SU1096735A1

SU1096735A1 - Three-phase two-speed winding of a.c. electric machine

Info

Publication number: SU1096735A1
Application number: SU833557726A
Authority: SU
Inventors: Григорий Михайлович Киричек
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1984-06-07

Abstract

: ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСКОРОСТНАЯ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА с отношением чисел пар полюсов 2:3, состо ща из двенадцати основных катушечных групп, равномерно распределенных по расточке машины |С двум концентрически расположенными катушками в каждой катушечной ; группе, в которой нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двум встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, пор дковые номера которых в ветв х 1-7, 9-3, 5-11, отличающа с тем, что, с целью расширени области применени обмотки дл числа пазов и улучшени характеристик двигател , основные катушечные группы обмотки выполнены одинаковыми с отношением витков внутренней и внешней катушек 1:2, а основные четные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двум встречно включенными катушечными группами в каждой ветви с пор дковыми номерами , катушечных групп в парешлельных ветв х 2-8, 6-12, 10-4,средние точки которых соединены со средними точками параллельных ветвей нечетных катушечных групп с пор дковыми номерами катушечных групп в точках соединени 1-7-10-4, 9-3-6-12, 5-11-2-8 и выводами из этих точек дл числа пар полюсов , причем в точках сое динени четные катушечные группы включены согласно с нечетными катушечными группами, а по отношению к S четным катушечным группам концентри (Л чески расположены внутри этих групп б дополнительных катушек, обозначенных соответственно пор дковыми номерами 2 , 4, 6, 8, 10, 12, которые выполнены с числом витков, в четыре раза меньшим, и сечением меди, в четыре раза большим по сравнению с большей катушкой основных катушечных групп, и соединены между собой пох следовательно и подключены к точке соединени четных катушечных групп 8-12-4, причем по отнесению к этим vl катушечным группам катушки 4, д, 12 СО СП включены согласно, а катушки 2, б, i встречно, а выводами обмотки дл числа пар полюсов вл ютс выводы из точек соединени катушечных групп 1-9-5, 7-3-11 и вывод из начальной точки последовательно соединенных дополнительных катушек.: THREE-PHASE TWO-SPEED WINDINGS OF AC ELECTRIC MACHINES with a ratio of pole pair numbers of 2: 3, consisting of twelve main coil groups evenly distributed over the machine bore | With two concentrically arranged coils in each coil; a group in which odd coil groups are interconnected in three parallel branches with two oppositely connected coil groups in each branch, the serial numbers of which are in branches x 1-7, 9-3, 5-11, characterized in that, with In order to expand the field of application of the winding for the number of grooves and improve engine performance, the main coil winding groups are made identical with the ratio of turns of the inner and outer coils 1: 2, and the main even coil groups are interconnected in three parallel branches with two included coil groups in each branch with sequence numbers, coil groups in perisle branches x 2-8, 6-12, 10-4, the middle points of which are connected to the middle points of parallel branches of odd coil groups with sequence numbers of coil groups at the connection points 1-7-10-4, 9-3-6-12, 5-11-2-8 and conclusions from these points for the number of pairs of poles, and even points of the coil groups are included at odd-numbered coil groups at the connection points, and with respect to S even coil groups, the concentrates (Lane are located inside this quietly of groups b of additional coils, designated respectively by serial numbers 2, 4, 6, 8, 10, 12, which are made with the number of turns four times smaller, and the copper cross section four times larger than the larger coil of the main coil groups , and are interconnected, respectively, and are connected to the junction point of the even-coil groups 8-12-4, coil 4, d, 12 CO of the coil are included according to, and coils 2, b, i are counter, and The winding pins for the number of pole pairs are pins from Connections of the coil groups 1-9-5, 7-3-11 and output from the starting point of series-connected additional coils.

Description

11зобретение относитс к многоскоростным полюсопереключаемым обмоткам электрических машин переменного тока Известна трехфазна обмотка дл двухскоростных машин переменного ток с отношением чисел пар полюсов 2:3., котора формируетс как двухфазна и соедин етс Т-образно дл трехфазного питани при числе пар полюсов, кратном трем 13. Недостатком обмотки вл етс срав нительно большое число выводов (10 выводов ), необходимых дл переключ-ени чисел пар полюсов. Известна трехфазна обмотка с отношением чисел пар полюсов 2:3, кото ра выполн етс из двенадцами одинаковых катушечных групп, соединенных Т-образно с трем параллельными ветв ми при числе пар полюсов, кратном трем. В обмотке обеспечиваетс полно использование обмоточной меди при обоих числах полюсов при сравнительно небольшом числе выводов (8 выводов ) на переключатель частоты вращени С 2 3. Недостатком этой обмотки вл етс несимметри токов в фазах при Т-образном включении. Известна трехфазна обмотка с переключением чисел пар полюсов в отно шении 2:3, котора выполн етс из двенадцати катушечных групп. Нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви, s к средним точкам этих ветвей подключены четные катушечные группы, три из которых соединены параллельно , а три других - последовательно. Обмотка двухслойна , равносекционна имеет по три независимых вывода дл каждого числа пар полюсов и обе печивает симметрию токов в фазах 3 Недостатками обмотки вл ютс сравнительно большое число катушек обмотки и неполное использование (75%) обмоточной меди на высшей ско рости . Наиболее близкой к изобретению по технической сущности вл етс двухскоростна трехфазна обмотка с отношением чисел пар полюсов 2:3. Обмотка предназначена дл числа пазов .и кратного 36 и содержит двенадцать катушечных групп, кажда из которых выполнена из двух концен рически расположенных катушек с отн шением чисел витков внешней и внутренней катушек 1:2. Нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двум встречно включенными катушечными группами в каждой параллельной ветви , а к средним точкам этих ветвей подключены три четные катушечные группы, соединенные между собой в общей точке, к которой подключены последовательно внутренние катушки трех других четных кату11 ечных групп, выполненных с числом витков, в три раза меньшим, и сечением меди, в три раза большим по сравнению с остальными катушечными группами, а три внешние катушки этих четных катушеч-, ных групп сьэединены со средними точками параллельных ветвей, образованных нечетными катушечными группами. Обмотка однослойно-двухслойна , симметрична имеет по три независимых вывода дл каждого числа пар полюсов 4 . Недостатками известной обмотки вл ютс ограниченна область применени , определ ема числом пазов и кратным 36, и некоторое ухудшение характеристик двигател , обусловленное последовательным включением в фазы обмотки при трех внешних катушек четных катушечных групп и св занным с этим снижением индукции при данном числе пар полюсов. Цель изобретени - расширение области применени обмотки дл числа пазов и улучшение характеристик двигател . Поставленна цель достигаетс тем, что в трехфазной двухскоростной обмотке электрических машин переменного тока с отношением чисел пар полюсов 2:3, состо щей из двенадцати основных катушечных групп, равномерно распределенных по расточке машины с двум концентрически расположенными катушками в каждой катушечной группе, в которой нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двум встречно включенными катушечными группами в каждой ветви, пор дковые номера которых в ветв х 1-7, 9-3 и 5-11, основные катушечные группы обмотки выполнены одинаковыми с отношением чисел витков внутренней и внешней катушек 1:2, а основные .четные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двум встречно включенными катушечными группами в каждой ветви с пор дковыми номерами катушечных групп в параллельных ветв х 2-8, 6-12 и 10-4, средние точки которых соединены со средними точками параллельных ветвей нечетных катушечных групп с пор дковыми номерами катушечных групп в точках соединени 1-7-10-4, 9-3-6-12 и 5-11-2-8 и вы.водами из этих точек дл числа пар полюсов , причем в точках соединени четные катушечные группы включены согласно с нечетными катушечными группами, а по отношению к четным катушечным группам концентрически , расположены внутри этих групп шесть дополнительных катушек, образованных соответственно пор дковыми номерами 2, 4, б, В, 10 и 12, которые выполнены с числом витков, в ЧР3 тыре раза меньшим,-и сечением меди, в четыре раза большим по сравнению с большей катушкой основных катушеч ных групп, и соединены между собой последовательно и подключены к точк соединени четных катушечных групп 8-12-4, причемпо отношению к этим кату.лечным группам катушки 4, 8 и 12 включены согласно, а катуакн 2, би 10- встречно, а вывод;тми обмотки дл числа пар полюсов Я л ютс выводы из точек соединени катушечных групп 1-9-5 и 7-3-11 и вывод из начальной точки последовательно соединенных дополнительных к тушек . На фиг. 1 представлена схема сое динени элементов трехфазной двухскОростной обмотки с отношением чисел пар полюсов 2:3; на фиг. 2 резвернута схема трехфазной двухскоростной обмотки с числами полюсо 4 и 6 дл числа пазов . Трехфазна двухскоростна обмотк однослойно-двухслойна состоит из двенадцати основных одинаковых кату шечных групп и шести дополнительных катушек, концентрически расположенных внутри чётных катушечных групп и обозначенных соответственно 2, 4, б, 8, 10 и 12. Кажда основна кату шечна группа обмотки выполнена из двух концентрически расположенных катушек с отношением чисел витков внутренней и внешней катушек, равны 1:2 (фиг. 2). Основные четные и нечетные катушечные группы соединены между собой в три параллельные ветви с двум встречно включенными катушечными группами в каждой параллельной ветви, пор дковые номера ко рых 1-7, 9-3 и 5-11 в параллельных ветв х нечетных катушечных групп и 2-8, 6-12 и 10-4 в параллельных вет в х четных катушечных групп, а сред ние точки параллельных ветвей катушечных групп соединены со средними точками параллельных групп, образовав в точках соединени 1-7-10-4, 9-3-6-12 и 5-11-2-8 выводы А4 дл числ пар полюсов . При этом в точках соединени четные катушечные группы включены согласно с нечет ными катушечными группами. Дополнительные катушки обмотки, выполненны с числом витков, в четыре раза мень шим, и сечением меди, в четыре раза большим (намотаны в четыре провода) по сравнению с большей катушкой основных катушечных групп, соединены между собой последовательно и подклю чены к точке соединени четных кату шечных групп 8-12-4, причем по отно шению к этим катушечным группам катушки 4, 8 и 12 включены согласно, а катушки 2, б и 10 встречно. Выводы обмотки дл числа пар полюсов р 3 А и Cj, .выполнены из точек соединени катушечных групп 1-9-5 и 7-3-11 5 а вывод В из начальной точки noc.ficдовательно соединенных дополни1-ельных Катушек (фиг. 1 . Обмотка имеет по три иeзaвиcи Jx вывода Д-п каждого числа пар пол11сов и выполнима причисле пазов :.-48. Однослойна часть обмотки занимает 75% пазов машины, что значительно упрощает обмотку и снижает трудоемкость изготовлени . На высшей частоте вращени при 2 обмотка соедин етс в звезду с четырьм параллельными ветв ми. При этом использование обмоточной меди составл ет 75%. Симметри ЭДС и токов в фазах обеспечиваетс симметричным включением одинаковых катушечных групп в каждую из фаз обмотки (фиг.2. По сравнению с известной обмоткой в предлагаемой обмотке отсутствуют последовательно включенные дополнительные катушки, что повы1-1ает индукцию в воздушном зазоре и улучшает характеристики двигател при . При числе пар полюсов обмотка соедин етс Т-образно с трем параллельными ветв ми. На этой частоте вращени используетс 81,2% обмоточной меди и достигаетс симметри токов в фазах благодар включению дополнительных катушек с укороченным шагом по пазам в фазу В (фиг. 1), обуславливающих уменьшение ЭДС этой фазы, необходимое дл получени симметричной трехфазной системы ЭДС три Т-образном включении обмотки. При не используютс основные катушечные группы 2, 6 и -10, представл ющие три фазные зоны обмотки. Однако этим катушечным группам практически эквивалентны используемые при шесть одинаковых дополнительных катушек, три из которых 2, би 10расположены непосредственно в области фазных зон указанных основных катушечных групп, а три других катушки 4, 8 и 12 включены по отношению к этим катушкам встречно, что равносильно принадлежности катушек 4, 8 и 12 к тем же фазным зонам. На фиг. 2 представлена схема обмотки с шагами по пазам катушек основных катушечных групп, равными У-, 8 и у. 10. При необходимости повышени индукции при обмотка может быть выполнена с шагом по пазам катушки с большим содержанием меди, равным . При этом показатели обмотки и характеристики двигател при останутс неизменными. По сравнению с известными двухскоростными обмотками данного типа предлагаема обмотка отличаетс областью применени , котора определ етс числом пазов и кратным 48, простотой конструкции, уменьшающей трудоемкость изготовлени , повышенным заполнением пазов обмоточной медью. Обмотка обеспечива.ет хорошуюThe invention relates to multi-speed pole-selectable windings of electric machines of alternating current. Three-phase winding is known for two-speed alternating current machines with a pole ratio of 2: 3. Which is formed as two-phase and connected in a T-shape for a three-phase power supply with the number of pole pairs equal to 13. The disadvantage of the winding is a relatively large number of pins (10 pins) necessary for switching the numbers of pairs of poles. A three-phase winding is known with the ratio of the numbers of pole pairs 2: 3, which is made up of twelve identical coil groups connected T-shaped to three parallel branches with the number of pole pairs multiples of three. Winding copper is fully used in the winding for both numbers of poles with a relatively small number of leads (8 leads) to the C 2 3 rotational speed switch. The disadvantage of this winding is the asymmetry of the currents in the phases when the T-shaped is turned on. A three-phase winding with a switching number of pole pairs in the ratio 2: 3, which is made of twelve coil groups, is known. The odd coil groups are interconnected in three parallel branches, s even coil groups are connected to the middle points of these branches, three of which are connected in parallel, and the other three are connected in series. The winding is two-layered, the equal-section has three independent leads for each number of pole pairs and both maintains current symmetry in phases 3. The disadvantages of the winding are a relatively large number of winding coils and the incomplete use (75%) of winding copper at high speed. Closest to the invention of the technical nature is a two-speed three-phase winding with a ratio of pole pair numbers of 2: 3. The winding is intended for the number of slots and a multiple of 36 and contains twelve coil groups, each of which is made up of two concentricly arranged coils with a ratio of the numbers of turns of the external and internal coils of 1: 2. The odd coil groups are interconnected in three parallel branches with two oppositely connected coil groups in each parallel branch, and three even-numbered coil groups connected to each other at the common point to which the inner coils of three other even-numbered coils are connected to the middle points of these branches three times smaller and with a copper cross section three times larger than the other coil groups, and the three external coils of these even coil groups pp are connected to the middle points of parallel branches formed by odd coil groups. The winding is single-layer, two-layer, symmetric and has three independent leads for each number of pole pairs 4. The disadvantages of the known winding are limited scope, determined by the number of slots and a multiple of 36, and some degradation of the engine, due to the sequential inclusion of even coil groups in the winding phases with three external coils and the associated decrease in induction for a given number of pole pairs. The purpose of the invention is to expand the field of application of the winding for the number of grooves and improve engine performance. The goal is achieved by the fact that in a three-phase two-speed winding of electric machines of alternating current with the ratio of the numbers of pole pairs 2: 3, consisting of twelve main coil groups, evenly distributed over the machine bore with two concentrically located coils in each coil group, in which odd coil the groups are interconnected in three parallel branches with two oppositely included reel groups in each branch, the serial numbers of which are in branches 1-7, 9-3 and 5-11, the main reel The winding shucks are made the same with the ratio of the numbers of turns of the inner and outer coils 1: 2, and the main odd coil groups are interconnected in three parallel branches with two oppositely connected coil groups in each branch with the order numbers of the coil groups in parallel branches x 2- 8, 6-12 and 10-4, the mid points of which are connected to the middle points of the parallel branches of the odd coil groups with the order numbers of the coil groups at the junction points 1-7-10-4, 9-3-6-12 and 5-11 -2-8 and outputs from these points for the number of pairs of fields At even the coil groups are connected in accordance with the odd coil groups at the connection points, and concentrically with respect to the even coil groups, six additional coils are formed inside these groups, formed by the order numbers 2, 4, b, B, 10, and 12, respectively; which are made with the number of turns, in ChR3, four times smaller, and with a copper cross section, four times larger than the larger coil of the main coil groups, and interconnected in series and connected to the junction point of even coil groups 8-12-4, with coils 4, 8, and 12 included with respect to these cat-groups according to, and catuac 2, bi 10-opposite, and output; these windings for the number of pairs of poles J are the outputs from the connection points of the coil groups 1-9-5 and 7-3-11 and output from the starting point of series-connected additional to carcasses. FIG. 1 shows a diagram of the connection of the elements of a three-phase two-velocity winding with the ratio of the numbers of pairs of poles 2: 3; in fig. 2 A three-phase 2-speed winding circuit is reversed with numbers 4 and 6 for the number of slots. A three-phase two-speed winding single-layer two-layer consists of twelve main identical Katushchev groups and six additional coils concentrically located inside the even-numbered coil groups and labeled respectively 2, 4, 6, 8, 10 and 12. Each main coil of the winding group is made of two concentrically located coils with the ratio of the numbers of turns of the inner and outer coils, equal to 1: 2 (Fig. 2). The main even and odd coil groups are interconnected in three parallel branches with two oppositely connected coil groups in each parallel branch, serial numbers of the edges 1-7, 9-3 and 5-11 in parallel branches and odd coil groups and 2- 8, 6-12 and 10-4 in parallel branches in even coil groups, and the middle points of the parallel branches of the coil groups are connected to the middle points of parallel groups, forming at the points of connection 1-7-10-4, 9-3-6 -12 and 5-11-2-8 terminals A4 for the number of pole pairs. At the same time, at the junction points, even coil groups are included according to odd coil groups. Additional coils of the winding, made with the number of turns, four times smaller, and the cross section of copper, four times larger (wound in four wires) compared to the larger coil of the main coil groups, are interconnected in series and connected 8–12–4 neck groups, with coils 4, 8, and 12 included with respect to these coil groups, and coils 2, b, and 10 are opposite. The winding pins for the number of pairs of poles p 3 A and Cj, are made from the connection points of the coil groups 1-9-5 and 7-3-11 5 and the output B from the starting point noc.ficiently connected additional coils (Fig. 1). The winding has three outputs Jx of the output Dp of each number of pairs of couples and is possible to include the slots: -48. A single-layer part of the winding occupies 75% of the slots of the machine, which greatly simplifies the winding and reduces the labor intensity of production. in a star with four parallel branches. In this case, the use of winding one is 75%. The EMF and currents in the phases are provided by symmetrically switching on the same coil groups in each of the winding phases (figure 2. In comparison with the known winding, there are no additional coils connected in series in the proposed winding, which increases the induction in the air gap and improves motor performance when. At the number of pairs of poles, the winding is connected T-shaped with three parallel branches. At this frequency, 81.2% of the winding copper is used and the currents in the phases are symmetrical due to the inclusion of additional coils with shortened step along the grooves in phase B (Fig. 1), causing a decrease in the EMF of this phase required to obtain a three T symmetric EMF system -shaped winding. When not using the main coil groups 2, 6 and -10, representing the three phase winding zones. However, these coil groups are practically equivalent to those used with six identical additional coils, three of which are 2, bi 10 are located directly in the phase zones of these main coil groups, and the other three coils 4, 8 and 12 are connected with respect to these coils, which is equivalent to belonging coils 4, 8 and 12 to the same phase zones. FIG. 2 shows a winding diagram with steps along the grooves of the coils of the main coil groups equal to Y, 8 and y. 10. If it is necessary to increase the induction, the winding can be performed in increments along the grooves of the coil with a high content of copper equal to. In this case, the winding performance and engine performance will remain unchanged. Compared with the known two-speed windings of this type, the proposed winding has a different application area, which is determined by the number of slots and a multiple of 48, the simplicity of the design, which reduces the complexity of manufacturing, and the increased filling of the grooves with winding copper. Winding providing good

форму кривых намагничивающих сил при обоих числах пар полюсов, имеет минимальное число выводов и независимле входы дл каждой полюсности. Обмотка может найти широкое применение |В многоскоростных двигател х, в машинах с внутренним каскадом, в двигател х с бесконтактным изменением числа пар полюсов.The shape of the magnetizing force curves for both numbers of pairs of poles has the minimum number of leads and independent inputs for each pole. Winding can be widely used | In multi-speed motors, in machines with an internal cascade, in motors with a non-contact change in the number of pole pairs.

Экономический эффект от,внедрени предлагаемого изобретени в машинах переменного тока достигаетс благодар расширению области применени обмотки . В базовых многоскоростных двигател х новой серии с числом пазов дл числа пар полюсов примен ютс отдельные обмотки. Применение полюсопереключаемой обмотки позвол ет повысить мощность двигател в заданном габарите на 25 - 30%. Благодар увеличению однослойной части обмотки на 12,6% снижаетс трудоемкость изготовлени на 5-7%, повышаетс заполнение пазов медью. Наличие в обмотке независимых выводов дл каждого числа пар полюсов упрощает переключающую аппаратуру, повышает надежность электропривода. Кроме того, это позвол ет использовать предлагаемую обмотку и в двигател х с фазными роторами с числом пазов на роторе . Объединив независимые выводы двухскоростной обмотки ротора в три общих вывода и соединив их с трем контактными кольцами ротора, можно получить две ступени скорости двигател с фазным ротором без усложнени , конструкции машины, и таким образом, снизить потери скольжени на 30 35% .The economic effect of the implementation of the invention in AC machines is achieved by expanding the field of application of the winding. In the basic multi-speed engines of the new series with the number of grooves for the number of pairs of poles, separate windings are used. The use of a pole-switched winding makes it possible to increase the power of the engine in a given dimension by 25–30%. Due to the increase in the single-layer part of the winding by 12.6%, the labor intensity of manufacturing is reduced by 5-7%, the filling of the slots with copper is increased. The presence in the winding of independent terminals for each number of pairs of poles simplifies switching equipment, increases the reliability of the drive. In addition, it allows the use of the proposed winding in motors with phase rotors with a number of slots on the rotor. By combining the independent leads of the two-speed rotor winding into three common leads and connecting them with the three slip rings of the rotor, you can get two speed steps of the motor with the phase rotor without complicating the design of the machine, and thus reduce the slip loss by 30–35%.

99

еe

JJ

8 1/ 18 1/1

«;#;/"; #; /

Claims

157): THREE-PHASE TWO-SPEED WINDING OF AC ELECTRIC MACHINES with the ratio of the numbers of pairs of poles 2: 3, consisting of twelve main coil groups evenly distributed over the machine bore, with two concentrically located coils in each coil: a group in which the odd groups are odd in three parallel branches with two counter-connected coil groups in each branch, the serial numbers of which are in branches 1-7, 9-3, 5-11, characterized in that, in order to expand the scope bmotki for the number of grooves Ζ = 48 and improve engine performance, the main winding coil groups · are identical with the ratio of turns of the inner and outer coils

1: 2, and the main even coil groups are interconnected in three parallel branches with two counter-connected coil groups in each branch with serial numbers. reel groups in parallel branches 2-8, 6-12, 10-4, the midpoints of which are connected to the midpoints of the parallel branches of odd reel groups with serial numbers of reel groups at connection points 1-7-10-4, 9-3- 6-12, 5-11-2-8 and the conclusions from these points for the number of pole pairs p = 2, moreover, at the connection points the even coil groups are included according to the odd coil groups, and with respect to the even coil groups are concentrically located inside these groups b additional coils, indicated respectively by serial numbers ami 2 ', 4', 6 ', 8', 1θ ', 12', which are made with the number of turns four times smaller and the cross-section of copper four times larger than the larger coil of the main coil groups, and are connected between are connected in series and connected to the connection point of even coil groups '8-12-4, and with respect to these' coil groups, coils 4 ', 8', 12 'are turned on according to, and coils 2', b ', 1 10' are opposite and the conclusions of the winding for the number of pole pairs p = 3 are the conclusions from the connection points of the coil groups 1-9-5, 7-3-11 and the output from the starting point is connected in series these additional coils.