ДРОБНАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ОБМОТКА Российский патент 1997 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока.

Известны трехфазные дробные обмотки машин переменного тока, выполняемые двухслойными из равношаговых или концентрических катушек [1] Их недостатком является повышенное дифференциальное рассеяние, увеличивающее индуктивное сопротивление рассеяния, что особенно неблагоприятно при применении дробных обмоток в совмещенных электрических машинах [2]
Наиболее близкой конструктивно к предлагаемой является трехфазная (m=3) обмотка с полюсностью p=2, выполняемая двухслойной из концентрических катушек в Z 45 пазах с q z/2pm 45/(4•3) 3,75 [3]
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q 3,75.

Решение этой задачи достигается тем, что для дробной трехфазной обмотки статора с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 3,75, выполненной из концентрических катушек в Z пазах из 6p катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г+3(к)Г, 5Г+3(к)Г, 9Г+3(к)Г, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, катушки группируются в катушечных группах по ряду 4 4 4 3, повторяемому 3p/2 раза, группы с номерами 4Г+4(к)Г cодержат по три катушки с шагами по пазам Y_п 10, 8, 6, а остальные группы по четыре катушки с Y_п 11, 9, 7, 5; в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны (1+x)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к для групп с номерами 1Г и 3Г, (1-x)W_к, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 2Г, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где p ≥2 четное число; Z 22,5 • p и к 0, 1, 2,(2p-1); 2W_к число витков в пазу, а значение x выбирается в пределах 0,45Е≅xЕ≅0,55.

На фиг. 1 изображены расположения по пазам фазных зон известной обмотки при m 3, p 2, Z 45 и Y_п 9, а на фиг. 2 для предлагаемой обмотки; на фиг. 3 диаграмма сдвига осей катушечных групп, где α=15^°/q; на фиг. 4 многоугольники МДС обмоток известной (внутренний) и предлагаемой (наружной при х 0,5).

Обмотка (фиг. 1 и 2) выполнена двухслойной, трехфазной с полюсностью p 2 в Z 45 пазах из 6p 12 катушечных групп (с номерами от 1Г до 12Г на фиг. 1), которые для фаз первой, второй, третьей имеют номера соответственно 1Г+3(к)Г 1Г, 4Г, 7Г, 10Г; 5Г+3(к)Г 5Г, 8Г, 11Г, 2Г; 9Г+3(к)Г 9Г, 12Г, 3Г, 6Г, где к 0, 1, 2,(2p-1 3). Группы соединяются в фазах последовательно по обычной схеме при встречном включении четных групп относительно нечетных; зажимы начал фаз выводятся из начал групп 1Г, 5Г, 9Г, а их концы из начал групп 10Г, 2Г, 6Г. Катушки группируются в катушечных по ряду 4 4 4 3, повторяемому 3p/2 3 раза. Группы с номерами 4Г+4(к)Г 4Г, 8Г, 12Г cодержат по три концентрические катушки с шагами по пазам Y_п 10, 8, 6, а остальные группы по четыре катушки с Y_п 11, 9, 7, 5 (фиг. 2); известная обмотка (фиг. 1) имеет средний шаг катушек Y_п 9. В первой группировке катушечных групп (группы с номерами 1Г.4Г) числа витков катушек равны: (1+X)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к для групп 1Г и 3Г; (1-x)W_к, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 2Г; (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется со смещением на четыре группы, где 2W_к число витков в каждом пазу (за исключением пазов с номерами 3, 18, 33, заполненных обмоткой наполовину и зачерненных на фиг. 2), а значение х в среднем равно 0,5 и выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,55.

Коэффициенты укорочения катушек обмотки фиг. 2 при полюсном делении
и тогда с учетом фиг. 3 для предлагаемой обмотки при х 0,5 получаем: ЭДС фазы Е_ф[(0,9994+0,9511)1,5+(0,8290+0,6428)0,5]2•сos α + (0,9994•0,5+0,9511•1,5+0,8290+0,6428•0,5)+(0,9848•1,5- +0,8988 +0,7432•0,5)} •W_к 13,1296•W_к, обмоточный коэффициент K_об Е_ф/W_ф 13,1296/14,5 0,9055, где W_ф
14,5 • W_к число витков в фазе (см. фиг. 2), а средний шаг по пазам катушек равен У_п.ср[(11+9)1,5+(7+5)0,5]•2+(11•0,5+9•1,5+7+5•0,5) + (10•1,5+8+6•0,5)} /14,5= 126,5/14,5 8,72; для известной обмотки (фиг. 1 при х=0 и У_п.ср 9) K_об 0,9084.

Коэффициент дифференциального рассеяния обмотки σ_д=[(R_д/R)²-1]•100, характеризующий ее качество по уровню содержания гармонических (высших и низших) в кривой МДС, определяется по многоугольнику МДС (фиг. 4), построенному по чередованиям фазных зон (фиг. 1 и 2), где квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника МДС, а R=(z•K_об/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС. На фиг. 1 и 2 фазные зоны А, В, С cоответствуют начальным сторонам групп, а Х,Y,Z конечным сторонам. По фиг. 4 для наружного многоугольника (сторона сетки принята за 0,5 единиц) определяются: R2д

=7131/(4•45); R (43,5•0,9055/2π и s_д=0,805%, где Z₃ 43,5 эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов; по внутреннему многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за единицу) для известной обмотки (при х= 0) определяются: R2д=1926/45; R (45•0,9084/2π и s_д=1,117%. Таким образом, по сравнению с известной, обмотка по фиг. 2 имеет меньший шаг катушек (в 9//8,72= 1,032 раза), т.е. меньший расход обмоточного провода, несколько меньший коэффициент К_об (в 0,9084/0,9055=1,003) и значительно меньшее дифференциальное рассеяние σ_д (в 117/0,805 1,39 раза). Поэтому ее применение снижает амплитуды гармонических МДС, уменьшает добавочные потери в стали и магнитный шум, повышает КПД машины.

Дробная трехфазная обмотка относится к обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями. Дробная трехфазная обмотка с полюсностью P и числом пазов на полюс и фазу q = 3,75 выполнена двухслойной из концентрических катушек в Z пазах из 6p катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1Г+3(K)Г, 5Г+3(К)Г, 9Г+3(К)Г, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных. Катушки группируются в катушечных группах по ряду 4 4 4 3, повторяемому 3p/2 раза и группы с номерами 4Г+4(K)Г содержат по три катушки с шагами по пазам Y_п = 10, 8, 6, а остальные группы - по четыре катушки с Y_п = 11, 9, 7, 5, в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны: (1+x)W_к, (1+x)W_к, (I-x)W_к, (I-x)W_к для групп 1Г и 3Г; (1-х)W_к, (I+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 2Г; (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где P ≥ 2 - четное число; Z = 22,5 p; k = 0, 1, 2, ..., (2p-1); 2W_k - число витков в пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45 E ≅ х E ≅ 0,55. Достигаемый технический результат - улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q = 3,75 путем снижения ее дифференциального рассеяния. 4 ил.

Дробная трехфазная обмотка с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 3,75, выполненная двуслойной из концентрических катушек в Z пазах из 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй и третьей соответственно 1Г + 3(к)Г, 5Г + 3(к)Г, 9Г + 3(к)Г, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, катушки группируются в катушечных группах по ряду 4 4 4 3, повторяемому 3р/2 раза, группы с номерами 4Г + (4к)Г содержат по три катушки с шагами по пазам Y_п 10, 8, 6, а остальные группы по четыре катушки с Y_п 11, 9, 7, 5, отличающаяся тем, что в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны (1 + х)W_k, (1 + х)W_k, (1 х)W_k, (1 х)W_k для групп 1Г и 3Г, (1 х)W_k, (1 + х)W_k, (1 х)W_k для группы 2Г, (1 + х)W_k, W_k, (1 х)W_k для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где р ≥ 2 четное число; Z 22,5 • р; k 0, 1, 2, 2р 1; 2 • W_k число витков в пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,55.