ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА Российский патент 1995 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе.

Известны трехфазные дробные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые двух-, одно- и одно-двухслойными из равношаговых или концентрических катушек.

Недостаток известных трехфазных дробных обмоток повышенное дифференциальное рассеяние, что ухудшает их электромагнитные параметры, что особенно проявляется в электрических совмещенных машинах переменного тока.

Наиболее близкой к предлагаемой является трехфазная дробная обмотка с полюсностью р= 3 и числом пазов на полюс и фазу q=2,5, выполненная в Z=45 пазах из 6р=18 катушечных групп. Каждая группа содержит две концентрические катушки с шагами по пазам и числами витков У_п=7, 5 и 2 W_k, W_k для нечетных групп, У_п 6, 4 и W_k, W_k для четных групп. Такая обмотка выполнена с тремя параллельными ветвями в фазах и работает одновременно как многофазная короткозамкнутая для полюсности р^I5 и трехфазная для р=3.

Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q=2,5 путем снижения дифференциального рассеяния.

Цель достигается тем, что для трехфазной дробной обмотки статора с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q=2,5, выполненной в Z=15р пазах из К= 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1+3k, 3+3k, 5+3k, содержащей в каждой группе две концентрические катушки с шагами по пазам У_п^I=7, 5 и числами витков 2W_k, W_k для нечетных групп,У_п^I=6, 4 для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2 и 4, 5 и для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на пять пазов относительно предыдущей пары групп, наружная и внутренняя катушки каждой четной группы выполнены с числами витков соответственно (1+х)W_k и (1-х)W_k, а группы каждой фазы соединены последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где р=1, 2, 3, k=0, 1, 2, (2р-1); 2W_k число витков в каждом пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45≅х ≅0,50.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой обмотки при р=3 и Z=45; на фиг. 2 показаны чередования фазных зон обмотки по фиг. 1; на фиг. 3 дан многоугольник МДС обмотки по фиг. 1; на фиг. 4 и 5 то же, что и на фиг. 2 и 3, но для известной двухслойной обмотки.

Обмотка (фиг. 1) выполнена трехфазной с полюсностью р=3 в Z=15р=45 пазах из К=6р=18 катушечных групп с номерами от 1^I до 18^I В фазах С1, С2, С3 группы имеют номера 1+3k для фазы С1, 3+3k для фазы С2, 5+3k для фазы С3, где k= 0, 1, 2,(2р-1)=5. Группы содержат по две концентрические катушки с шагами по пазам и числами витков, равными У_п=7, 5 и 2W_k, W_k для нечетных групп, У_п= 6, 4 и (1+х)W_k, (1-х)W_k для четных групп, где 2W_k число витков в каждом пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45≅х ≅0,50 из условия получения уменьшенного значения дифференциального рассеяния. На фиг. 1 фазы соединены в звезду.

На фиг. 2 показано чередование фазных зон обмотки по фиг. 1 по пазам для одной повторяющейся части обмотки (Z^'=15), где зоны А, В, С соответствуют началам катушечных групп, а зоны Х, У, Z их концам. На фиг. 3 по вспомогательной треугольной сетке построен многоугольник МДС обмотки по фиг. 1 для Z^'= 15 пазов, где вектора токов фазных зон показаны в центре многоугольника. При полюсном делении τ= Z/2p= 45/6= 7,5 коэффициенты укорочения катушек равны sin(π˙7/2˙7,5)=0,9945;sin(π˙5/2˙7,5)=0,8660; sin(π˙6/2˙7,5)=0,9511; sin(4π/2 ˙7,5)=0,7431.

Тогда при х= 0,45 обмоточный коэффициент равен (0,9945˙2+0,8660+0,9511 ˙1,45+0,7431 ˙0,65)/5=0,9286, а средний шаг катушек по пазам У_п.ср.=(7 2+ 5+ 6 1,45+ 4 ˙0,65)/5= 6,06. По фиг. 3 при стороне треугольной сетки, равной единице, по теореме косинусов определяются радиусы пазовых точек: точки 1 и 2 R₂¹= 4²+1²+4=21; точки 3 и 5 R₃²=3²+2²+6=19; точка 4 R₄²=4,45²=19,8025 и тогда квадрат среднего радиуса равен R_g²=(21˙2+19 ˙2+19,8025)/5=19,9605. Квадрат радиуса для основной гармонической МДС равен R²=(Z K_об/р π)²=(45 ˙0,9286/3 π)²= 19,658036 и тогда коэффициент дифференциального рассеяния равен σ_д= [(R_g/R)²-1] 100=1,538% Подобным образом для известной двухслойной обмотки (фиг. 4 и 5) при У_п=6 и К_об=0,9099 определяют σ_д=1,726%
Таким образом, предлагаемая обмотка имеет лучшие электромагнитные параметры по сравнению с известной двухслойной обмоткой и обмоткой по прототипу в 0,9286/0,9099=1,021 раза более высокий Коб и в 1,726/1,538=1,123 раза меньшее дифференциальное рассеяние при практически одинаковом расходе меди (одинаковом среднем шаге катушек по пазам). При х=0,5 имеют У_п.ср=6; К_об= 0,9306 и σ_д= 1,545% при возрастании значения х до х=1 получают У_п.ср=6,2; К_об=0,9514 и σ_д=1,768% т.е. наименьшие значения коэффициента д соответствуют значениям х=0,45-0,50.

Предлагаемая обмотка может применяться на статоре электрических машин переменного тока, а также совмещенных электрических машин с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Ее применение позволяет уменьшить амплитуды высших гармонических МДС, снижая тем самым индуктивные сопротивления рассеяния обмотки и добавочные потери в стали от высших гармонических МДС, а также повышать КПД машины и коэффициент мощности.

Использование: в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: наружная и внутренняя катушки каждой четной группы обмотки статора выполнены с числами витков соответственно (1+x)·W_к и (1-x)·W_к, а группы каждой фазы соединены последовательно, при этом четные группы включены встречно относительно нечетных групп, где p 1, 2, 3, K 0,1, 2 (2p-1); 2·W_к -число витков в каждом пазу, а значение x выбрано из диапазона 0,45≅ x≅ 0,50. 5 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 2,5, выполненная в t 15p пазах с номерами от 1 до Z из K 6p катушечных групп с номерами в фазах первой, второй и третьей соответственно 1 + 3k, 3 + 3k, 5 + 3k, содержащая в каждой группе концентрические катушки с шагами по пазам Y_п 7,5 и числами витков 2 · W_k и W_k для нечетных групп, для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1,2 и 4,5, а для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на пять пазов относительно предыдущей пары групп, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя катушки каждой четной группы выполнены с числами витков соответственно (1 + x)W_k и (1 x)W_k, а группы каждой фазы соединены последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где p 1,2,3, k 0,1,2, (2p 1), 2W_k число витков в каждом пазу, а значение x выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,50.