Изобретение относится к обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе и может применяться на статоре, например, одномашинных преобразователей частоты и числа фаз. The invention relates to windings of electric combined AC machines with two opposite-pole fields in the magnetic circuit and can be used on a stator, for example, single-machine frequency and phase converters.
Известны совмещенные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые из пространственно смещенных катушек и соединяемые в параллельные ветви для полюсности р1 с выводами из их средних точек для полюсности р2. Угол между осями катушек ветви равен 2π/(р1+р2) радиан и их числа витков пропорциональны углу сдвига относительно оси ветви [1] Недостатки таких обмоток сложность конструкции и изготовления, большие потери в меди от уравнительных токов в ветвях, а также ограниченная область применения.Known combined windings of electrical AC machines, made of spatially offset coils and connected in parallel branches for the pole r 1 with the conclusions from their midpoints for the pole r 2 . The angle between the axes of the branch coils is 2π / (p 1 + p 2 ) radians and their number of turns is proportional to the angle of shift relative to the axis of the branch [1] The disadvantages of such windings are the complexity of design and manufacture, large losses in copper from surge currents in the branches, and also limited application area.
Наиболее близкой к предлагаемой является трехфазно-однофазная совмещенная обмотка, выполненная из К=24 катушек и соединенная в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами из их начал для полюсности р1=8 и дополнительными однофазными зажимами из нулевых точек звезд для полюсности р2=3 [2]
Цель изобретения расширение области применения и функциональных возможностей путем получения чисел пар полюсов р1=4 и р2=3, а также создания в ней симметричных короткозамкнутых контуров для полюсности р2, используемых в качестве пусковой и демпферной (успокоительной) обмоток для этой полюсности.Closest to the proposed one is a three-phase-single-phase combined winding made of K = 24 coils and connected in two parallel three-phase stars with three-phase clamps from their beginnings for polarities p 1 = 8 and additional single-phase clamps from zero points of stars for polarities p 2 = 3 [2]
The purpose of the invention is the expansion of the scope and functionality by obtaining the numbers of pole pairs p 1 = 4 and p 2 = 3, as well as creating symmetrical short-circuited circuits for the pole p 2 in it , used as starting and damping (soothing) windings for this pole.
На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при z=48 пазах; на фиг. 2 диаграмма ЭДС обмотки для поля с полюсностью р1=4; на фиг. 3 диаграмма ЭДС короткозамкнутых контуров обмотки для переменного поля с полюсностью р2=3.In FIG. 1 shows a detailed diagram of the proposed winding with z = 48 grooves; in FIG. 2 winding EMF diagram for a field with a pole of p 1 = 4; in FIG. 3 EMF diagram of short-circuited winding circuits for an alternating field with a pole of p 2 = 3.
Обмотка (см. фиг. 1) выполнена однослойной в z=48 пазах, трехфазной для полюсности р1= 4 из К=24 катушек с номерами от 1 до 24 и шагом по пазам yп= 48/8+1=7. Она соединена в четыре параллельные трехфазные звезды (см. фиг. 2) с трехфазными зажимами А, В, С из их начал для полюсности р1=4 и дополнительными зажимами 01-02 из нулевых точек звезд для полюсности р2=3. В звездах фазы А соединены последовательно катушки 1 и -16 в первой звезде, 19 и -22 во второй звезде, 7 и -4 в третьей звезде, 13 и -10 в четвертой звезде и в них соединены вместе средние точки звезд первой и второй, а также третьей и четвертой. Начала групп 16 и 22 соединены в зажим 01, а начала 4 и 10 в зажим 02. Для двух других фаз номера катушек чередуются относительно катушек фазы А с интервалами восемь катушек для фазы В и в шестнадцать катушек для фазы С. Знак минус перед номером четной катушки означает ее встречное включение в звезде фазы относительно нечетной катушки. На фиг. 1 стрелками показаны направления постоянного (выпрямленного) тока при питании обмотки через зажимы 01-02, откуда видно, что образуемое поле с полюсностью р2=3 является симметричным. При выполнении обмотки двуслойной каждая катушечная группа содержит две катушки.The winding (see Fig. 1) is made single-layer in z = 48 grooves, three-phase for the pole p 1 = 4 of K = 24 coils with numbers from 1 to 24 and the pitch in the grooves y p = 48/8 + 1 = 7. It is connected in four parallel three-phase stars (see Fig. 2) with three-phase clamps A, B, C from their beginnings for the pole 1 = 4 and additional clamps 01-02 from zero points of the stars for the pole 2 = 3. In phase A stars, coils 1 and -16 in the first star, 19 and -22 in the second star, 7 and -4 in the third star, 13 and -10 in the fourth star are connected in series and the midpoints of the stars of the first and second are connected together as well as the third and fourth. The beginnings of groups 16 and 22 are connected to clamp 01, and the beginnings of 4 and 10 to clamp 02. For the other two phases, the numbers of the coils alternate relative to the coils of phase A at intervals of eight coils for phase B and sixteen coils for phase C. The minus sign in front of the even number Coil means its counter inclusion in the star phase relative to the odd coil. In FIG. 1, the arrows show the direction of the direct (rectified) current when feeding the winding through the clamps 01-02, from which it can be seen that the formed field with a pole of p 2 = 3 is symmetrical. When performing a two-layer winding, each coil group contains two coils.
На фиг. 2 и 3 векторам ЭДС приписаны номера катушек обмотки по фиг. 1, откуда видно: поле с полюсностью р1=4 не наводит ЭДС на зажимах 01-02 (см. фиг. 2); для переменного поля с полюсностью р2=3 обмотка имеет многофазные (эквивалентные 8-фазной) короткозамкнутые контуры (см. фиг. 3), которые можно использовать в качестве пусковой и демпферной (успокоительной) обмоток для этой полюсности.In FIG. 2 and 3 the EMF vectors are assigned the numbers of the winding coils of FIG. 1, from which it can be seen: a field with a pole of p 1 = 4 does not induce an EMF at terminals 01-02 (see Fig. 2); for an alternating field with a pole of p 2 = 3, the winding has multiphase (equivalent to 8-phase) short-circuited circuits (see Fig. 3), which can be used as starting and damper (soothing) windings for this pole.
Таким образом, предлагаемая обмотка (см. фиг. 1) по сравнению с обмоткой по прототипу [2] имеет расширенную область применения, так как позволяет получать числа пар полюсов р1=4 и р2=3, а также расширенные функциональные возможности, так как может использоваться в качестве короткозамкнутой многофазной для полюсности р2.Thus, the proposed winding (see Fig. 1) in comparison with the winding of the prototype [2] has an extended scope, as it allows you to get the number of pairs of poles p 1 = 4 and p 2 = 3, as well as advanced functionality, so how can be used as a short-circuited multiphase for the pole r 2 .
Такую обмотку можно применять, например, на статоре совмещенных асинхронно-синхронных преобразователей частоты для одновременного создания вращающегося поля с полюсностью р1=4 асинхронной машины (при питании зажимов А, В, С трехфазным напряжением) и создания поля возбуждения с полюсностью р2=3 синхронной машины (при питании обмотки через зажимы 01-02 выпрямленным напряжением), а также для работы в качестве короткозамкнутой (пусковой или демпферной) обмотки синхронной машины. Применение предлагаемой обмотки позволяет упростить конструкцию и изготовление совмещенной электрической машины, снизить расход меди и изоляции на статоре, а также улучшить пусковые и рабочие свойства машины, ее динамические свойства.Such a winding can be used, for example, on a stator of combined asynchronous-synchronous frequency converters to simultaneously create a rotating field with a pole p 1 = 4 of an asynchronous machine (when feeding terminals A, B, C with a three-phase voltage) and create an excitation field with a pole of p 2 = 3 synchronous machine (when feeding the winding through the clamps 01-02 with rectified voltage), as well as to work as a short-circuited (starting or damper) winding of a synchronous machine. The application of the proposed winding simplifies the design and manufacture of a combined electric machine, reduces the consumption of copper and insulation on the stator, and also improves the starting and working properties of the machine, its dynamic properties.
