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

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

Известны трехфазные электромашинные обмотки, выполняемые с дробным числом пазов на полюс и фазу двухслойными и одно- и двухслойными из равношаговых или концентрических катушек.

Недостатком известных дробных обмоток является повышенное дифференциальное рассеяние, ухудшающее электромагнитные параметры обмотки, что особенно проявляется в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе.

Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является трехфазная электромашинная обмотка, выполненная двухслойной из К=6р катушечных групп с концентрическими разновитковыми катушками по подобию синусных обмоток.

Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки путем снижения ее дифференциального рассеяния.

Цель достигается тем, что для трехфазной дробной статорной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q=1,5, выполненной двухслойной в Z пазах из К=6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1+3k, 3+3k, 5+3k, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных; причем каждая нечетная группа содержит две катушки, а каждая четная группа одну катушку: шаги катушек по пазам и их числа витков равны y_п=4, 2 и (1+х)w_k, (1-х)w_k для нечетных групп, y_п'=3 и w_k для четных групп, где р=1,2,3, z=9р; k=0,1,2,(2р-1); 2w_k число витков в каждом пазу, а значение их выбирается в пределах 0,65≅х≅0,70.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой обмотки при р=5 и z=9р=45; на фиг. 2 и 3 чередования фазных зон по пазам и многоугольник МДС предлагаемой обмотки; на фиг. 4 и 5 чередования фазных зон по пазам и многоугольник МДС известной двухслойной обмотки при q=1,5 и y_п=4.

Обмотка (фиг.1) выполнена двухслойной с полюсностью р=5 в z=9р=45 пазах из К= 6р= 30 катушечных групп (с номерами от 1 до 30 ) и каждая нечетная группа содержит две катушки с шагами по пазам y_п=4,2 и числами витков (1+х)w_k, (1-х)w_k, а в каждой четной группе одну катушку с y _п=3 и w_k витками, где 2w_k число витков в каждом пазу, а значение х определяется из условия снижения дифференциального рассеяния и выбирается в пределах 0,65≅х≅0,70. На фиг. 1 фазы соединены звездой и начала фаз обозначены как С1, С2, С3, а фазы содержат группы с номерами 1+3k для фазы С1, 3+3k для фазы С2, 5+3k для фазы С3, где k= 0,1,2,(2р-1). Группы каждой фазы соединены последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных.

На фиг.2 и 4 зоны А,В,С соответствуют начальным сторонам катушечных групп в пазах, а зоны х,y,z их конечным сторонам. Чередования фазных зон показаны для одной повторяющейся части обмотки (р1 и z9). Многоугольники МДС (фиг. 3 и 5) построены по вспомогательной треугольной сетке со стороной равной единице длины и по ним определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д, характеризующий процентное содержание высших (и низших) гармонических в кривой МДС обмотки. При полюсном делении τ=z/2р= 45/10=4,5 коэффициенты укорочения катушек равны sin(π˙4/9)= 0,9848; sin(π˙2/9)=0,6428; sin(π˙3/9)= 0,8660. Тогда для предлагаемой обмотки, например, при х= 0,65, получаем К_об= (0,9848˙1,65+ 0,6428˙0,35+0,8660)/3=0,9053 обмоточный коэффициент; y_п.ср= (4˙1,65+2˙0,35+3)/3=3,43 средний шаг катушек по пазам. Для известной двухслойной обмотки (фиг.4) y_п=4 и К_об=0,9452.

По фиг. 5 для известной обмотки определяются: квадраты радиусов пазовых точек R₁²=2²=4 для точки 1; R₂²=2²+1²+2=7 для точек 2 и 3; квадрат среднего радиуса R_g²= (4+7˙2)/3=18/3; квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС R² (z˙К_об/р π )²= (45˙0,9452/5 π)²=7,332173; коэффициент дифференциального рассеяния σ_д[(R_g/R)²- 1] ˙100=4,562%
Подобным образом для предлагаемой обмотки (при х=0,65) по фиг.3 определяются R_g²=7,0075; R²=( 45˙0,9053/5 π)²= 6,726209 и σ_д=4,182%
Таким образом, предлагаемая обмотка имеет по сравнению с известной двухслойной обмоткой меньшее дифференциальное рассеяние (в 4,562/4,182=1,091 раза), а также меньший средний шаг катушек по пазам (в 4/3,43=1,165 раза), но несколько меньший обмоточный коэффициент (в 0,9452/0,9053=1,044), т.е. в целом имеет несколько меньший расход меди. Применение предлагаемой обмотки позволяет снизить амплитуды высших гармонических МДС (примерно на 10%), уменьшая тем самым добавочные потери в стали и увеличивая КПД машины. Применение такой обмотки в совмещенной электрической машине (например, при числах пар полюсов совмещенных полей р1 и р=5 в асинхронном одномашинном преобразователе частоты 50/300 Гц, или 50/60 Гц, или 60/50 Гц) позволяет снизить индуктивные сопротивления рассеяния, повысить коэффициент мощности и КПД.

Использование: в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: шаги катушек по пазам и числа витков выполнены равными y_п= 4,4 и (1+x)·W_к (1-x)·W_к для нечетных групп, y_п=3 и W_к для четных групп, где p 1, 2, 3, Z 9 p; k 0, 1, 2, (2 p 1); 2·W_к число витков в каждом пазу, а значение x выбрано из диапазона 0,65≅x≅ 0,70 5 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 1,5, выполненная двуслойной в Z пазах и K 6p катушечных групп с номерами в фазах первой, второй и третьей групп соответственно 1 + 3K, 3 + 3K, 5 + 3K, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, причем каждая нечетная группа содержит две катушки, а каждая четная группа одну катушку, отличающаяся тем, что шаги катушек по пазам и их число витков равны Y_п 4,2 и (1 + X) · W_к, (1 X) · W_к для нечетных групп, Y_п 3 и W_к для четных групп, где p 1, 2, 3, Z 9p; K 0, 1, 2, (2p 1), 2 · W_к число витков в каждом пазу, а значение X выбрано из диапазона 0,65 ≅ X ≅ 0,70.