ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (Q=0,875) ОБМОТКА ЯКОРЯ Российский патент 1995 года по МПК H02K3/12 

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

Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые двухслойными с дробным числом пазов на полюс и фазу q из равношаговых или концентрических катушек [1] 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 [2]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров путем снижения дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q=0,875 с группировкой катушек по ряду 1 1 1 1 1 1 1 0 [3]
На фиг. 1 и 2 изображены чередования фазных зон по пазам трехфазной дробной обмотки с р= 4, Z=21 и q=0,875 известной (фиг. 1) и предлагаемой (фиг. 2); на фиг. 3 многоугольники МДС обмоток известной (внутренней) и предлагаемой (наружный); на фиг. 4 диаграмма сдвига осей катушечных групп обмотки по фиг. 2; на фиг. 5 деление реального паза на два элементарных с помощью пазовых "коробочек" (изоляционных) ПК1 и ПК2.

Обмотка по фиг.1 выполнена двухслойной с полюсностью р=4 в Z=21 пазу с числом пазов на полюс и фазу q=Z/6р=0,875 с фазными зонами А-Х, В-Y, C-Z, где зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушек, а зоны X, Y, Z их конечным сторонам. Число катушечных групп обмотки фиг. 1 равно числу пазов (группы с номерами от 1Г до 21Г). Такая обмотка имеет группировку катушек по ряду 1 1 1 1 1 1 1 0, повторяемому 2р/4=3 раза, и ее формирование поясняется схемой 3:

номера пазов
Для предлагаемой обмотки (фиг. 2) каждый паз разделен на два элементарных паза (фиг. 5) и первому из элементарных пазов приписан номер паза, а второму элементарному пазу тот же номер паза, но со штрихом ('). Таким образом, обмотка фиг. 2 выполнена в Z_э=2 ˙Z=42 элементарных пазах при эквивалентном числе пазов на полюс и фазу q_э=2˙q=1,75 и имеет группировку катушек по ряду 2 2 2 1, повторяемому 3р/2=6 раз. Она содержит 6р=24 группы (с номерами от 1Г до 24Г), соединяемые в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, а группы в фазах I, II, III имеют номера соответственно 1Г+3k, 5Г+3k, 9Г+3г, где k=0, 1, 2, (2р-1)=7, причем начала фаз выводятся из начал групп 1Г, 5Г, ОГ, а их концы из начал групп 22Г, 2Г, 6Г. Обмотка фиг. 2 допускает также соединение в две параллельные ветви, так как группировка для групп от 1Г до 12Г повторяется для группировки групп от 13Г до 24Г. Для предлагаемой обмотки (фиг. 2) группы с номерами 4Г+4k содержат одну катушку с шагом по элементарным пазам у' _пэ=4 и числом витков (1+х) W_к, а остальные группы содержат две концентрические катушки с шагами по элементарным пазам у_пэ=5, 3 и числами витков (1+х)W_к и (1-х)W_к для групп с номерами 1Г+4k и 3Г+4k; (1-х)W_к и (1-х)W_к для групп с номерами 2Г+4k, где 2W_к число витков элементарного паза (за исключением элементарных пазов, зачерненных на фиг. 2, заполненных на 3/4), а значение х выбирается в пределах 0,20≅x≅0,30 и в среднем равно 0,25.

По фиг. 1 и 2 построены многоугольники МДС (фиг. 3) с использованием вспомогательной сетки, сторона которой принята за 0,5 единиц длины, по которым определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д=[(R_д/R)²-1]˙100% характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой МДС высших и низших гармониче- ских, где R2д

R2i квадрат среднего радиуса пазовых точек (i= 1-Z для внутреннего многоугольника), а R=(Z K _об/р π) радиус окружности для основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом К_об. Для обмотки фиг. 2 коэффициент К_об определяется по коэффициентам укорочения катушек К_у= sin( π ˙y_пэ/2τ_э) с учетом диаграммы сдвига осей групп (фиг. 4), где угол α _э=30/q_э, а полюсное деление τ_э=3˙ q_э=5,25 (в элементарных пазах): К_об=Е_ф/W_ф= [(0,9972 ˙ 1,25+0,7818 ˙ 0,75)x x4сos (α _э/2)+(0,9972+0,7818)0,75˙ 2+0,9309x x1,25 ˙ 2]/13,5=12,24536/13,5=0,9071, где W_ф=13,5W_к с учетом неполностью заполненных элементарных пазов (см. фиг.2 ), а средний шаг катушек по элементарным пазам равен У_пэ.ср.=[(5˙ 1,25+ + 3˙ 0,75)4+(5+3)0,75 ˙ 2+4 ˙ 1,25x x2] /13,5= 56/13,5=4,148. Для известной обмотки (фиг. 1) при у_п=2 К_об=sin (π ˙2/2 ˙3 ˙0,875)x xsin (7 ˙90/21)/[7 ˙sin(90/21)]0,8898.

По наружному многоугольнику фиг. 3 определяются R_д²=247,25/28; R=(40,5x x0,9071/4π) и σ_д= 3,318 0; по внутреннему многоугольнику для известной обмотки R= (21˙0,8898/4π), R_д²=19/7 и σ_д=22,772% Таким образом, для предлагаемой обмотки значение σ_д в 22,772/3,318=6,86 раза меньше, чем в известной, что значительно улучшает параметры обмотки и значительно снижает добавочные потери в стали и магнитные шумы машины с такой обмоткой.

Использование: в электромашиностроении, электрических машинах переменного тока. Сущность изобретения: трехфазная дробная (g=0,875) обмотка якоря с полюсностью p обмотка двухслойная размещена в Z пазах. Каждый паз разделен по ширине на два элементарных паза. Число элементарных пазов z_э 2Z. Элементарное число пазов на полюс и фазу q_э=2q. Обмотка имеет 6p катушечных групп. Катушки сгруппированы в группах по ряду 2 2 2 1. Ряд повторяется 3p/2 раза. Группы 4Г + 4k содержат одну катушку с шагом по элементарным пазам y_пэ= 4 и числом витков (1+x)W_к. Остальные группы содержат две концентрические катушки с шагами по пазам y_пэ= 5,3. Группы с номерами 1Г + 4k и 3Г + 4k имеют число витков (1+x)W_к и (1-x)W_к группы 2Г + 4k имеют число витков (1-x)W_к. Катушечные группы первой, второй и третьей фаз соединены в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, 0,2 ≅ x ≅ 0,3. 5 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q=0,875) ОБМОТКА ЯКОРЯ с полюсностью p, двухслойная, расположена в z пазах, отличающаяся тем, что каждый паз разделен по ширине на два одинаковых элементарных паза и обмотка выполнена в z_э 2 z элементарных пазах с эквивалентным числом пазов на полюс и фазу q_э 2 q из 6p катушечных групп с группировкой катушек в них по ряду 2 2 21, повторяемому 3p/2 раза, группы с номерами 4Г + 4к содержат одну катушку с шагом по элементарным пазам y_п.э 4 и числом витков (1 + x)w_к, а остальные группы содержат две концентрические катушки с шагами по пазам y_п.э 5,3 и для групп с номерами 1Г + 4k и 3Г + 4k число витков (1 + x)w_к и (1-x)w_k, для групп с номерами 2Г + 4k число витков (1-x)w_к, причем катушечные группы в фазах первой, второй, третьей имеют номера соответственно 1Г + 3k, 5Г + 3k, 9Г + 3k и соединены в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где p≥ 4 кратно четырем, k 0, 1, 2, (2p 1), w_к число витков катушки, а значение x выбирается в пределах 0,20 ≅ x ≅ 0,3 и в среднем равно x 0,25.