Трехфазная полюсопереключающая обмотка двигателя на 1, 2 и 4 пары полюсов

)5 Н 02 К 17/1 ТЕН институт инж анспорта ититут 88,8)во СССР1960.ПЕРЕКЛЮЧАЮЕЛ НА 1,2 И ктромашиеским маенение в со ступенкорости и ения явля- арактерибота ющих электричеользовано созда откозамкс 1,2 и 4 ой обмотвода мехаузочным колесных нов, а так робежных осится кт быть испении длястных корвигателейой статорндля приным нагре приводатрополитеров и. цент улучшение энергеасинхронных двиэлектроприводах с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный заочныйров железнодорожного трковский авиационный инс(54) ТРЕХФАЗНАЯ ПОЛ ЮСОЩАЯ ОБМОТКА ДВИГАТ ЯПАРЫ ПОЛЮСОВ(57) Изобретение относится к эленостроению, а именно к электришинам, и может найти примасинхронных электродвигателяхчатым .регулированием угловойотношении 1:2:4. Целью изобретется улучшение энергетическихстик асинхронных двигателей, ра Изобретение отнским машинам и можев электромашиностротрехфазных трехскоронутых асинхронных дпарами полюсов и однкой, предназначенныхнизмов с .постоянмоментом, в том числпар и экскалаторов меже привода вентилятонасосов,Цель изобретениятических характеристгателей, Работающих 1690101 А 1 в электроприводах с постоянным моментом нагрузки или с вентиляторной нагрузкой. Обмотка выполнена из 12 катушечных групп, по Я катушек в каждой группе (Я = 1, 2, 3,), соединенных в 6 одинаковых частей так, что катушечные группы с номерами 10 и 1 включены последовательно согласно в число А 1, катушечные группы 7 и 4 - в часть А 2, катушечные группы 6 и 9 - в часть В 1, катушечные группы 3 и 12 - в часть В 2, катушечные группы 2 и 5 - в часть С 1, катушечные группы 11 и 8 - в часть С 2, и ри этом ;онцы частей А 1, В 1, С 1 соединены с началами частей А 2, В 2 и С 2 соответственно. Обмотка снабжена 15 выводами из начал частей А 1, В 1 и С 1, концов частей А 2, В 2, С 2, середин всех 6 частей, а также из точек соединения частей А 1 и А 2, В 1 и В 2 и С 1 и С 2. Обмотка соединена по схеме Ь /т/т, управление числом пар полюсов производится с помощью 3 переключателей и 3 выключателей. 2 табл 4 ил. постоянным моментом нагрузки или с вентиляторной нагрузкой.На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемой обмотки; на фиг. 2 - векторные диаграммы катушечных ЭДС обмотки при Я =1 и 2=12; на фиг. 3 - схема-развертка предлагаемой обмотки при 3 = 1, 2 = 12, у = 8 тз/3 = 4; на фиг. 4 - схемы соединения фаз и распределение катушечных групп по фазам и по па раллельным ветвям при различных числах пар полюсов.На схеме (фиг, 1) цифрами 1 - 12 обозначены номера катушечных групп (КГ), входящих в состав 3 частей обмотки, при этомточками обозначены начала катушечных групп, Через Вк 1 и ВкЗ обозначены трехполюсные выключатели, через Вк 2 - двухполюсный выключатель, через П 1, П 2 - трехполюсные переключатели и через ПЗ - двухполюсный переключатель, используемые для управления числом пар полюсов.Через 4 С 1, 1 С 1/2 С 1, 1 С 1/4 С 2, 2 С 4, С 4 С, 4 С 2, 1 С 2/2 С 2, 1 С 2/4 СЗ, 2 С 6, 4 С 5, 4 СЗ, 1 СЗ/2 СЗ, 1 СЗ/4 С 1, 2 С 5, 4 С 6 обозначены 15 выводов обмотки, через А, В, С обозначены зажимы трехфазной сети. Стрелки внизу выключателей и переключателей указывают направление перемещения их подвижных контактов при включении обмотки на указанное рядом со стрелкой число пар полюсов. При указанном на фиг. 1 исходном положении переключателей и разомкнутых выключателей схема подготовлена для включения обмотки на 4 пары полюсов, а включение производится подачей напряжения на зажимы А, В, С,На фиг. 2 цифрами 1 - 12 обозначены номера катушек, к которым относятся соответствующие векторы ЭДС для обмотки, выполненной с Я = 1 и Е = 12,Так как при Я = 1 номера катушек совпадают с номерами катушечных групп, то цифры 1 - 12 на фиг, 2 обозначают и номера катушечных групп. Одним, двумя и тремя штрихами на фиг, 2 обозначены векторы ЭДС катушек (при Я = 1 - катушечных групп), которые включены согласно в схемы фаз А, В, С соответственно, Значками Т, П и Ш обозначены векторы ЭДС катушек, включенных в схемы фаз А, В и С встречно, т.е, обходятся от конца к началу. На Фиг. 3 цифрами 1 - 12 обозначены номера катушек, которые при Б = 1 совпадают с номерами катушечных групп. На фиг. 4 использованы те же обозначения, что и на фиг, 1Из фиг. 2 видно, что предлагаемая обмотка является симметричной, имеет целое число катушек на фазную зону и потому не создает низших пространственных гармоник МДС, При Р 1 = 1 и Рг= обмотка является шестизонной, поэтому она не создает высших четных гармоник МДС, причем ширина фазных зон равна 60, что обеспечивает наибольшее значение обмоточного коэффициента распределения. При Рз = 4 обмотка является трехзонной с фазными зонами шириной 120.Полученное на основании фиг. 2 распределение катушечных групп по фазам для различных чисел пар полюсов приведено в табл. 1,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Знак минус перед номером катушечной группы означает, что она включена встречно катушечным группам с положительным знаком.Представленная на фиг. 1 электрическая схема обеспечивает указанное в табл.1 распределение катушечных групп по Фа. зам, при этом фазы обмотки соединяются: в звезду с одной параллельной ветвью в каждой фазе(схема У) - при Рз =4; в звезду с двумя параллельными ветвями в фазе (схема У ) при Р 2 = 2; в треугольникдвумя2параллельными ветвями (схема О ) - при Р 1=1.Предлагаемая обмотка работает следующим образом.При установке переключателей П 1, П 2, ПЗ в верхнее по схеме фиг. 1 положение и выключенных выключателях Вк 1, Вк 2, ВкЗ выводы 4 С 1, 4 С 2, 4 СЗ соединяются с зажимами трехфазной сети А, В, и С соответственно, выводы 4 С 4, 4 С 5, 4 С 6 объединяются в нулевую точку О, остальные выводы остаются свободными. При этом обмотка соединяется в звезду с одной параллельной ветвью в каждой фазе, как показано на фиг, 4, а катушечные группы распределяются по фазам согласно последнему столбцу табл. 1 (при Р =4).При подаче трехфазного направления на зажимы А, В, С обмотка создает магнитное поле с четырьмя парами полюсов, вращающееся в вертикальном направлении со скоростьюп 1(1) 6011/Рз = 60 50/4 = 750 об/мин.При установке переключателей П 1, П 2, ПЗ в нижнее по схеме фиг. 1) положение и включении выключателя Вк 2 выводы 1 С 1/2 С 1, 1 С 2/ЗСЗ, 1 СЗ/2 С 2 соединяются с зажимами сети А. В, С соответственно, выводы 2 С 4, 2 С 5, 2 С 6 объединяются в нулевую точку 02, выводы 4 С 1 и 4 С 4, 4 С 2 и 4 С 5, 4 СЗ и 4 С 6 соединяются попарно, а остальные выводы свободны, При этом обмотка соединяется в звезду с двумя параллельными ветвями в каждой Фазе,т.е, по схеме У,как это показано на фиг, 4 б, а, а катушечные группы распределяются по фазам согласно третьему столбцу табл. 1 (при Р = 2). При подаче трехфазного напряжения на зажимы А, В, С обмотка создает магнитное поле с двумя парами полюсов, вращающееся в том же направлении, что и в предыдущем случае со скоростьюпр) 6011/Р 2=60 50/2= 1500 об/мин.При установке переключателей П 1 и П 2 в нижнее по схеме фиг. 1) положение, пере 1690101ключателя ПЗ - в верхнее положение, включении выключателей Вк 1 и Вк 2 и выключенном состоянии выключателя Вк 2 выводы 1 С 1/2 С 1, 1 С 2/2 СЗ, 1 СЗ/2 С 2 соединяются с зажимами сети А, В, С, соответственно, выводы 4 С 1, 4 С 4, 1 СЗ/4 С 2, а также 4 С 2, 4 С 5, 1 С 1/4 С 2 и 4 СЗ, 4 С 6, 1 С 2/4 СЗ соединены по три в указанном порядке, а выводы 1 С 1/2 С 1, 2 С 4, а также 1 С 2/2 СЗ, и 1 СЗ/2 С 2, 2 С 5 соединены попарно, При этом обмотка соединяется в треугольник с двумя параллельными ветвями в каждом плече, т.е. по схеме О, как это показано на фиг. 4 в, а катушечные группы распределяются по плечам АВ, ВС и СА так, как указано во втором столбце табл. 1(при Р =1). При подачетрехфазного напряжения на зажимы А, В, С обмотка создает магнитное поле с одной парой полюсов; вращающееся в том же направлении со скоростьюп 1(1) = 60 11/Р 1= 60 50/1 ==3000 об/мин,Тем самым обеспечивается трехступенчатое регулирование угловой скорости двигателя в отношении и :п 1(2):и 1(з) = 4:2:1.Направление вращения магнитного поля при всех трех включениях одинаково. В случае необходимости изменения направления вращения двигателя при любом включении это можно осуществить с помощью переключателя ПЗ путем изменения его положения по сравнению с указанным выше положением.Сравнение полюсопереключаемых обмоток производится по энергетическим характеристикам асинхронного двигателя со сравнительными обмотками при работе в приводах в различными нагрузочными характеристиками, сложности изготовления обмотки, сложности схемы управления, фильтрующим свойствам,Расчет энергетических характеристикпроизводится по следующим формулам:М 1 = М 1/МБ = ВДКоб 11 = 1, 2, 3;Рэм = РФ/РБ = М Рма с/Р 1;КН 1= КН 1/КУБ = М /Р(Рмин)В 3 = В Ьисс/ВудсаГдЕ МБ =- Озр Р 1 СЬКзп) Х 1 2 л х Одоп ВЯд 1 зп(Е, В 8) РБ МБЯнин , Рэм = М011 КМ 1= М/ ЫОстальные обозначения общепринятые.5 10 В табл. 2 приведены сравнительные параметры известных и предлагаемой обмоток,Из табл, 2 видно, что предлагаемая обмотка имеет следующие преимущества перед известной: увеличение минимально допустимого момента двигателя М на 7,2 (от 0,607 до 0,65); увеличение коэффициента мощности двигателя сов р при включении на Р 1-1 и Р 2-2; уменьшение расхода меди благодаря сокращению шага обмотки от 3хз до 8 тз /3По сравнению с известной предлагаемая обмотка обеспечивает увеличение мо мента более чем в 2 раза (от 0,326 до 0,65).Кроме того, по сравнению с известной предлагаемая обмотка обеспечивает увеличение момента двигателя на 3,5 (от 0,6275 до .0,65), увеличение Коб 1 и соз д) при Р 2 = 2, а 20 также упрощение схемы управления.Формула изобретения Трехфазная полюсопереключающая обмотка двигателя на 1, 2 и 4 пары полюсов с целым числом катушек на фазную зону, со стоящая из одинаковых равномерно распределенных катушек, образующих 12 катушечных групп с номерами от 1 до 12, содержащих по Я рядом лежащих последовательно согласно включенных катушек и 30 соединенных в 3 одинаковые части, каждаяиз которых содержит 4 последовательно согласно включенные катушечные группы, с 6 выводами в каждой части от начала части, трех точек соединения катушечных групп и от конца части, с номерами соответственно 4 С 1, 1 С 1/2 С 1, 1 С 1/4 С 2, 2 С 4 и 4 С 4 - в первой части, 4 С 2, 1 С 2/2 СЗ, 1 С 2/4 СЗ, 2 С 6, 4 С 5 - во второй части, 4 СЗ, 1 СЗ/ЗС 2, 1 СЗ/4 С 1, 2 С 5 и 4 С 6 - в третьей части, выводы обмо ток соединены с б коммутационными аппаратами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик асинхронных двигателей, работающих в электроприводах с постоянным моментом нагрузки или с вентиляторной нагрузкой, обмотка выполнена двухслойной сшагом у = Ь гзЗ, и ри этом в первую частьвключены катушечные группы с номерами 10, 1, 7 и 4, во вторую часть включены кату шечные группы с номерами 2, 5, 11 и 8, втретью часть включены катушечные группы с номерами 6, 9, 3 и 12, из 6 коммутационных аппаратов три являются переключателями, а три выключателями, причем первый и вто рой переключатели - трехполюсные, имеют потри группы выводов(первую, вторую и третью) с тремя выводами в каждой группе - первым крайним, средним и вторым крайним, с возможностью замыкания цепи1690101 Таблица 1 между средним и первым крайним или между средним и вторым крайним выводами, третий переключатель двухполюсный, имеет две группы выводов (первую и вторую) с тремя выводами в каждой группе - первым крайним, средним и вторым крайним с возможностью замыкания между средним и вторым крайним выводами, или между средним и первым крайним выводами, первый и третий выключатели - трехполюсные, имеют по три группы выводов(первую, вторую и третью) с двумя выводами в каждой группе - замкнутым и размыкаемым, второй выключатель - двухполюсный, имеет две группы выводов (первую и вторую) с двумя выводами в каждой группе - замкнутым и размыкаемым, причем выводы с номерами 4 С 1, 4 С 2, 4 СЗ от начал трех частей, обмотки соединены с первыми крайними выводами первой, второй и третьей групп второго переключателя соответственно, а также с третьим, первым и вторым правыми выводами первого выключателя соответственно, выводы с номерами 1 С 1/2 С 1, 1 С 2/2 СЗ и 1 СЗ/3 С 2 соединены с первым, вторым и третьим замкнутыми выводами третьего выключателя соответственно, выводы с номерами 1 С 1/4 С 2, 1 С 2/4 СЗ и 1 СЗ/4 С 1 соединены с первым, вторым и третьим замкнутыми выводами первого выключателя соответственно, выводы с номерами 2 С 4, 2 С 5, 2 С 6 соединены с вторыми крайними выводами первой, второй и третьей групп второго переключателя соответственно, а также с первым и вторым левым и вторым размыкаемыми выводами5 второго переключателя соответственно, выводы с номерами 4 С 4, 4 С 5, 4 С 6 от концов , трех частей обмотки соединены с первым, вторым и третьим средними выводами первого переключателя соответственно, пер 10 вый средний вывод второго переключателя, а также первый и второй средние выводы третьего переключателя служэтдля подключения трехфазной сети, первые крайние выводы первой и второй рупп третьего15 переключателя соединены с вторым и третьим средними выводами второго переключателя соответственно, первый и второй крайние выводы первой группы третьего переключателя соединены с вторым и пер 20 вым крайними выводами второй группы того же переключателя соответственно, первые крайние выводы первой, второй и третьей групп второго переключателя соединены с вторыми крайними выводами первой, вто 25 рой и третьей групп первого переключателя соответственно, первые крайние выводы первой, второй и третьей групп первого переключателя соединены вместе, размыкаемые выводы второго30 выключателя соединены вместе, где Я" 1, 2 - натуральное число, тз = Е/8, Е - число пазов,во с г й г оа о 4и со ГЧ фг 1 113 1 1 11 11 1.11ф (ч л и Г (О со о Ъ 3в зсв хч хв оой о6 1 в вХ о- - 1 Ф Х О а Ф о о с (3 с нФ а с Х о х3 р 1 с л Ф о ч о Ф 2 Ф Ф Ф в о О Г с в ы с Ф о Х ОХ Ф Х ав Ф с с в Ф с о1- а а с г. О Х х о 3 Ф Ф Хгс ХОХ с ЕФ 10 1 О У Х1690101 Сферою УЯМЭ Составитель А.КецаТехред М,Моргента Реда кт Корректор М.Шароши, Заказ 3822 ТиражВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ ССРаушская наб., 4/5