RU2665686C2

RU2665686C2 - Multipole ring winding

Info

Publication number: RU2665686C2
Application number: RU2017113776A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Коптяев
Original assignee: Евгений Николаевич Коптяев
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-09-04
Also published as: RU2017113776A3; RU2017113776A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, to transformers with a rotating field, and can be used in multipolar transformers with a rotating field and semiconductor converters based on them. Invention is directed to reducing the number of bends of a ring winding by combining groups of coils lying at different poles, to the common section of the ring winding, which is commutated as part of the converter as a unit when the coil groups are serially connected.

EFFECT: technical result is a reduction in the number of switched bends of the ring winding and the semiconductor keys required for this, possibility of using any number of magnetic poles in a transformer with a rotating field, simplifying the assembly technology.

1 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретение. Изобретение относится к электротехнике, а именно - к трансформаторам с вращающимся полем, и может использоваться в многополюсных трансформаторах с вращающимся полем и полупроводниковых преобразователях на их основе.The technical field to which the invention relates. The invention relates to electrical engineering, namely to transformers with a rotating field, and can be used in multipolar transformers with a rotating field and semiconductor converters based on them.

Уровень техники. Из уровня техники известен многофазный трансформатор с вращающимся полем [патент РФ №2115186], содержащий средний витой магнитопровод с пазами на торцевых поверхностях, в которые уложены первичная трехфазная обмотка, и два боковых витых магнитопровода с пазами на торцевых поверхностях, примыкающих к торцам среднего витого магнитопровода с многофазными обмотками.The level of technology. The prior art multi-phase transformer with a rotating field [RF patent No. 2115186], containing a middle twisted magnetic circuit with grooves on the end surfaces, in which the primary three-phase winding is laid, and two side twisted magnetic circuit with grooves on the end surfaces adjacent to the ends of the middle twisted magnetic circuit with multiphase windings.

К недостаткам такого решения можно отнести применение в качестве выходной многофазной многолучевой обмотки, что существенно усложняет технологию изготовления трансформатора с вращающимся магнитным полем, а также применение диаметрального шага обмоток, которое приводит к появлению у трансформатора значительных лобовых частей, что ухудшает массогабариты такого решения и снижает качество выходного напряжения. Основным недостатком является применение трехфазной и многофазной обмоток с большим шагом катушек, что усложняет технологию сборки.The disadvantages of this solution include the use as an output multiphase multipath winding, which significantly complicates the manufacturing technology of a transformer with a rotating magnetic field, as well as the use of a diametrical pitch of the windings, which leads to the appearance of significant frontal parts on the transformer, which worsens the weight and size of such a solution and reduces the quality output voltage. The main disadvantage is the use of three-phase and multiphase windings with large pitch coils, which complicates the assembly technology.

Также известен трансформатор с вращающимся полем [патент РФ №2525298], предназначенный для использования в многофазных полупроводниковых преобразователях, и содержащий наружный кольцевой и внутренний магнитопровод, с уложенными в них трехфазной и кольцевой обмотками. Во внутренний шихтованный магнитопровод уложены трехфазная и кольцевая обмотки с укороченным шагом и дробным числом пазов на полюс и фазу, что позволяет уменьшить массогабаритные характеристики трансформатора.A rotary field transformer is also known [RF patent No. 2525298], intended for use in multiphase semiconductor converters, and containing an outer ring and an inner magnetic circuit, with three-phase and ring windings laid in them. Three-phase and ring windings with a shortened pitch and a fractional number of grooves per pole and phase are laid in the internal lined magnetic circuit, which allows reducing the overall dimensions of the transformer.

К недостаткам такого решения можно отнести использование кольцевой обмотки с укороченным шагом, что усложняет схему соединений катушечных групп обмотки и ведет к удорожанию изготовления трансформатора в целом. Основной же недостаток состоит в том, что при использовании обмоток с одной парой полюсов шаг катушек кольцевой и трехфазной обмоток равен половине числа зубцов магнитопровода, что ведет к соответствующему увеличению вылета лобовых частей катушек и следовательно, к ухудшению массогабаритных показателей.The disadvantages of this solution include the use of a ring winding with a shortened pitch, which complicates the connection scheme of the coil groups of the winding and leads to an increase in the cost of manufacturing the transformer as a whole. The main disadvantage is that when using windings with one pair of poles, the step of the coils of the annular and three-phase windings is equal to half the number of teeth of the magnetic circuit, which leads to a corresponding increase in the departure of the frontal parts of the coils and, consequently, to a deterioration in overall dimensions.

Раскрытие изобретения. Из уровня техники известен трансформатор с вращающимся полем, представляющий собой цилиндрический магнитопровод с пазами, по типу асинхронного двигателя с заторможенным фазным ротором, и нескольких обмоток, которые укладываются в упомянутые пазы. Обмотки выполняются по типу обмоток электрических машин, трехфазная статорного типа машин переменного тока и одна или более кольцевых обмоток якорного типа машин постоянного тока.Disclosure of the invention. The prior art is a transformer with a rotating field, which is a cylindrical magnetic circuit with grooves, as an asynchronous motor with a locked phase rotor, and several windings that fit into the said grooves. The windings are made according to the type of windings of electric machines, the three-phase stator type of AC machines and one or more ring windings of the anchor type of DC machines.

Основная область использования трансформаторов с вращающимся полем - замена трансформаторов с пульсирующими магнитными полями в полупроводниковых статических преобразователях, например в инверторах и выпрямителях. Это позволяет изменить принцип преобразования за счет наличия дополнительной степени свободы в трансформаторах с вращающимся полем, и отказаться от использования широтно-импульсной модуляции, и связанных с ней тепловыделением и излучения радиопомех. В преобразователях на трансформаторе с вращающимся полем произошло изменение силовых схем вторичной обмотки для выпрямителя и первичной обмотки для инвертора (то есть со стороны постоянного тока). Вместо трехфазных обмоток, включенных соединением типа "звезда", стала применяться замкнутая кольцевая обмотка по типу якорных обмоток машин постоянного тока. Такая обмотка позволяет реализовать увеличение числа фаз системы без повышения массы и габаритов трансформатора, за счет увеличения числа секций кольцевой обмотки, и соответственно - количества ее отводов, подключенных к коммутатору.The main field of use for rotating field transformers is the replacement of transformers with pulsating magnetic fields in semiconductor static converters, such as inverters and rectifiers. This allows you to change the principle of conversion due to the presence of an additional degree of freedom in transformers with a rotating field, and to abandon the use of pulse-width modulation, and the associated heat and radiation of radio interference. In converters on a transformer with a rotating field, a change in the power circuits of the secondary winding for the rectifier and the primary winding for the inverter (that is, from the DC side). Instead of the three-phase windings included by the star connection, a closed ring winding of the type of anchor windings of direct current machines began to be used. Such a winding allows you to realize an increase in the number of phases of the system without increasing the mass and dimensions of the transformer, by increasing the number of sections of the annular winding, and accordingly, the number of its taps connected to the switch.

Отводы обмоток трансформатора с вращающимся полем в полупроводниковых преобразователях коммутируются полупроводниковыми ключами (например, транзисторами) в соответствии с заданным алгоритмом коммутации. Таким образом, увеличение числа отводов кольцевой обмотки неизбежно ведет к росту числа коммутирующих полупроводниковых ключей - что увеличивает стоимость и снижает надежность работы преобразователя. В данном случае происходит снижение частоты коммутации отдельного ключа, по сравнению с преобразователями с широтно-импульсной модуляцией и трансформаторами с пульсирующим полем - но увеличивается общее число полупроводниковых ключей, что ограничивает дальнейшее улучшение качества выходного напряжения преобразователя.The taps of the transformer windings with a rotating field in semiconductor converters are switched by semiconductor switches (for example, transistors) in accordance with a given switching algorithm. Thus, an increase in the number of taps of the ring winding inevitably leads to an increase in the number of commuting semiconductor switches - which increases the cost and reduces the reliability of the converter. In this case, there is a decrease in the switching frequency of an individual switch, compared with pulse-width modulation converters and pulsed field transformers - but the total number of semiconductor switches increases, which limits further improvement in the quality of the converter output voltage.

Главное отличие в конструкциях трансформаторов с вращающимся полем заключается в числе пазов магнитопровода и схемах расположения первичной и вторичной обмоток. Вращающееся магнитное поле создается токами, протекающими в первичной обмотке - при этом известные автору случаи промышленного внедрения использовали число полюсов равное двум (2р=2), что соответствует асинхронному двигателю со скоростью вращения 3000 об/мин. В этих решениях трансформатор с вращающимся полем имел кольцевую обмотку, и число полюсов равное двум (2р=2). Мощность трансформаторов не превышала 10 кВт, что относит их трансформаторам малой и средней мощности. Одно из таких решений и было выбрано автором за основной прототип.The main difference in the designs of transformers with a rotating field is the number of grooves in the magnetic circuit and the layout of the primary and secondary windings. A rotating magnetic field is created by currents flowing in the primary winding - in this case, cases of industrial introduction known to the author used a number of poles equal to two (2p = 2), which corresponds to an asynchronous motor with a rotation speed of 3000 rpm. In these solutions, a rotating field transformer had an annular winding, and the number of poles was two (2p = 2). The power of transformers did not exceed 10 kW, which assigns them to transformers of small and medium power. One of these solutions was chosen by the author for the main prototype.

Однако дальнейшее внедрение трансформаторов с вращающимся полем требует повышения единичной мощности трансформатора, и переход на изготовление обмоток из стержней (шин) для больших токов. Основной технологической проблемой в таком случае является соединение пайкой лобовых частей катушек, и выполнение отводов от кольцевой обмотки на коробку внешних подключений. Усложнение технологии сборки обмоток ведет к необходимости уменьшения шага катушек по пазам, и соответственного увеличения числа полюсов. Диаметральный шаг при числе полюсов равном двум (2р=2) в данном случае является технологически нецелесообразным, и требуется переход на число полюсов равное четырем (2р=4). Поэтому для трансформаторов с вращающимся полем на мощность 100 кВт и выше требуется использовать многополюсные трехфазную и кольцевые обмотки, что позволяет уменьшить шаг катушек по пазам, вылет лобовых частей и упростить конструкцию.However, the further introduction of transformers with a rotating field requires increasing the unit power of the transformer, and the transition to the manufacture of windings from rods (tires) for high currents. The main technological problem in this case is the soldering of the frontal parts of the coils, and the implementation of taps from the ring winding to the box of external connections. The increasing complexity of winding assembly technology leads to the need to reduce the pitch of the coils along the grooves, and the corresponding increase in the number of poles. The diametral step with the number of poles equal to two (2p = 2) in this case is technologically impractical, and a transition to the number of poles equal to four (2p = 4) is required. Therefore, for transformers with a rotating field with a power of 100 kW and above, it is required to use multipolar three-phase and ring windings, which allows to reduce the step of the coils along the grooves, the overhang of the frontal parts and simplify the design.

Рассмотрим случай использования трансформатора с вращающимся полем в полупроводниковом преобразователе, тогда трехфазная обмотка подключается к сети переменного тока, а полупроводниковый коммутатор - к кольцевой обмотке. При заданном вращении магнитного поля, создаваемого трехфазной обмоткой, полярность наводимого напряжения в витках кольцевой обмотки зависит от того, магнитный поток какого полюса проходит через них. Таким образом, во всех витках, через которые проходит магнитное поле одного полюса - будет одинаковая полярность напряжения. Главное отличие от якоря машин постоянного тока в том, что обмотки являются неподвижными - а перемещается (вращается) поле, одновременно с которым перемещается диаметральная ось симметрии (диагональ) индуцируемых ЭДС, которая перпендикулярна оси магнитных полюсов.Consider the case of using a transformer with a rotating field in a semiconductor converter, then the three-phase winding is connected to the AC network, and the semiconductor switch is connected to the ring winding. For a given rotation of the magnetic field created by the three-phase winding, the polarity of the induced voltage in the turns of the ring winding depends on the magnetic flux of which pole passes through them. Thus, in all turns through which the magnetic field of one pole passes, there will be the same voltage polarity. The main difference from the anchor of DC machines is that the windings are stationary - and the field moves (rotates), at the same time the diametrical axis of symmetry (diagonal) of the induced EMF moves, which is perpendicular to the axis of the magnetic poles.

На фигуре 1 схематично изображена кольцевая обмотка трансформатора с вращающимся полем, имеющая распределенную пространственную конструкцию и число полюсов равное двум (2р=2). Изображены наведенные ЭДС и токи, образующие две параллельные равноценные ветви, направленных встречно, так что сумма ЭДС равна нулю - именно поэтому при соблюдении требования магнитной симметрии в кольцевых обмотка не возникает уравнительных токов. Проводники кольцевой обмотки, в которых наводятся ЭДС, расположены по обе стороны от диагонали, которая делит их пополам. При вращении магнитного поля, в каждом проводнике наводится переменная ЭДС, а в месте совпадения с диагональю - проходит через ноль, далее меняет знак. Сумма ЭДС в катушках одного полюса примерно одинакова, не меняется во времени и снимается полупроводниковым коммутатором. Выделенные черным отводы обмотки - это текущая диагональ, отводы которой подключены полупроводниковым коммутатором к нагрузке.The figure 1 schematically shows the annular winding of a transformer with a rotating field having a distributed spatial design and the number of poles equal to two (2p = 2). The induced EMF and currents are shown, forming two parallel equivalent branches directed counterclockwise, so that the sum of the EMF is zero - that is why, if the requirements of magnetic symmetry are met in the ring winding, no equalizing currents arise. The conductors of the ring winding, in which the EMF is induced, are located on both sides of the diagonal, which divides them in half. When the magnetic field rotates, an EMF variable is induced in each conductor, and at the place of coincidence with the diagonal it passes through zero, then changes sign. The sum of the EMF in the coils of one pole is approximately the same, does not change in time and is removed by a semiconductor switch. The winding taps highlighted in black are the current diagonal, the taps of which are connected to the load by the semiconductor switch.

На фигуре 2 схематично изображена кольцевая обмотка трансформатора с вращающимся полем, имеющая число полюсов, равное четырем (2р=4). Здесь видно, что полупроводниковым коммутатором подключено 4 отвода кольцевой обмотки одновременно, при этом существует вместо одной - две диагонали, расположенные диаметрально друг к другу. Таким образом, для коммутации кольцевой обмотки при удвоенном числе полюсов потребуется удвоенное количество полупроводниковых ключей коммутатора - учитывая, что качество выходного напряжения (в случае выпрямителя это число пульсаций выходного напряжения за период питающей сети) пропорционально числу отводов обмотки, которое удваивается в этом случае для обеспечения того числа фаз схемы.Figure 2 schematically shows the annular winding of a transformer with a rotating field, having a number of poles equal to four (2p = 4). It can be seen that the semiconductor switch is connected 4 taps of the annular winding at the same time, while there are instead of one - two diagonals located diametrically to each other. Thus, for switching a ring winding with a doubled number of poles, a doubled number of semiconductor switches of the switch will be required - given that the quality of the output voltage (in the case of a rectifier is the number of ripples of the output voltage during the supply network) is proportional to the number of taps of the winding, which doubles in this case to ensure the number of phases of the circuit.

На фигуре 3 изображена принципиальная электрическая схема кольцевой обмотки с коммутатором четырех отводов кольцевой обмотки для случая двух магнитных полюсов (2р=2). На фигуре 4 изображена принципиальная электрическая схема кольцевой обмотки с коммутатором для случая четырех пар полюсов (2р=4). Из приведенных фигур видно, что количество ключей коммутатора удваивается для обеспечения того же числа пульсаций выпрямленного напряжения при четырех полюсах (2р=4). Для случая реверсивного коммутатора изначально требуется в два раза больше полупроводниковых ключей, чем для нереверсивного. Тогда, применение многополюсной кольцевой обмотки с числом полюсов больше двух будет вести к значительному увеличению громоздкости полупроводникового коммутатора, и снижению его надежности - пропорционального увеличению числа ключей.Figure 3 shows a circuit diagram of a ring winding with a switch of four taps of a ring winding for the case of two magnetic poles (2p = 2). The figure 4 shows a circuit diagram of a ring winding with a switch for the case of four pairs of poles (2p = 4). It can be seen from the figures that the number of switch keys doubles to provide the same number of ripples of the rectified voltage at four poles (2p = 4). For the case of a reversible switch, initially twice as many semiconductor switches are required than for a non-reversible switch. Then, the use of a multi-pole ring winding with more than two poles will lead to a significant increase in the bulkiness of the semiconductor switch, and a decrease in its reliability - proportional to the increase in the number of keys.

Предлагаемое решение направлено на уменьшение числа отводов кольцевой обмотки и числа коммутирующих полупроводниковых ключей при использовании многополюсной обмотки (например, число полюсов равное четырем 2р=4) в полупроводниковых преобразователях на базе трансформатора с вращающимся полем. В основу положен тот факт, что конструкция трансформатора с вращающимся магнитным полем обладает полной симметрией магнитной системы и электрических обмоток, а кольцевая обмотка является замкнутой при взаимном равенстве ЭДС секций, лежащих под одним полюсом. Таким образом, возможно объединение групп катушек, лежащих под разными полюсами, в общую секцию кольцевой обмотки, коммутируемую как единое целое при последовательном соединении упомянутых катушечных групп. Для этого достаточно реализовать такое последовательное соединение, когда упомянутые группы катушек двух полюсов будут иметь согласную полярность и равную ЭДС. Подобное соединение будет иметь свойство универсальности -возможно применение как в выпрямителях при питании трехфазной обмотки от сети переменного тока, так и в инверторах - когда упомянутое последовательное соединение групп катушек разных полюсов будет создавать равное симметричное поле магнитных полюсов. Однако последовательное соединение подобных объединенных секций кольцевой обмотки в силу замкнутого характера электрической цепи должно сохранять свойство не только симметрии, но и равенства нулю суммарной ЭДС всех секций - что требует равенства числа витков в группах катушек.The proposed solution is aimed at reducing the number of taps of the ring winding and the number of commuting semiconductor switches when using a multi-pole winding (for example, the number of poles equal to four 2p = 4) in semiconductor converters based on a transformer with a rotating field. It is based on the fact that the design of a transformer with a rotating magnetic field has the full symmetry of the magnetic system and electrical windings, and the ring winding is closed when the EMF of the sections lying under one pole is mutually equal. Thus, it is possible to combine groups of coils lying under different poles into a common section of the annular winding, commutated as a single unit when the above-mentioned coil groups are connected in series. To do this, it is sufficient to realize such a series connection when the aforementioned groups of coils of two poles have a consonant polarity and equal EMF. Such a connection will have the universality property - it can be used both in rectifiers when feeding a three-phase winding from an alternating current main, and in inverters - when the mentioned series connection of groups of coils of different poles will create an equal symmetrical field of magnetic poles. However, the series connection of such combined sections of the ring winding, due to the closed nature of the electric circuit, should preserve the property of not only symmetry, but also the total emf of all sections equal to zero - which requires the equality of the number of turns in the groups of coils.

На фигуре 5 изображена схема обычной двухслойной кольцевой обмотки, имеющей круговую симметрию и 8 отводов, подключаемых к внешнему полупроводниковому коммутатору, что для случая трансформатора с четырьмя магнитными полюсами (2р=4) равноценно числу фаз, равному m=2. Это означает, что число ключей удвоилось по сравнению со случаем трансформатора с двумя магнитными полюсами, при этом по основному параметру - числу пульсаций в режиме выпрямителя, или числу ступеней выходного напряжения для инвертора, оно будет эквивалентно кольцевой обмотке с 4 отводами. Здесь надо оговориться, что количество полупроводниковых ключей в коммутаторе для кольцевых обмоток итак является увеличенным, по сравнению с обмотками типа "звезда" или "треугольник". Это вызвано наличием диагонали кольцевой обмотки, и необходимостью коммутировать два отвода независимо для каждого такта преобразования. Число фаз кольцевой обмотки при этом также в два раза меньше числа ее отводов (для случая двух магнитных полюсов). Увеличение числа магнитных полюсов трансформатора при этом ведет к пропорциональному увеличению числа отводов кольцевых обмоток, без сопутствующего роста числа фаз. Более того, кольцевая обмотка при этом разбивается на секторы, количеством равном числу магнитных полюсов, которые коммутируются раздельно. В случае, например, полупроводникового выпрямителя это потребует применения уравнительных цепей (дросселей) для распределения нагрузки по ветвям цепи.Figure 5 shows a diagram of a conventional two-layer ring winding having circular symmetry and 8 taps connected to an external semiconductor switch, which for a transformer with four magnetic poles (2p = 4) is equivalent to the number of phases equal to m = 2. This means that the number of switches has doubled compared with the case of a transformer with two magnetic poles, while the main parameter - the number of ripples in the rectifier mode, or the number of output voltage steps for the inverter, will be equivalent to a ring winding with 4 taps. Here we must make a reservation that the number of semiconductor switches in the switch for ring windings is therefore increased compared to star or delta windings. This is due to the presence of the diagonal of the ring winding, and the need to commute the two taps independently for each conversion step. The number of phases of the ring winding is also two times less than the number of its taps (for the case of two magnetic poles). An increase in the number of magnetic poles of the transformer leads to a proportional increase in the number of taps of the ring windings, without a concomitant increase in the number of phases. Moreover, the ring winding in this case is divided into sectors equal to the number of magnetic poles, which are switched separately. In the case of, for example, a semiconductor rectifier, this will require the use of equalizing circuits (chokes) to distribute the load along the branches of the circuit.

На фигуре 6 изображена схема соединений катушечных групп кольцевой обмотки, для случая числа магнитных полюсов, равному четырем. Из схемы видно, что кольцевая обмотка имеет всего 4 отвода вместо 8 для обмотки, представленной на фигуре 5. При этом структура трансформатора с вращающимся полем имеет полную круговую симметрию магнитопровода, а кольцевая обмотка является равномерно распределенной по его окружности. Отсюда следует, что представленные схематично на фигуре 6 катушечные группы чередуются, при этом условно выбранное расположение магнитных полюсов обозначено символами "+" и "-". Из схемы видно, что на одну пару полюсов приходится 4 катушечные группы (по 2 группы на полюс), что равноценно схеме с 4 отводами кольцевой обмотки. Катушки, входящие в состав одноименных полюсов (разных пар полюсов), в силу симметрии магнитной системы трансформатора имеют одинаковое значение ЭДС. Таким образом, включение их последовательно и согласно, с объединением в одну секцию предлагаемой многополюсной кольцевой обмотки позволяет уменьшить число отводов при сохранении качества работы. Включение групп катушек последовательно позволяет избавиться от необходимости применения внешних уравнительных цепей на выходе полупроводникового преобразователя, поскольку ток в таком случае будет одинаковым для всех групп катушек.The figure 6 shows the connection diagram of the coil groups of the ring winding, for the case of the number of magnetic poles equal to four. It can be seen from the diagram that the ring winding has only 4 taps instead of 8 for the winding shown in Figure 5. Moreover, the structure of the transformer with a rotating field has full circular symmetry of the magnetic circuit, and the ring winding is uniformly distributed around its circumference. It follows that the coil groups shown schematically in FIG. 6 alternate, while the conditionally selected arrangement of the magnetic poles is indicated by the symbols “+” and “-”. The diagram shows that for one pair of poles there are 4 coil groups (2 groups per pole), which is equivalent to a circuit with 4 taps of the ring winding. The coils that make up the poles of the same name (different pairs of poles), due to the symmetry of the magnetic system of the transformer, have the same EMF value. Thus, the inclusion of them sequentially and in accordance with the combination in one section of the proposed multipolar ring winding can reduce the number of taps while maintaining the quality of work. The inclusion of groups of coils sequentially eliminates the need for external equalizing circuits at the output of the semiconductor converter, since the current in this case will be the same for all groups of coils.

На фигуре 7 изображена схема самой кольцевой многополюсной обмотки для случая четырех магнитных полюсов и 24 пазов магнитопровода. На схеме представлено не только расположение катушек, совпадающее с фигурой 5, но и соединения между катушечными группами. На фигуре 7 отображены также 4 отвода кольцевой многополюсной обмотки, и можно проследить связи между катушечными группами.The figure 7 shows a diagram of the ring annular multipolar winding for the case of four magnetic poles and 24 grooves of the magnetic circuit. The diagram shows not only the arrangement of the coils, which coincides with figure 5, but also the connections between the coil groups. The figure 7 also shows 4 taps of the annular multipolar winding, and you can trace the connection between the coil groups.

Отличие предлагаемого исполнения многополюсной кольцевой обмотки состоит в последовательном соединении групп катушек, лежащих под разными полюсами - с формированием секции обмотки, имеющей общий отвод. При этом суммарное количество отводов многополюсной кольцевой обмотки равняется числу отводов обычной кольцевой обмотки при числе полюсов равном двум, что в результате и обеспечивает возможность получения многополюсной обмотки с уменьшенным шагом катушек по пазам без увеличения числа отводов. Технически, это означает, что при использовании в полупроводниковом преобразователе не требуется увеличения числа полупроводниковых ключей коммутатора и применения мер по выравниванию тока по ветвям обмотки.The difference in the proposed design of a multi-pole ring winding is the series connection of groups of coils lying under different poles - with the formation of a section of the winding having a common tap. In this case, the total number of taps of a multipolar ring winding is equal to the number of taps of a conventional ring winding with a number of poles equal to two, which, as a result, makes it possible to obtain a multi-pole winding with a reduced pitch of coils in grooves without increasing the number of taps. Technically, this means that when used in a semiconductor converter, it is not necessary to increase the number of semiconductor switches of the switch and to apply measures to equalize the current along the branches of the winding.

Заявляемое решение является новым, имеющим следующие принципиальные отличия от прототипа:The claimed solution is new, having the following fundamental differences from the prototype:

- предложено использовать многополюсные обмотки для уменьшения вылета лобовых частей и шага катушек;- It is proposed to use multipolar windings to reduce the departure of the frontal parts and the pitch of the coils;

- использованная схема соединения катушечных групп позволяет сократить число отводов многополюсной кольцевой обмотки;- the used scheme of connecting the coil groups allows you to reduce the number of taps of the multipolar ring winding;

- уменьшается шаг катушек по пазам относительно прототипа, что упрощает технологию сборки по сравнению с диагональным шагом катушек прототипа;- decreases the step of the coils in the grooves relative to the prototype, which simplifies the assembly technology compared to the diagonal step of the coils of the prototype;

- использованное последовательное соединение групп катушек разных полюсов в секции не требует выравнивания распределения токов по ветвям для многополюсной обмотки.- the used serial connection of groups of coils of different poles in the section does not require alignment of the distribution of currents along the branches for a multi-pole winding.

Таким образом, совокупность существенных признаков изобретения приводит к новому техническому результату - уменьшению числа коммутируемых отводов кольцевой обмотки, возможность использования большого числа магнитных полюсов в трансформаторе с вращающимся полем, упрощение технологии сборки.Thus, the set of essential features of the invention leads to a new technical result - reducing the number of switched taps of the ring winding, the possibility of using a large number of magnetic poles in a transformer with a rotating field, simplifying the assembly technology.

Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена схема трансформатора с вращающимся полем при числе магнитных полюсов равном двум. Здесь 1 - магнитопровод, 2 - трехфазная обмотка, 3 - кольцевая обмотка. На фигуре 2 изображена схема трансформатора с вращающимся полем при числе магнитных полюсов равном четырем. Здесь 1 - магнитопровод, 2 - трехфазная обмотка, 3 - кольцевая обмотка. На фигуре 3 изображена принципиальная схема коммутатора кольцевой обмотки при числе магнитных полюсов равном двум. На фигуре 4 изображена принципиальная схема коммутатора кольцевой обмотки при числе магнитных полюсов равном четырем. На фигуре 5 изображена схема обычной кольцевой обмотки для случая трансформатора с четырьмя магнитными полюсами. На фигуре 6 изображена схема последовательности соединений катушечных групп в секциях многополюсной кольцевой обмотки для случая трансформатора с четырьмя магнитными полюсами. На фигуре 7 изображена схема многополюсной кольцевой обмотки для случая трансформатора с четырьмя магнитными полюсами.A brief description of the drawings. The figure 1 shows a diagram of a transformer with a rotating field with the number of magnetic poles equal to two. Here 1 is a magnetic circuit, 2 is a three-phase winding, 3 is an annular winding. The figure 2 shows a diagram of a transformer with a rotating field with the number of magnetic poles equal to four. Here 1 is a magnetic circuit, 2 is a three-phase winding, 3 is an annular winding. The figure 3 shows a schematic diagram of a switch ring winding with the number of magnetic poles equal to two. The figure 4 shows a schematic diagram of a switch ring winding with the number of magnetic poles equal to four. Figure 5 shows a diagram of a conventional ring winding for a transformer with four magnetic poles. Figure 6 shows a sequence diagram of the connections of the coil groups in sections of a multipolar ring winding for the case of a transformer with four magnetic poles. The figure 7 shows a diagram of a multipolar ring winding for the case of a transformer with four magnetic poles.

Claims

A multipolar ring closed winding of a transformer with a rotating magnetic field, having a partition into sections equipped with taps, and characterized in that the coil groups of the said winding related to the same poles are combined into sections with sequential consent switching.