Электромашинная совмещенная обмотка статора (ее варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1053224 19) 3/28; Н 02 К 19/ ЕТЕНИ НИЕ В ЕТЕЛ КОМУ А ллн,л :л. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ(71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им,А. А.жданова и Электромашиностроительный завод им.В. И. Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССР382198, кл. Н 02 К 3/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР.313503, кл. Н 02 К 19/36, 1975.3, Авторское свидетельство СССР по заявке2937888/07, 31.12.80 (прототип). (54) ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ СОВМЕЩЕННАЯ ОБМОТКА СТАТОРА (ЕЕ ВАРИАНТЪ) .(57) 1. Электромашинная совмещенная обмотка статора двухслойная трехфазная для полюсности р = 2 с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют два дополнительных зажима для полюсности Зр, содержащая 12 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками, соединенными в каждой группе в две подгруппы, в первой фазе первые подгруппы групп 1, 4, 7, 10 соединены последовательно в фазу одной звезды, вторые. подгруппы тех же групп - в ту же фазу другой звезды, причем подгруппы групп 4 и 10 включены встречно относительно подгрупп групп 1 и 7, а для других фаз номера групп чередуются с интервалом в четыре группы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и изготовления, а также расширения области применения путем выполнения катушек в 27 пазах, группы 1, 5, 9 содержат по три катушки с шагами по пазам у = 7, 5, 3, а остальные группы - по две катушки с у = 6 и 4, причем первая подгруппа содержит наружную катушку, а вторая подгруппа - остальные катушки групп.1053224 51 О 2, Электромашинная совмещенная обмотка статора двухслойная трехфазная для полюсности и = 2 с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют два дополнительных зажима для полюсности Зр, содержащая 12 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками, соединенными в каждой группе в две подгруппы, в первой фазе первые подгруппы групп 1, 4, 7, 10 соединены последовательно в фазу одной звезды, вторые подгруппы тех же групп - в ту же фазу другой звезды, причем подгруппы 4 и 10 включены встречно относительно подгрупп групп 1 и 7, а для других фаз номера групп чередуются с интервалами в четыре группы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и изготовления, а также расширения области применения путем выполнения катушек в 33 пазах, группы 1, 5, 9 содержат по две катушки с шагами по пазам у = 7 и 5, а остальные группы - по три катушки с у = 8, 6, 4, причем первая подгруппа содержит обе катушки для групп 1, 5, 9, наружную катушку для остальных групп, а вторая подгруппа - остальные катушки.3. Электромашинная совмещенная обмотка статора двухслойная трехфазная для полюсности р = 2 с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют два дополнительных зажима для полюсности Зр, содержащая 12 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками, соединенными в каждой группе в две подгруппы, в первой фазе первые подгруппы групп 1, 4, 7, 10 соединены последовательно в фазу одной звезды, вторые подгруппы тех же групп - в ту же фазу другой звезды, причем подгруппы групп 4 и 10 включены встречно относительно подгрупп 1 и 7, а для других фаз номера групп чередуются с интервалом в четыре группы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения Изобретение относится к обмоткам совмещенных электрических машин и может применяться, например, в синхронных машинах с возбуждением от третьей гармоники магнитного поля, в одномашинных преобразователях частоты и числа фаз и др.Известны электромаш инные совмещенные обмотки, выполненные из 12 распределенных катушечных групп, соединенных в фазах в две параллельные ветви, начала которых образуют трехфазные зажимы для конструкции и изготовления, а также расширения области применения путем выполнения катушек в 39 пазах, группы 1, 5, 9 содержат по четыре катушки с шагами по пазам у; = 10 - 2(1 - 1), а остальные группы по трй катушки с у = 9 - 2 ( - 1), первая подгруппа групп 1, 5, 9 содержит наружную и две соседние с ней катушки, а остальных групп - наружную катушку, вторая подгруппа - остальные катушки групп, где1 - 4 - номер катушки в группе.4. Обмотка по п. 3, отличающаяся тем, что числа витков катушек групп 1, 5, 9 равны (0,85 - 0,9) Юк, где Фк - числа витков катушек остальных групп. 5. Электромашинная совмещенная обмотка статора двухслойная трехфазная для полюсности р = 2 с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют два дополнительных зажима для полюсности Зр, содержащая 12 распределенных катушечных групп с концентрическими катушками, соединенными в каждой группе в две подгруппы, в первой фазе первые подгруппы групп 1, 4, 7, О соединены последовательно в фазу одной звезды, вторые подгруппы тех же групп - в ту же фазу другой звезды, причем подгруппы групп 4 и 1 О включены встречно относительно подгрупп групп 1 и 7, а для других фаз номера групп чередуются с интервалом в четыре группы, отличающаяся тем, что, с целью упрошения конструкции и изготовления, а также расширения области применения путем выполнения катушек в 51 пазу, группы содержат по четыре катушки с шагами по пазам у; =1 - 2 ( - 1) для групп 1, 5, 9 и с у, = 12 - 2 ( - 1) для остальных групп, причем первая подгруппа содержит наружную катушку для групп 1, 5, 9, наружную и соседнюю с ней для остальных групп, а вторая подгруппа - , остальные катушки групп, где= 1 - 4 - номер катушки в группе..подюсности р, а концы подключены к двум дополнительным выводам для полюсности бр 1,Однако такие обмотки имеют ограниченное применение.Известна трехфазная совмещенная обмотка синхронной машины с возбуждением от третьей гармоники поля, выполненная из распределенных катушек, соединенных в фазах в две параллельные ветви, начала которых образуют трехфазные зажимы дляполюсности р,а концы подключены к двумдополнительным выводам для полюсностиЗр, причем ветви фазы выполнены из катушек с различными шагами и числами витков так, что произведения их обмоточныхкоэффициентов на числа витков для полюсности р равны 12.Недостатки такой обмотки - сложностьконструкции и изготовления из-за неравномерного распределения разношаговых иразновитковых катушек, а также низкоеиспользование меди из-за малого обмоточного коэффициента дляполюсности Зр и др,Известна также электромашинная сов-,мещенная обмотка, выполненная в 39 пазахиз 12 распределенных катушечных групп сконцентрическими катушками, соединеннымив фазах в две параллельные ветви, началакоторых образуют трехфазные зажимы дляполюсности р, а концы подключены к двумдополнительным выводам для полюсностиЗр, группы которой с номерами 1, 5, 9 являются началами фаз и содержат по четырекатушки с шагами по пазам у; = 10 - 2(1 - 1)а остальные группы - по три катушки су; = 9 - 2(1 - 1), катушки каждой группысоединены в подгруппы и первая подгруппагрупп 1, 5, 9 содержит наружную и соседнюю с ней катушки, а других групп - наружную катушку, вторая подгруппа - остальные катушки групп, причем в однойветви соединены последовательно первыеподгруппы и в другой ветви - вторые подгруппы соответствующих групп фазы, а числа витков катушек групп различны, гдер = 2 3).Недостатки известной обмотки - сложность конструкции и изготовления из-за различных чисел витков в катушках, а такжеограниченное применение.Цель изобретения - упрощение конструкции и изготовления, расширение применения путем выполнения катушек разновитковыми в 27, ЗЗ, 39, 51 пазах,Цель достигается тем, что в электромашинной совмещенной обмотке статора двухслойной трехфазной для полюсности р = 2с соединением фаз в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют двадополнительных зажима для полюсности Зр,содержащая 12 распределенных катушечныхгрупп с концентрическими катушками, соединенными в каждой группе в две подгруппы, в первой фазе первые подгруппы групп1, 4, 7, 10 соединены последовательно в фазу одной звезды, вторые подгруппы тех жегрупп - в ту же фазу другой звезды, причем подгруппы групп 4 и 10 включены встречно относительно подгрупп групп 1 и 7, а длядругих фаз номера групп чередуются с интервалом в четыре группы, при 27 пазах начальные группы фаз с номерами 1, 5, 9 содержат по три катушки с шагами по пазам у = 7, 5, 3, а остальные группы - по две катушки с у = 6 и 4, причем первая под 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фазы С 1, С 2, СЗ обмотки соединены в две параллельные звезды, нулевые выводы которых образуют два дополнительных зажима для полюсности Зр (зажимы 01 и 02). В первой фазе С 1 первые подгруппы групп 1, 4, 7, 10 соединены последовательно в фазу одной звезды, вторые подгруппы тех же групп - в ту же фазу другой звезды, причем подгруппы групп 4 и 10 включены встречно относительно подгрупп 1 и 7. Другие фазы С 2 и СЗ выполнены аналогично и номера их групп чередуются относительно фазы С 1 с интервалом в 4 и 8 групп: фаза С 2 - групгруппа содержит наружную катушку, а вторая подгруппа - остальные катушки групп.При 33 пазах группы 1, 5, 9 содержат по две катушки с шагами по пазам у = 7 и 5, а остальные группы - по три катушки. с у = 8, 6, 4, причем первая подгруппа содержит обе катушки для групп 1, 5, 9, наружную катушку для остальных групп, а вторая подгруппа - остальные катушки групп.При 39 пазах группы 1, 5, 9 содержат по четыре катушки с шагами по пазам у;1 О - 2 (1 - 1), а остальные группы - по три катушки с у; = 9 - 2 (1 - 1), первая подгруппа групп 1, 5, 9 содержит наружную и две соседние с ней катушки, а остальных групп - наружную катушку, вторая подгруппа - остальные катушки групп, где1 - 4 - номер катушки в группе.Причем числа витков катушек групп 1, 5, 9 равны (0,85 - 0,9)%к, Юк - число витков катушек остальных групп.В 51 пазу группы содержат по четыре катушки с шагами по пазам у = 11 - 2(1 - 1) для групп 1, 5, 9 и с у; = 12 - 2(1 - 1) для остальных групп, причем первая подгруппа содержит наружную катушку для групп 1, 5, 9, наружную и соседнюю с ней катушку для остальных групп, а вторая подгруппа - остальные катушки групп, где 1 = 1 - 4 - номер катушки в группе.На фиг.изображена схема предлагаемой обмотки по первому варианту (27 пазов); на фиг. 2 и 3 - диаграммы сдвига осей групп фазы обмотки для полюсности р = 2 (угол а ) и Зр = 6 (угол ЗФ); на фиг. 4 - 6 - схемы предлагаемой обмотки по второму (33 паза), третьему (39 пазов) и четвертому (51 паз) вариантам соответственно.Обмотка по первому варианту (фиг. 1) выполнена двухслойной трехфазной для полюсности р = 2 в 27 пазах и содержит 12 распределенных катушечных групп 1 - 12 с концентрическими катушками. Группы 1, 5, 9 содержат по три катушки с шагами по пазам у = 5, 5, 3, а остальные группы - по две катушки с у = 6 и 4, Катушки каждой группы соединены последовательно в две подгруппы, первая подгруппа содержит наружную катушку, а вторая подгруппа остальные катушки групп.5пы 5, 8, 1, 2; фаза СЗ - группы 9, 12,3, 6.Н диаграммах (фиг. 2 и 3) показаны углы сдвига осей групп одной фазы (С 1) обмотки (группы 1, 4, 7, 10) для полюсностир = 2 (фиг. 2) и Зр = 6 (фиг, 3), где при27 пазах а = 6,67 и 3 ас = 20.ЭДС подгрупп пропорциональны коэффициентам укорочения их катушек и ЭДСфаз параллельных звезд для полюсностир = 2 с учетом сдвига осей групп (фиг. 2)равны: для фазы одной звезды Е, = 0,998++0985 (1 + 2 соз а) = 3,94; для фазы другой звезды Е = - 0,918 + 0,643 + 0,82 ХХ (1 + 2 соз ж) = 3,956, т. е. они практически равны и поэтому на дополнительныхвыводах 01 и 02 поле с полюсностью р = 2практически не наводит ЭДС. Для полюсности Зр = 6 ЭДС относительно выводов 01 -02 определяется аналогично с учетом коэффициентов укорочения катушек и сдвигаосей групп (фиг. 3) для полюсности Зр . = 6.Обмоточные коэффициенты обмотки (фиг. 1)для полюсности р = 2 Кобр = 0,877; дляЗР = 6 Кобзр = 0,544.Для обмоток, указанных на фиг. 4 - 6,обозначения те же и соединения подгрупптакие же, как и для обмоток, указанных нафиг. 1.Для обмотки по второму варианту в 33пазах (фиг. 4) группы 1, 5, 9 содержат подве катушки с у = 7 и 5, остальные группы -по три катушки с у = 8, 6, 4. Первая подгруппа групп 1, 5, 9 содержит обе катушки,для .остальных групп - наружную катушку, а вторая подгруппа - остальные катушки групп. Здесь, аналогично обмотке (фиг. 1)5,4545 и 3 с( = 16,37 (фиг. 2 и 3);Е - = 0,972 + 0,815 + 0,999 (1+2 созсС)= 4,775; Е = - (0,91 + 0,69)(1+2 соза)4,785, т, е. эти ЭДС практически равны.Для обмотки (фиг, 4) Кобр = 0,869 и Кобар=0,432,Для обмотки по третьему варианту в 39пазах (фиг. 5) группы 1, 5, 9 содержат почетыре катушки с у = 10 - 2 (1 - 1) = 10,8, 6, 4, а остальные группы - по три катушки с у; = 9 - 2(1 - 1)=9, 7, 5, где1 - 4 - номер катушки в группе. Перваяподгруппа групп 1, 5, 9 содержит наружнуюи две соседние с ней катушки, а остальныхгрупп -- наружную катушку, вторая подгруппа - остальные катушки групп. Здесь 10532246й = 4,615 и ЗЖ = 13,845 (фиг. 2 и 3);Е = - (0,999+ 0,961 + 0,823) (Юх - х) ++ 0,993 (1 + 2 соза)%и; Е = 0,601 (Фк -- х) + (0,903 + 0,721) (1 + 2 соза%к,где (Юи - х) - число витков катушек групп5 1, 5, 9, а % - число витков катушек остальных групп. Из условия равенства этих ЭДСнаходим (Ък - х) = 0;867%в, т. е. числавитков катушек групп 1, 5, 9 следует брать= 0,864 и Кобзр = 0,484.Для обмотки по четвертому варианту в51 пазу (фиг. 6) группы содержат по четырекатушки с у; = 11 - 2(1 - 1) = 11, 9, 7, 5для групп 1, 5, 9 и с у, = 12 - 2(1 - 1)12, 10, 8, 6 для остальных групп, где15 1 = 1 - 4 - номер катушки в группе. Первая подгруппа содержит наружную катушку для групп 1, 5, 9, наружную и соседнююс ней для остальных групп, а вторая подгруппа - остальные катушки групп. Здесьа = 3,53 и За = 10,59 (фиг, 2 и 3);20 Е = - 0977. + (0996 + 0,943) (1 + 2 соза)=6,87; Е = - 0,896 + 0,759 + 0,578 ++ (0,834 + 0,674)(1 + 2 соз се) = 6,750,Для обмотки (фиг. 6) Кобр = 0 846 иКобзр, = 0,589,На фиг. 1, 4, 5 и 6 стрелками показанынаправления токов: верхний ряд - при питании обмотки через выводы С 1, С 2, СЗтрехфазным током (полюсность р = 2), анижний ряд - при питании обмотки черездополнительные выводы 01 - 02 однофаз 3 О ным током (полюсность Зр = 6),Поле с полюсностью Зр = 6 на выводахС 1, С 2, СЗ ЭДС не наводит в силу симметрии фаз.Таким образом, обмотка эквивалентнадвум независимым обмоткам; трехфазной35 для полюсности р = 2 и однофазной для полюсности Зр = 6. По отношению к дополнительным выводам 01 - 02 ее можно использовать на переменном или постоянном токе.Обмотка имеет разновитковые катушки вгруппах, что упрощает конструкцию и изготовление обмотки по сравнению с известной.Предлагаемую обмотку можно применятьнапример, на статоре синхронных машин ссистемой возбуждения от третьей гармони 45 ки поля, в одномашинных преобразователяхчастоты и числа фаз и других типах совмещенных электрических машин.1053224 ггХ ю г г Ю 77 г г гх г 7 г У ю Составитель А Кецарис Редактор О. Черниченко Техред И. Верес Корректор О. Билак Заказ 8896/53 Тираж 687 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4