ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q = 0,625) ОБМОТКА ЯКОРЯ Российский патент 1995 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока асинхронных и синхронных.

Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемое двухслойными с дробным числом пазов на полюс и фазу q из равношаговых или концентрических катушек. Недостаток таких обмоток повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с дробными обмотками. Этот недостаток особенно проявляется в многополюсных машинах при значениях q<1.

Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров путем снижения дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q=0,625 с группировкой катушек по ряду 1 1 0 1 1 0 1 0.

На фиг. 1 и 2 изображены чередования по пазам фазных зон трехфазной дробной обмотки с p=4, Z=15 и q=0,625 известной (см. фиг. 1) и предлагаемой (см. фиг. 2); на фиг. 3 и 4 многоугольники МДС обмоток известной (см. фиг. 3) и предлагаемой (см. фиг. 2); на фиг. 5 диаграмма сдвига осей катушечных групп обмотки по фиг. 2; на фиг. 6 деление реального паза по ширине на два элементарных с помощью изоляционных пазовых "коробочек" ПК1 и ПК2.

Обмотка (см. фиг. 1) выполнена двухслойной с полюсностью p=4 в Z=15 пазах с числом пазов на полюс и фазу q=Z/6p=0,625 с фазными зонами A-X, B-Y, C-Z, и зоны A, B, C соответствуют начальным сторонам катушек, а X, Y, Z их конечным сторонам. Такая обмотка имеет группировку катушек 1 1 0 1 1 0 1 0 и формируется по схеме
р
Для предлагаемой обмотки (см. фиг. 2) каждый паз разделен по ширине на два элементарных (см. фиг. 6) и первому из них приписан номер паза, а второму тот же номер, но со штрихом ('). Таким образом, обмотка на фиг. 2 выполнена в Z_э=2 ˙Z30 пазах (элементарных) при эквивалентном числе пазов на полюс и фазу q_э=2q=1,25, имеет группировку катушек по ряду 2 1 1 1, повторяемому 2p/2= 6 раз, содержит 6p=24 группы (с номерами от 1Г до 24Г), соединяемые в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, и с номерами групп в фазах 1Г+3k=1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г, 16Г, 19Г, 22Г, 5Г+3k= 5Г, 8Г, 11Г, 14Г, 17Г, 20Г, 23Г, 2Г; 9Г+3k=9Г, 12Г, 15Г, 18Г, 21Г, 24Г, 3Г, 6Г, где k=0, 1, 2, (2p-1)=7, начала фаз выводятся из начала групп 1Г, 5Г, 9Г, а их концы из начала групп 22Г, 2Г, 6Г. На фиг. 2 группы с номерами 1Г+4k содержат две концентрические катушки с шагами по элементарным пазам y_пэ= 4, 2 и числами витков w_k и (1-x) w_k, а остальные группы содержат одну катушку с y_пэ=3 и числом витков w_k для групп 2Г+4k и 4Г+4k; (1+x)w_k для групп 3Г+4k, где 2w_k число витков элементарного паза, а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,55 и в среднем х=0,5. По фиг. 1 и 2 построены многоугольники МДС (см. фиг. 3 и 4) по вспомогательной треугольной сетке (ее сторона принята за 0,5 единиц длины) и по ним определяется коэффициент дифференциального расстояния σ_д=[(R_д/R)²-] ˙ 100% характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой МДС высших и низших гармонических, где R2Д

R2i квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника, а R=(Z˙ K_об/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом K_об. Для обмотки по фиг. 2 К_об определяется по коэффициентам укорочения катушек К_у=sin( π ˙ y_пэ/2˙ τ_э) с учетом диаграммы сдвига осей групп по фиг. 5, где угол α_э30/q_э и полюсное деление τ_э=3q_э=3,75 (в элементарных пазах): K_об=Е_ф/w_ф=[(0,9945+0,7431 ˙ 0,5) ˙ 2+0,9511x4˙cos(α_э/2)+0,9511˙1,5˙2] /10= 0,9307, где w_ф=10w_k, а средний шаг катушек пo элементарным пазам равен y_пэ,ср=[(4+2˙0,5)x2+3˙4+3˙1,5˙2]/10=3,1. Для известной обмотки (фиг. 1) К_об=0,9514 при y_п=2. По фиг. 3 и 4 определяются для известной обмотки (см. фиг. 1) R²_д=1,8; R=(15 ˙ 0,9514/4π ) и σ_д= 39,567% для предлагаемой обмотки (см. фиг. 2) при х=0,5-R²_д=5,25; R=(30x x0,9307/4 π ) и σ_д6,345%
Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет значительно меньшее дифференциальное рассеяние (в 39,567/6,345=6,24 раза) и форма ее кривой МДС значительно ближе с синусоидальной (что видно из сравнения фиг. 4 и 3). Такая обмотка, применяемая, например, на статоре асинхронной машины с короткозамкнутым ротором позволяет значительно (в ≈ 6 раз) снизить амплитуды высших (и низших) гармонических поля в зазоре и уменьшить тем самым добавочные потери в стали и магнитный шум, повысить КПД машины и уменьшить перегрев ротора, а также уменьшить индуктивное сопротивление рассеяния обмотки и повысить коэффициент мощности. Предлагаемую обмотку рекомендуется применять также в многоскоростных АД в качестве многополюсной (например, 2p= 24) обмотки. Некоторое усложнение ее изготовления компенсируется значительным улучшением параметров обмотки.

Использование: электромашиностроение, обмотка электрической машины переменного тока асинхронной и синхронной. Сущность изобретения: трехфазная дробная (q 0,625) обмотка якоря двуслойная с числом пар полюсов P размещена в Z пазах. Пазы разделены по ширине на два одинаковых элементарных паза. Обмотка содержит 6p катушечных групп с группировкой их по ряду 2111. Группировка катушек повторяется 3 p/2 раза. Группы с номерами 1Г + 4k имеют две концентрические катушки с шагами по элементарным пазам Y_пэ 4,2 и числами витков W_к и (1-X)W_k Остальные группы имеют одну катушку с шагом по элементарным пазам y_пэ и числом витков W_k для групп с номерами 2Г + 4k и 4Г + 4k, (1+X)W_к для групп с номерами 2Г + 4k и 4Г + 4k, (1+X)W_к для групп с номерами 3Г + 4k. Катушечные группы в фазах первой, второй, третьей имеют номера 1Г + 3k, 5Г + 3k, 9Г + 3k и соединяются в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где p≥ 4 кратно четырем, K 0,1. (2p 1), 2W_k число витков элементарного паза, значение X выбирается в пределах 0,45≅ X ≅ 0,55 и в среднем равно X 0,5. 6 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q 0,625) ОБМОТКА ЯКОРЯ с полюсностью p, двуслойная с числом пазов z, отличающаяся тем, что каждый паз разделен по ширине на два одинаковых элементарных паза, обмотка выполнена в z_э 2z элементарных пазах с эквивалентным числом на полюс и фазу j_э 2q, из 6 p катушечных групп с группировкой катушек в них по ряду 2111, повторяемому 3p/2 раза, причем группы с номерами 1Г + 4k содержат две концентрические катушки с шагами по элементарным пазам Y_пэ 4,2 и числами витков W_k и (1 - x)W_k, остальные группы содержат одну катушку с шагом по элементарным пазам Y_пэ 3 и числом витков W_k для групп с номерами 2Г + 4k и 4Г + 4k/1 + X/W_к для групп с номерами 3Г + 4k, катушечные группы в первой, второй, третьей фазах имеют номера соответственно 1Г + 3k, 5Г + 3k, 9Г + 3k и соединяются в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где p≥4, кратно четырем; k 0,1, 2p 1; 2W_к число витков элементарного паза, а значение x выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,55 и в среднем x 0,5.