SU1128336A1

SU1128336A1 - Combined winding for synchronous electric machine

Info

Publication number: SU1128336A1
Application number: SU802872872A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Попов
Original assignee: Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1984-12-07

Abstract

СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, например, с возбуждением от третьей гармоники магнитного пол , трехфазна , двухслойна , содержаща равномерно распределенные катушечные группы, соединенные в фазах в две параллельные ветви с дополнительными вьшодами, отличающа с тем, что, с целью упрощени конструкции и технологии изготовлени , повышени использовани меди улучшени параметров и расширени функциональных возможностей , обмотка содержит 6р катушечных групп с k 2 концентрическими катушками в каждой с шагами 3k + 1 -2 , катушки каждой группы соединены в две подгруппы, одна из которых содержит С соседних катушек, начина с наружной, а друга - остальные.катушки группы, в каждой ветви- соединены последовательно одни подгруппы первых о групп фазы с другими подгруппами остальных р групп фазы, причем начала и концы ветвей образуют S зажимы начал и концов фаз, а указанные дополнительные выводы выпопнены от средних точек ветвей каждой фазы, где р - полюсность обмотки дл первой гармоники пол , 4 1,2,..., k - номер катушки в группе. С k/2 при k - четное число при k - нечетное число.COMBINED WASHING BY SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE, for example, with excitation from the third harmonic of a magnetic field, is three-phase, two-layer, containing evenly distributed coil groups, connected in phases in two parallel branches with additional steps, so that, in order to simplify the design and manufacture, , increasing the use of copper, improving the parameters and expanding the functionality, the winding contains 6p coil groups with k 2 concentric coils each with steps of 3k + 1 -2, the coils of each group are connected in two subgroups, one of which contains C neighboring coils, starting with the outer coil, and the other - the rest. Coils of the group, in each branch, one subgroup of the first about the phase groups is sequentially connected to other subgroups of the other p groups phases, with the beginnings and ends of the branches form S clips of the beginnings and ends of the phases, and these additional conclusions are drawn from the midpoints of the branches of each phase, where p is the winding pole for the first harmonic field, 4 1,2, ..., k is the coil number in Group. With k / 2, when k is an even number, when k is an odd number.

Description

Изобретение относитс к корным обмоткам машин переменного тока и примен тьс , например, в синх ронных машинах с возбуждением от третьей гармоники магнитного пол , Известны совмещенные обмотки машин переменного Тока, вьшолненные в виде параллельных ветвей полюсности р , кажда из которых состоит из пространственно сдвинутых катуше и имеет зьшоды средних точек, вл ю щихс началами фаз полюсности р. Угол между ос ми катушек ветви ра2ft рад, а числа витков каР . + Р, Ч -г тушек пропорциональны углу сдвига и относительно оси ветви ij . Недостатками обмоток вл ютс сложность конструкции, большие поте ри от зфавнительных токов в ветв х и ограниченна область применени . Известны также совмещенные обмотки с отношением Po/Pi 6 вьшол ненные из 12 равномерно распределенньк кат.ушечных; групп, соединенных в две параллельные ветви с нулевыми вьгоодами, вл ющимис зажимами дл полюсности р 2 . Недостатком этих обмоток вл етс ограниченна область применени . Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности вл етс синхронна машина с возбуждением от третьей гармоники магнитного пол , на статоре которой уложена трех фазна обйотка,:выполн юща функции основной и дополнительнрй обмоток с полюсностью р и Зр и содержаща рав номерно распределенные катушки, соединенные в звезду с двум параллепьными ветв ми и нулевыми выводам подключенными через выпр митель к обмотке возбзгждени ротора. Параллельные ветви выполнены с различными тагами и числами витков так, что произведени их обмоточных коэффитщентов на числа витков дл первой гармоники равны, а дл третьей максимально различны между собой з . Недостатками известной обмотки вл ютс сложность конструкции и технологии изготовлени из-за нерав йомерного расположени разношаговых катушек и неодинако1В10го числа витков в катушках, неполное запо нение пазового сло и неодинаковый коэффициент заполнени пазов медью, различие активных и индуктивных сопротивлений ветвей, плоха форма 362 кривой намагничивающей силы (НС) и низкий обмоточный коэффициент, дл полюсности Зр, невозможность использовани дл возбуждени энергии первой гармоники пол , что ухудшает показатели машины при малых нагрузках , а также невозможность соединени обмотки в треугольник, что ограничивает ее функциональные возможНОСТИ . Цель изобретени - упрощение конструкции и технологииизготовлени путем выполнени катуш ек равновитковыми и полного заполнени пазового .ло , повьнпени обмоточных коэффициентов и улучшени форм кривых НС, использовани дл возбуждени также энергии гармоники пол и устранени ЭДС утроенной частоты на зажимах .фаз с полюсностью р. Указанна цель достигаетс тем, что обмотка содержит 6р катушечных k 2 концентрическими кагрупп с к тушками в каждой с шагами 3 k + 1 - 2-f катушки каждой группы соединены в две подгруппы, одна из которых содержит с соседних катушек, начина с наружной, а друга - остальные катушки группы, в кадцой ветви соединены последовательно одни подгруппы первых р групп фазы с другими додгруппами остальных р групп фазы, а начала и концы ветвей образуют зажимы начал и концов фаз, соединенных в звезду или в треугольник, причем дополнительные вьгооды выполнены от средних точек ветвей ка дой фазы, где р - полюсность обмотки дл первой гармоники пол , i 1,2,..., k - номер катушки в группе, с V /2 при k - четное число и с k + 1 , -- Щ5д jj нечетное число. На фиг. 1 изображена схема предлагаемой обмотки с р 1 и k 3; на фиг. 2 и 3 - звезды и диаграммы ЭДС обмотки дл полюсности р 1 и Зр 3; на фиг. 4 - схема и интегральные кривые НС предлагаемой обмотки с .. Обмотка выполнена трехфазной, : двухслойной и содержит 6р - 6 катушечшох групп с номерами от 1 до 6 с k 3 равновитковыми концентрическими катушками в каждой С шагами i 3k + 1 - 2; 10 - 2 1 8, 6, 4, где i 1, 2,3--номера катушек в группе. Катушки каждой группы соединены в две подгруппы, одна из которых k - 1 содержит с катушку начина с наружной, а друга - среднк о и внутреннюю катушки. В ветв х фазы С1-С4 соединены последовательно: одна подгруппа группы 1 с другой подгруппой группы 4. Начала и концы ветвей образуют зажимы фаз С1 и С4 а дополнительные выводы 01 и 04 выполнены от средних точек ветвей. Аналогично вьшолнены и другие фазы С2-С5, СЗ-Сб из катушек групп 3, 6 и 5, 2 с дополнительными выводами 02-05 и 03-06. Ка фиг, 2 и 3 векторам ЭДС первых подгрупп .приписаны номера групп а векторам вторых подгрупп - те же номера со штрихом. Дл полюснрсти р (фиг.2) векторы ЭДС подгрупп каждой группы совпа дают по фазе и ,их в.еличины пропорциональны коэффициентам укорочени Кир 0,985 и Цр 0,866 + 0,643. На дополнительных выводах поле с I К)р - Кчг1 наводит ЭДС Е ЧР ЧР q,p - 0,21 Ефр, где - ЭДС фазы -ot пол с полюсностью р. Если брат -Ц-1 2, то Ер 0,48 , при Кур - Ejb 0. Дл полюсности Зр (фиг.З) векто ЭДС подгрупп каждой группы равны по величине и наход тс в противоф 36 (например, векторы 1 и l), так Кч,п -0,866 и KL. 0+0,866. Таким образом, векторы ЭДС первой и второй подгрупп каждой грThe invention relates to the core windings of alternating current machines and is used, for example, in synchronous machines with third-harmonic excitation of a magnetic field. Combined windings of alternating currents are known, executed in the form of parallel polarity branches p each of which consists of spatially shifted coils and it has zshovody mid points, which are the beginning of the phase polarity p. The angle between the axes of the coils of the pa2ft branch is rad, and the number of turns of kaR. + P, H — h of carcasses are proportional to the shear angle and relative to the axis of the branch ij. The disadvantages of the windings are the complexity of the design, the large losses from the acoustic currents in the branches, and the limited scope. Combined windings with the Po / Pi 6 ratio are also known; these are made up of 12 evenly distributed cathew; groups connected in two parallel branches with zero transitions, which are terminals for polarity p 2. The disadvantage of these windings is the limited scope. Closest to the proposed technical entity is a synchronous machine with excitation from the third harmonic of a magnetic field, on the stator of which three phase arrays are laid: performing the functions of the main and additional windings with polarity p and Zp and containing uniformly distributed coils connected in a star with two parallel branches and zero leads connected via a rectifier to the excitation winding of the rotor. Parallel branches are made with different tags and numbers of turns so that the products of their winding coefficients by the number of turns for the first harmonic are equal, and for the third, the maximum difference between them is h. The disadvantages of the known winding are the complexity of the design and manufacturing technology due to the uneven arrangement of the raznagagovyh coils and the uneven number of turns in the coils, incomplete filling of the grooved layer and the unequal filling ratio of the grooves with copper, the difference between the active and inductance of the branches, poor shape of the magnetized curves, (HC) and a low winding ratio, for polarity Sp, the impossibility of using a field for energizing the first harmonic, which degrades the performance of the machine when low loads, as well as the impossibility of connecting the winding in a triangle, which limits its functionality. The purpose of the invention is to simplify the design and technology of production by making coils of equal turns and completely filling the grooves, increasing winding coefficients and improving the shape of the HC curves, using to excite the energy of the harmonic field and eliminating the emf of tripled frequency at the terminals with polarity p. This goal is achieved in that the winding contains 6p coil k 2 concentric clusters with k carcasses in each with steps of 3 k + 1 - 2-f coils of each group are connected in two subgroups, one of which contains from adjacent coils, starting with the outer coil, and the other — the remaining coils of the group; in the cadz branch, one subgroup of the first p groups of the phase is connected in series with the other subgroups of the remaining p groups of the phase, and the beginnings and ends of the branches form clamps of the beginnings and ends of the phases connected into a star or a triangle, with additional translations from the midpoints of the branches of each phase, where p is the winding pole for the first harmonic field, i 1,2, ..., k is the coil number in the group, with V / 2 when k is an even number and with k + 1, - Shch5d jj odd number. FIG. 1 shows the scheme of the proposed winding with p 1 and k 3; in fig. 2 and 3 - stars and EMF winding diagrams for polarity р 1 and Зр 3; in fig. 4 - scheme and integral curves of the NA of the proposed winding with .. The winding is made three-phase,: two-layer and contains 6p - 6 coils groups with numbers from 1 to 6 with k 3 equal-spin concentric coils in each With steps i 3k + 1 - 2; 10 - 2 1 8, 6, 4, where i 1, 2,3 are the numbers of coils in the group. The coils of each group are connected in two subgroups, one of which k - 1 contains the coil starting from the outer coil, and the other - the middle coil and the inner coil. In branches x, phases C1-C4 are connected in series: one subgroup of group 1 with another subgroup of group 4. The beginnings and the ends of the branches form the clamps of phases C1 and C4 and the additional terminals 01 and 04 are made from the middle points of the branches. Similarly, the other phases C2-C5, SZ-Sat from the coils of groups 3, 6 and 5, 2 with additional pins 02-05 and 03-06 are also completed. Ka figs, 2 and 3 to the EMF vectors of the first subgroups. The numbers of the groups are assigned to the vectors of the second subgroups — the same numbers with a prime. For the polarity p (Fig. 2), the EMF vectors of the subgroups of each group coincide in phase and their values are proportional to the shortening coefficients Cyrus 0.985 and Cr 0.866 + 0.643. On additional outputs, a field with I K) p - Kchg1 induces an emf of E CR of a CR of q q, p - 0.21 Efr, where is an emf of a phase -ot field with pole power p. If the brother is TS-1 2, then Ep 0.48, with Chur it is Ejb 0. For polarity Zp (Fig. 3), the vector EMF of the subgroups of each group are equal in magnitude and are in the counter 36 (for example, vectors 1 and l) , so Kc, n -0,866 and KL. 0 + 0.866. Thus, the EMF vectors of the first and second subgroups of each group

.пы дл полюсности Зр в цепи между 01 и 04 суммируютс , т.е. по отношению к дополнительным вьгоодам обмотки вл етс однофазной и имеет полюсность Зр. Из диаграммы фиг.З видно, что на зажимах фаз с; полюсностью р, например, С1-С4, поле с полюсностью Зр ЭДС не наводит, т.е. обмотку можно соедин ть и в треугольник.For the polarity Zp in the circuit between 01 and 04 are summed, i.e. with respect to additional transients, the windings are single phase and have polarity Pp. From the diagram of fig. 3 it can be seen that at the terminals of the phases c; polarity p, for example, C1-C4, a field with polarity Зр emf does not induce, i.e. The winding can also be connected in a triangle.

lKij,p) 1Ку,р1 - условие устранени ЭДС от пол с полюсностью Зр на зажийах С1-С4, .С2-С5, СЗ-Сб, имеющих полюсность р. Приведенные значени шагов катушек обеспечивают выполнение этого услови .lKij, p) 1Ku, p1 is the condition for elimination of emf from the floor with polarity Zr on terminals C1-C4, .С2-С5, СЗ-С, having polarity р. The coil steps listed above ensure that this condition is met.

Итак, на дополнительных выводах 01-04, 02-05, 03-06 навод тс трехфазна Ер и однофазна ЭДС перзового пол . Обмоточные коэффициент ты дл полюсности р и Зр равны Ко8р 0.831 и Ко5,р 0,577. Произведение Кдрр 0,48 характеризует степень использовани меди обмоток фиг.1 и 4.So, on additional conclusions 01-04, 02-05, 03-06, three-phase Ep and single-phase EMF of the per-floor floor are induced. The winding coefficients for the polarity of p and Zp are equal to Co8p 0.831 and Ko5, p 0.577. The product Kdpr 0.48 describes the degree of use of copper windings of figures 1 and 4.

По сравнению с известной обмоткой , имеюшей р 2,2 36, шаги катушек 8 и 6, Ковэр « X 0,244 0,215,-в предлагаемой обмотке в 0,48 .: 0,215 2,23 раза лучше использовани меди. Кроме того , она значительно проще и техно ,логичнее в изготовлении, надежнее в работе, имеет лучшие формы кривых НС и за счет возможности соединени в треугольник, более широкие функциональные возможности. 6,J вой и третьей гармониками пол ч Следовательно , при подключении дополнительных вьшодов через вьтр мительные мосты, соединенные по посто нному току, к обмотке возбуждени ротора, дл возбуждени машины используютс энергии первой и третьей гармоник магнитного пол , что улучшает параметры машины. При выполнении обмотки с k - чет- . ное число ЭДС Ер 0,055, Е шр при К нечетное число ЭДС Е 3 ависит от Например, при величины 2 0,061. Е, k 5 и 2 - Ел 0,36 Е а при с Обмотка (фиг.4) вьптолнена с р 2 V 3 в 2 36 пазах аналогично об1 и имеет 6р 12 катушечмотке фиг. с номерами от 1 до 12. ных групп 1 и в ветв х соеди - Здесь с нены последовательно одни подгруппы первых р 2 трупп фазы (например, фазы С1-С4 с номерами 1 и 4), с другими подгруппами остальных р 2 групп фазы (группы 7 и 10), Верхний р д стрелок (фиг.1 и 4) показывает направление токов при питании обмотки через выводы С1-С4, С2-С5, СЗ-Сб трехфазным током дл момента времени, когда ток в фазе С1-С4 имеет максимальное значение, а нижний р д - при питании обмотки через выводы 01-04, 02-05, 03-06 однофазным током. На фиг.4 построены также интегральные кривые НС с р 2 и Зр 6. Обмотки (фиг.1 и 4) вьтолнены из равновитковых катушек и имеют полное и равномерное заполнение паПредлагаемую использовать на Compared with the known winding having p 2.2 36, the steps of coils 8 and 6, Cover X 0.244 0.215, are 0.48 in the proposed winding.: 0.215 2.23 times better than using copper. In addition, it is much simpler and techno, more logical to manufacture, more reliable in operation, it has better forms of NA curves and due to the possibility of connecting in a triangle, wider functionality. 6, J and the third harmonic of the field. Therefore, when additional outputs are connected through solar power bridges connected to DC winding to the excitation winding of the rotor, the first and third harmonics of the magnetic field are used to excite the machine, which improves the machine parameters. When performing winding with k - even. Nominal number of EMF Ep 055, E cr at K odd number of EMF E 3 avisit from For example, with a value of 2 0.061. Е, k 5 and 2 - Ел 0.36 Е and when с The winding (figure 4) is filled with p 2 V 3 in 2 36 slots, similarly about 1 and has 6p 12 coils of FIG. with numbers from 1 to 12. individual groups 1 and in branches x of the Unity - Here, one subgroup of the first p 2 phase groups (for example, C1-C4 phases with numbers 1 and 4) is consecutive, with other subgroups of the other p 2 phase groups ( groups 7 and 10), the upper row of arrows (Figures 1 and 4) shows the direction of the currents when the winding is supplied through the terminals C1-C4, C2-C5, NW-S by three-phase current for the point in time when the current in the phase C1-C4 has the maximum value, and the lower p d - when the winding is supplied through the terminals 01-04, 02-05, 03-06 with a single-phase current. Figure 4 also built the integral curves NS with p 2 and Zr 6. The windings (figures 1 and 4) are made of equal-turn coils and have a full and uniform filling of the parameter.

-м -«m - "

00

Фиг.З 511283366 обмотку можно такженых преобразователей частоты и числа статоре одномашин-фаз. fff2 J Ч5Figs. 511283366 winding can also be equipped with frequency converters and stator numbers of single-machine phases. fff2 J × 5

Claims

COMBINED WINDING OF A SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE, for example, with excitation from the third harmonic of a magnetic field, three-phase, two-layer, containing uniformly distributed coil groups connected in phases' in two parallel branches with additional leads, which differs in that, in order to simplify the design and manufacturing techniques, increasing the use of copper, improving parameters and expanding functionality, the winding contains 6p coil groups with It 2 concentric coils in each with steps 3k + 1 -2,, the coils of each group are connected into two subgroups, one of which contains C neighboring coils, starting from the outer, and the other the rest. coils of the group, in each branch one subgroup of the first p phase groups is connected in series with other subgroups of the remaining p phase groups, with the beginning and the ends of the branches form g clamps of the beginnings and ends of the phases, and the indicated additional conclusions are made I / from the midpoints of the branches of each phase, | _ where p is the pole of the winding for the first harmonic of the field, Ϊ = 1,2, ..., k - the number of the coil in the group, C '= k / 2 V with k - an even number / 2, pr to - an odd number.