58, 58 и 59, 63 и 64, 65 и 66, 66 и 67, 68 и 69, 69 и 1 включены согласно, все остальные соседние катушечные группы включены встречно, при N более 1 одноименные ветви всех частей обмотки соединены последовательно между собой, образуя 12 ветвей обмотки, от начал первой, второй и третьей ветвей обмотки выполнены выводы 2U1,2V1,2W1 для числа полюсов 2P2, кратного 12, от соединенных между собой по три вместе концов четвертой, седьмой и десятой ветвей обмотки, пятой, восьмой и одиннадцатой ветвей обмотки, шестой, девятой и двенадцатой ветвей обмотки выполнены выводы 1U1,1V1,1W1 для числа полюсов 2P1, кратного 10, упомянутые ветви содержат катушечные группы с порядковыми номерами в каждой части:

1-я ветвь - 40,63,17,52,29,6

2-я ветвь - 46,23,69,35,12,58

3-я ветвь - 55,9,32,66,20,43

4-я ветвь - 25,18,14,7,5

5-я ветвь - 2,64,60,53,51

6-я ветвь - 28,30,37,41,48

7-я ветвь - 47,45,39,36,34,26

8-я ветвь - 3,11,13,16,22,24

9-я ветвь - 49,57,59,62,68,1

10-я ветвь - 54,56,61,65,67,4

11-я ветвь - 50,44,42,38,33,31

12-я ветвь - 27,21,19,15,10,8, величины L и N рассчитываются по следующим формулам:

L = 

N = , где 2Р1 и 2Р2 - числа полюсов обмотки; К - целое положительное число.

Изобретение иллюстрируется на примере трехфазной двухслойной полюсопереключаемой обмотки 2Р1 = 10, 2Р2 = 12, с числом катушек L 144, шаг катушки Y = 15.

На фиг. 1-6 представлена развернутая схема соединения данной обмотки (для удобства чтения схемы ряды соединительных перемычек обозначены номерами с 1 по 14); на фиг.7 - принципиальная схема соединения обмотки; на фиг.8 - принципиальная схема подключения обмотки к сети и переключения чисел полюсов.

Трехфазная двухслойная полюсопереключаемая обмотка с числом полюсов 2Р1 = 10, 2Р2 = 12 выполнена из L одинаковых катушек, где L = = = 144 , т.е. К = 1, число катушечных групп 69. На фиг.1-6 проставлены номера катушек с 1 по 144.

Поскольку К = 1, числа катушек в катушечных группах, начиная с первой, соответствуют трижды повторенному ряду 4,4,2,2,2,1,1,4,1,1,1,1,2,4,4,4,1,3,2,1,1,1,1.

На фиг.1-6 в зоне лобовых частей проставлены номера катушечных групп с 1 по 69.

Согласно изобретению соседние катушечные группы 2 и 3, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7, 8 и 9, 9 и 10, 11 и 12, 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20, 20 и 21, 22 и 23, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28, 28 и 29, 29 и 30, 31 и 32, 32 и 33, 34 и 35, 35 и 36, 40 и 41, 42 и 43, 43 и 44, 45 и 46, 46 и 47, 48 и 49, 50 и 51, 51 и 52, 52 и 53, 54 и 55, 55 и 56, 57 и 58, 58 и 59, 63 и 64, 65 и 66, 66 и 67, 68 и 69, 69 и 1 должны быть включены между собой согласно, все остальные соседние катушечные группы - встречно.

На фиг. 1-6 катушечные группы, обозначенные номерами со штрихом, включены встречно с группами, имеющими номера без штрихов. Катушечная группа 1 (фиг. 1) обозначена номером без штриха. Группы 1 и 2 должны быть включены встречно, поэтому группа 2 (фиг.2) обозначена со штрихом. Группы 2 и 3 должны быть включены между собой согласно, поэтому группа 3 обозначается номером со штрихом. Группы 3 и 4 должны быть включены встречно, группа 4 обозначена номером без штриха. Группы 4 и 5 должны быть включены согласно, поэтому группа 5 обозначена номером без штриха. Далее на фиг.1-6 расставлены номера остальных катушечных групп со штрихами и без них по 69-ю группу включительно.

С учетом вышеуказанного включения катушечных групп выполнено их соединение в 12 ветвей (фиг.7).

Первая ветвь состоит из катушечных групп с номерами 40,63,17,52,29,6, причем группы 40,63,17 соединены в одну, а группы 52,29,6 - в другую параллельную ветвь.

Вторая ветвь состоит из катушечных групп с номерами 46,23,69,35,12,58, причем группы 46,23,69 соединены в одну, а группы 35,12,58 - в другую параллельную ветвь.

Третья ветвь состоит из катушечных групп с номерами 55,9,32,66,20,43, причем группы 55,9,32 соединены в одну, а группы 66,20,43 - в другую параллельную ветвь.

Ветви с четвертой по двенадцатую состоят из последовательно соединенных между собой катушечных групп со следующими порядковыми номерами:

4-я ветвь - 25,18,14,7,5

5-я ветвь - 2,64,60,53,51

6-я ветвь - 28,30,37,41,48

7-я ветвь - 47,45,39,36,34,26

8-я ветвь - 3,11,13,16,22,24

9-я ветвь - 49,57,59,62,68,1

10-я ветвь - 54,56,61,65,67,4

11-я ветвь - 50,44,42,38,33,31

12-я ветвь - 27,21,19,15,10,8.

Конец первой ветви соединен с началом четвертой, пятой и шестой ветвей, конец второй ветви - с началом седьмой, восьмой и девятой ветвей, конец третьей ветви - с началом десятой, одиннадцатой и двенадцатой ветвей.

От начал первой, второй и третьей ветвей выполнены выводы 2U1,2V1,2W1, а от соединенных между собой по три вместе концов четвертой, седьмой и десятой ветвей, пятой, восьмой и одиннадцатой ветвей, шестой, девятой и двенадцатой ветвей выполнены выводы 1U1,1V1,1W1.

При подключении к трехфазной сети выводов 1U1,1V1,1W1 обеспечивается режим работы с числом полюсов 2Р1 = 10, при подключении выводов 2U1,2V1,2W1 - режим работы с числом полюсов 2Р2 = 12 (фиг.8).

При числе полюсов 2Р2 = 12 в схему включены все катушки, сопряжение фаз - звезда, шесть катушек в каждой фазе соединены в две параллельные ветви, остальные - в три параллельные ветви.

При числе полюсов 2Р1 = 10 катушки, соединенные в две параллельные ветви, оказываются обесточенными, в схему включены оставшиеся 126 катушек, соединенные в каждой фазе в три параллельные ветви. Сопряжение фаз - звезда.

В контурах из катушек, соединенных в две параллельные ветви, уравнительные токи отсутствуют при обоих числах полюсов.

При 2Р1 = 10 обмотка симметрична по фазам, при этом имеется небольшая несимметрия эдс по параллельным ветвям (угол между векторами эдс параллельных ветвей составляет менее 1 электрического градуса). Указанная несимметрия практически не влияет на характеристики машины.

При 2Р2 = 12 обмотка полностью симметрична по фазам и параллельным ветвям.

Обмоточные коэффициенты распределения для основной гармоники составляют: КР10 = 0,918; КР12 = 0,898. Обмотка обеспечивает оптимальное использование активной зоны машины - отношение индукций в воздушном зазоре Вб10/Вб12 = 0,91.

Предлагаемая обмотка имеет лучший гармонический состав намагничивающей силы: амплитуды МДС высших гармоник, создающих провалы в кривой вращающего момента, опасные для запуска двигателя, в предлагаемой обмотке не превышают 6% от амплитуды МДС основной гармоники.

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет создать трехфазную полюсопереключаемую обмотку с соотношением чисел полюсов 2Р1/2Р2 = 10/12, с достаточно хорошим гармоническим составом кривой МДС при обоих числах полюсов, с высокими обмоточными коэффициентами.

Применение данной обмотки дает хорошие результаты в электродвигателях для привода механизмов с вентиляторным характером нагрузки (вентиляторы, насосы). Для этих механизмов требуемая мощность в режиме меньшей частоты вращения снижается по сравнению с мощностью в режиме большей частоты вращения пропорционально кубу отношения частот вращения. Вследствие этого плотность тока в катушках, включенных в две параллельные ветви в режиме 2Р2 = 12 приблизительно равна плотности тока в катушках, включенных в три параллельные ветви в режиме 2Р1 = 10. Обмотка может выполняться из одинаковых катушек, что упрощает производство мощных двухскоростных машин.

Машина с предлагаемой обмоткой имеет шесть концов, переключаемых двумя трехфазными выключателями, что повышает надежность схемы электроснабжения и удобство эксплуатации (особенно для высоковольтных электрических машин).

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет расширить область применения полюсопереключаемых обмоток и создать двухскоростные электрические машины с высокими технико-экономическими показателями. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ТРЕХФАЗНАЯ ДВУСЛОЙНАЯ ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА двухскоростной электрической машины, состоящая из катушек, соединенных в 12 ветвей, при этом начала четвертой - шестой ветвей соединены с концом первой ветви, начала седьмой - девятой ветвей - с концом второй ветви, начала десятой - двенадцатой ветвей - с концом третьей ветви, в первой - третьей ветвях катушечные группы соединены в две параллельные ветви, в ветвях четвертой - двенадцатой - катушечные группы соединены последовательно, от начал первой - третьей ветвей и от соединенных между собой по три вместе концов четвертой, седьмой и десятой ветвей, пятой, восьмой и одиннадцатой ветвей, шестой, девятой и двенадцатой ветвей выполнены выводы, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения полюсопереключаемой обмотки путем получения отношения чисел полюсов 2p1/2p2 = 10/12 и уменьшения амплитуд высших гармонических в кривой магнитодвижущей силы, обмотка выполнена из L одинаковых катушек и N одинаковых частей, содержащих каждая 69 катушечных групп, причем числа катушек в катушечных группах, начиная с первой, соответствуют трижды повторенному ряду (4К, 4К, 2К, 2К, 2К, К, К, 4К, К, К, К, К, 2К, 4К, 4К, 4К, К, 3К, 2К, К, К, К, К), соседние катушечные группы 2 и 3, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7, 8 и 9, 9 и 10, 11 и 12, 12 и 13, 17 и 18, 19 и 20, 20 и 21, 22 и 23, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28, 28 и 29, 29 и 30, 31 и 32, 32 и 33, 34 и 35, 35 и 36, 40 и 41, 42 и 43, 43 и 44, 45 и 46, 46 и 47, 48 и 49, 50 и 51, 51 и 52, 52 и 53, 54 и 55, 55 и 56, 57 и 58, 58 и 59, 63 и 64, 65 и 66, 66 и 67, 68 и 69, 69 и 1 включены согласно, все остальные соседние катушечные группы - встречно, при N > 1 одноименные ветви всех частей обмотки соединены между собой последовательно, образуя 12 ветвей обмотки, от начал первой - третьей ветвей обмотки выполнены выводы 2U1, 2V1, 2W1 для числа полюсов 2p2, кратного 12, от соединенных между собой по три вместе концов четвертой, седьмой и десятой ветвей обмотки, пятой, восьмой и одиннадцатой ветвей, шестой, девятой и двенадцатой ветвей обмотки выполнены выводы 1U1, 1V1, 1W1 для числа полюсов 2p1, кратного 10, упомянутые ветви содержат катушечные группы с порядковыми номерами в каждой части: первая ветвь - 40,63,17,52,29,6; вторая - 46,23,69,35,12,58; третья - 55,9,32,66,20,43; четвертая - 25,18,14,7,5; пятая - 2,64,60,53,51; шестая - 28,30,37,41,48; седьмая - 47,45,39,36,34,26; восьмая - 3,11,13,16,22,24; девятая - 49,57,59,62,68,1; десятая - 54,56,61,65,67,4; одиннадцатая - 50,44,42,38,33,31; двенадцатая - 27,21,19,15,10,8, а величины L и N рассчитываются по следующим формулам: L = 144 p1 K/5; N = p1/5, где K - целое положительное число.




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
Электроника и электротехника




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: "+автомобильная -сигнализация".

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


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru