Синхронная переменнополюсная машина

 

Союз Советсинк

Социал нс тически к

Республик (и 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (5! )М. Кл. (22)Заявлено 23,01.80 (21) 2872802/24-07

Н 02 К !9/22 с присоединением заявки !Й (ееуаарстеана!! квинтет

СССР (23) Приоритет пе делан нзобретеннй н птпрытнй () УЛК 62! ..313.322 (088. 8) Опубликовано 07. 10. 81. Бюллетень Ме 37

Дата опубликования описаиия 07. 10. 81

В. В. Апсит, М. И. Щукин, В. А. Пугачев, В. Д. Яблуновский, H. И. Леонов и Ю. Г. Ивченко (72) Авторы изобретения

Физико-энергетический институт АН Латвийской---ССР (71) Заявитель (54) СИНХРОННАЯ ПЕРЕИЕНО-ПОЛЮСНАЯ МАШИНА

2р = Zz(mq где m — число фаз;

Изобретение относится к электромашиностроению и касается синхрон- .

Ъ ных переменнополюсных машин повып енной частоты, в частности генераторов переменного тока с когтеобразными полюсами, применяемыми в asтотранспортном электрооборудовании.

Известны трехфазные синхронные генераторы с когтеобразными полюсами и внутренней катушкой возбуждения работающие на пагруэку через .выпрямительный блок. Такие генераторы устанавливаются почти на всех автомобилях и автобусах, выпускаемых отечественной и зарубежной промьппленно — . стью (11.

В известных генераторах число полюсов ротора 2 р и число зубцов якоря Z> в синхронных генераторах свя-, зано соотношением число зубцов якоря на полюс и фазу.

Большинство генераторов, выпускаемых автотракторной промышленностью, имеют двенадцатиполюсный ротор, т.е.

2р = 12. При числе пазов на полюс и фазу q = 1. На якоре имеется 36 зубцов, между которыми укладывается трех. фазная (m =3) якорная обмотка. Эти генераторы имеют хорошие массо-га10 баритные показатели и хорошую форму кривой фазного напряжения. К не" достаткам этих машин следует отнести сложность технологии и процесса автоматической укладки трехфазной

tS распределенной обмотки между 36-ю зубцами якоря. Распределенная обмотка имеет достаточно длинные, пересекающиеся лобовые соединения, что

20 ведет к увеличению расхода меди и потерь в ней, а также к ухудшению теплоотдачи.

Указанные недостатки устранены в разработанном отечественной промьпп871282 ленностью автомобильном генераторе, имеющем 18-ти зубцовый статор, на котором размещена трехфазная зубцовая обмотка. Число пазов на полюс и фазу q в такой машине равно 1/2.

Снижение трудоемкости изготовления (вместо распределенной обмотки применяются зубцовые катушки, причем вдвое уменьшается их число),улучшение условий теплоотдачи, уменьшег ние вылета и длины лобовых частей, за счет чего снижается расход меди и потерь в ней, предопределили широкое применение таких генераторов.

Известны генераторы типа Г-250, устанавливаемые на большинстве автомобилей, выпускаемых отечественной промышленностью 2 .

Эти генераторы имеют массо-габаритные показатели хуже, чем генераторы, у которых q = --1. Это объясняется уменьшением степени использования магнитного потока и снижением обмоточного коэффициента от 1,0 в генераторах с q = 1 до 0,866 в генераторах с q = 1/2. Кроме того, ив-за отсутствия распределения катушек, расположенных на отлельных зубцах с полуоткрытыми или открытыми пазами, генератор с q = !/2 обладает более плохой формой фазного напряжения.

Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей и формы кривой фазного напряжения синхронных переменно-полюсных машин с зубцовыми обмотками.

Указанная цель достигается тем, что катушки каждой фазы располагаются на рядом стоящих зубцах якоря, а общее число зубцов якоря отличается от числа полюсов ротора на количест во ветвей в каждой фазе якорной обмотки е

2р = Z p k (1) электрических градусов.

/km кХ za Т

55 т.е. для трехфазной обмотки получаем фазный угол, равный 60 электрическим градусам, На фиг. 1 изображен продольный раз" рез.синхронной машины с -когтеобразным ротором и внутренней катуш— кой возбуждения; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез.

Машина содержит статор 1 с зубцами якоря 2 и размещенными на них зубцовыми катушками 3 якорной обмотки. Ротор состоит из двух систем. когтеобразных полюсов 4, насаженных на вал 5, катушки 6 возбуждения на цилиндрической втулке 7. Щеточвоконтактный узел 8 показан схематично.

При наличии "k" ветвей число полюсов ротора 2р и число зубцов якоря

2 11 связываются соотношением

5 а для обмотки с одной ветвью в фазе

Якорная обмотка выполняется из катушек, причем катушки, принадлежащие одной фазе, располагаются на нескольких рядом стоящих зубцах якоря. Так для обмотки с k = -I все катушки одной фазы располагаются на Z

Для обмотки с k последовательно или параллельно соединенными ветвя20 ми катушки одной ветви располагаются на рядом стоящих зубцах якоря, об. разующих фазную зону. При этом чере" дование фазных зон по расточке яко- ря — обычное для многофазных обмоток.

25 Электрический угол d между двумя соседними катушками равен

50 при подстановке условия связи между

2р и 7 > (1) или (2) получается рав35

При встречно-последовательном соединении соседних катушек, принадлежащих одной фазе, электрический угол у между ЭДС этих катушек будет

4О равен

КУ

Э = * -7(= †-электрических гра.

2 градусов.

Число катушек в одной ветви каждой

45 фазы Z +, как было отмечено ранее равЧФ но

Следовательно, каждая фазная эона, занимаемая катушками одной ветви каж» дой фазы, образует с cI (в электрических градусах), равный

8712

Обточный коэффициент 1 .обмотки предлагаемой машины определяется известными соотношениями

1 - k kp где k> — коэффициент укорочения, равный

k> = sin Ы, 2 = sin (У/Я +K%(f2 } 10

cos КЯ/Я2,, k Skvl 29m /2 11 8411 Я"/2 f lllKÂill УКД2

Qn УП1ЪЪ

Для коэффициента распределения число зубцов (пазов) в фазной зоне эквивалентно числу пазов на полюс и фазу q в машинах с распределенными обмотками

2я тк

2

g tel экв

При достаточно большом числе зубцов якоря а kp — коэффициент распределения, равный 15

82 6 ками фазы имеет неблагоприятную форму фазного напряжения).

Предлагаемая машина обеспечивает уменьшение высших гармонических в кривой фазного напряжения за счет не" которого укорочения шага и распределения катушек в каждой фазиой зоне. Увеличение обмоточного коэффициента предопреледяет при прочих равных условиях увеличение ЭДС фазы якорной обмотки, и, следовательно, мощности при практически тех же массо-габаритных показателях в целом.

Указанные преимущества выгодно отличают предлагаемую машину от указанного прототипа и приближают по своим технико-зкономическим показателям электрическую машину с эубцовыми обмотками к синхронным переменнополюсным машинам с распределенными обмотками. При этом в предлагаемой машине сохраняются все преимущестза машин с эубцовыми обмотками— простота и технологичность изготовления.

Формула изобретения г

К4; 51" i

= 0,955 °

Таким образом, обмоточный коэффициент якорной обмотки предлагаемой машины в 0,955/0,866 х 1,10 раза выше, чем в известной машине с cl= 0,5

Следовательно, при прочих равных ус-. ловиях на 10 Х увеличивается ЭДС на выходе обмотки и электромагнитная мощность, отдаваемая машиной. Другим важным преимуществом является наличие распределения катушек каждой фазы в фазной зоне, что обуславливает хорошую форму кривой фаэного напряжения (в машине с q = 0,5 из-за отсутствия распределения между катушСинхронная переменно-полюсная машина с многофазной эубцовой якорной обмоткой в виде отдельных катушек и . когтеобразным ротором, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей и формы кривой фазного напряжения, катушки каждой фазы расположены На рядом стоящих зубцах якоря, а общее число зубцов якоря отличается от числа полюсов ротора на количество

4О ветвей в каждой фазе якорной обмотКИ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Василевский В. И.,Кулеев Ю. А.

4э Автомобильные генераторы. — М., 1971.

2. Барабанов В. Е., Василевский

В. И., Левин С. М. Электрооборудование тракторов и автомобилей.- М., Колос, 1974, с. 86-90.

871282

Составитель Т. Калашникова

Редактор Г. Петрова Техред А. Савка Корректор Н. Стец

8452/27 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4