Изобретение относится к обмоткам электрических совмещенных машин переменного тока с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе и может применяться, например, в одномашинных преобразователях частоты и числа фаз. The invention relates to windings of electric combined AC machines with two different-pole fields in the magnetic circuit and can be used, for example, in 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 p1 с выводами из их средних точек для другой полюсности p2. Угол между осями катушек ветви равен 2 π/(p1+p2) 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 ограниченные функциональные возможности и область применения.Known combined windings of electrical AC machines, made of spatially offset coils and connected in parallel branches for the pole p 1 with conclusions from their midpoints for the other pole p 2 . The angle between the axes of the branch coils is 2 π / (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 equalizing currents in the branches, as well as limited functionality and scope.
Наиболее близкой к предлагаемой является трехфазно-однофазная совмещенная электромашинная обмотка с числами пар полюсов p1/p2=8/6, выполненная из К=24 катушек и соединенная в две параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами из их начал для полюсности p1=8 и дополнительными однофазными зажимами из нулевых точек звезд для полюсности p2=6 [2]
Цель изобретения расширение функциональных возможностей совмещенной обмотки с числами пар полюсов p1/p2=8/6 путем образования в ней симмметричных короткозамкнутых контуров для полюсности p2, используемых в качестве пусковой и демпферной обмоток.Closest to the proposed one is a three-phase single-phase combined electromachine winding with the number of pole pairs p 1 / p 2 = 8/6, made of K = 24 coils and connected in two parallel three-phase stars with three-phase clamps from their beginnings for the pole p 1 = 8 and additional single-phase clamps from zero points of stars for the pole p 2 = 6 [2]
The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the combined winding with the number of pole pairs p 1 / p 2 = 8/6 by forming in it symmetrical short-circuited circuits for the pole p 2 used as starting and damper windings.
На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при Z=48 пазах; на фиг. 2 и 3 диаграммы ЭДС обмотки для полюсностей p1=8 (фиг. 2) и p2=6 (фиг. 3).In FIG. 1 shows a detailed diagram of the proposed winding at Z = 48 grooves; in FIG. 2 and 3 of the EMF diagram of the winding for the poles p 1 = 8 (Fig. 2) and p 2 = 6 (Fig. 3).
Обмотка (фиг. 1) выполнена однослойной в Z=48 пазах из К=24 катушек (с номерами от 1 до 24) с шагом по пазам Yп=48/16=3. Она соединена в параллельные трехфазные звезды с трехфазными зажимами A, B, C из их начал для полюсности p1= 8 и дополнительными зажимами 01-02 из нулевых точек звезд для полюсности p2= 6. В первой фазе начала катушек 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 соединены в зажим А, концы катушек 1, 10, 13, 22 соединены в зажим 01, а концы катушек 4, 7, 16, 19 соединены в зажим 02. Для двух других фаз номера катушек чередуются относительно катушек фазы А с интервалами в четыре катушки для фазы В и в восемь катушек для фазы С. При выполнении обмотки по фиг. 1 двухслойной каждая катушечная группа (K=24) содержит две катушки, а в общем случае Z/24 катушки. Стрелками на фиг. 1 показаны направления токов в обмотке при питании ее через зажимы 01-02 выпрямленным напряжением, откуда видно, что образуемое при этом поле имеет p2=6 пар полюсов и является симметричным.The winding (Fig. 1) is made single-layer in Z = 48 grooves from K = 24 coils (with numbers from 1 to 24) in increments of grooves Y p = 48/16 = 3. It is connected in parallel three-phase stars with three-phase clamps A, B, C from their beginnings for a pole of p 1 = 8 and additional clamps 01-02 from zero points of stars for a pole of p 2 = 6. In the first phase of the beginning of coils 1, 4, 7 , 10, 13, 16, 19, 22 are connected to terminal A, the ends of coils 1, 10, 13, 22 are connected to terminal 01, and the ends of coils 4, 7, 16, 19 are connected to terminal 02. For the other two phases, the numbers of the coils alternate with respect to phase A coils at intervals of four coils for phase B and eight coils for phase C. When performing the winding of FIG. 1 two-layer each coil group (K = 24) contains two coils, and in the general case Z / 24 coils. The arrows in FIG. Figure 1 shows the directions of the currents in the winding when it is fed through the clamps 01-02 with a rectified voltage, from which it can be seen that the field formed in this case has p 2 = 6 pole pairs and is symmetrical.
На фиг. 2 и 3 векторами ЭДС приписаны номера катушек обмотки по фиг. 1. Из фиг. 2, построенной для поля с полюсностью p1=8 при угле сдвига катушек 360о ˙ 8/24= 120о эл. видно, что это поле не наводит ЭДС на дополнительных зажимах 01-02; обмоточный коэффициент для p1=8 равен Коб8=1,0. Из фиг. 3, построенной для поля с полюсностью p2=6 (переменного) при угле сдвига катушек 360о ˙ 6/24=90o эл. видно, что для этого поля обмотка образует симметричную короткозамкнутую систему, эквивалентную шести четырехфазным системам, которую можно использовать в качестве пусковой и демпферной обмоток для этой полюсности, что расширяет функциональные возможности такой обмотки по сравнению с обмоткой по прототипу [2]
Предлагаемую обмотку можно использовать, например, на статоре асинхронно-синхронного одномашинного преобра- зователя частоты (в конструкции асинхронной машины с фазным ротором и контактными кольцами) для одновременного создания вращающегося поля с полюсностью p1=8 асинхронной машины (при питании обмотки через зажимы A, B, C трехфазным напряжением) и поля возбуждения с полюсностью p2=6 обращенной синхронной машины (при питании обмотки через зажимы 01-02 выпрямленным напряжением), а также для использования ее в качестве коротко- замкнутой (пусковой и демпферной) обмотки синхронной машины. Ее применение позволяет упростить конструкцию и изготовление совмещенной электрической машины, уменьшить расход меди и изоляции на статоре, улучшить пусковые, рабочие и динамические свойства машины.In FIG. 2 and 3, the EMF vectors are assigned the numbers of the winding coils of FIG. 1. From FIG. 2, constructed for a field with a pole p 1 = 8 at an angle of offset coils 360 ˙ 8/24 = 120 e. it can be seen that this field does not induce EMF at additional terminals 01-02; winding coefficient for p 1 = 8 is equal to K about 8 = 1,0. From FIG. 3, constructed for a field with a pole of p 2 = 6 (alternating) with a shear angle of 360 coils of ˙ 6/24 = 90 o el. it can be seen that for this field the winding forms a symmetrical short-circuited system equivalent to six four-phase systems, which can be used as a start and damper winding for this pole, which extends the functionality of this winding compared to the prototype winding [2]
The proposed winding can be used, for example, on a stator of an asynchronous-synchronous single-machine frequency converter (in the design of an asynchronous machine with a phase rotor and slip rings) to simultaneously create a rotating field with a pole p 1 = 8 of the asynchronous machine (when feeding the winding through terminals A, B, C-phase voltage) and the field excitation of the pole p 2 = 6 facing the synchronous machine (coil with power via terminals 01-02 rectified voltage), and also for use as a short-closed (pus a marketing and damper) windings of the synchronous machine. Its application allows us to simplify the design and manufacture of a combined electric machine, reduce the consumption of copper and insulation on the stator, and improve the starting, working and dynamic properties of the machine.
