ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (Q=2,125) ОБМОТКА Российский патент 1997 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может применяться на статоре асинхронных и синхронных машин.

Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые с дробным числом пазов на полюс и фазу q двуслойными из катушек равношаговых (равносекционных) и концентрических [1] Недостатки дробных обмоток повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с дробными обмотками.

Катушки в катушечных группах обмоток группируются по рядам, приводимым в [2]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q=2,125 путем повешения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.

На фиг. 1 и 2 изображены чередования по пазам фазных зон трехфазной дробной обмотки с полюсностью p=4 и z=51 пазу (q=2,125) известной (фиг. 1) и предлагаемой (фиг. 2); на фиг. 3 многоугольники МДС обмоток по фиг. 1 (внутренний) и по фиг. 2 (наружный); на фиг. 4 диаграмма сдвига осей катушечных групп обмотки, где угол α = 7,5^°/q
Трехфазная дробная обмотка с числом пазов на полюс и фазу q=z/6p=2,125 при p=4 и z=51 (фиг. 1 и 2) выполняется двуслойной из 6p=24 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г+3к=1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г, 16Г, 19Г, 22Г; 9Г+3к=9Г, 12Г, 15Г, 18Г, 21Г, 24Г, 3Г, 6Г; 17Г+3к=17Г, 20Г, 23Г, 2Г, 5Г, 8Г, 11Г, 14Г, соединяемых в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где к=0,1,2,(2p-1)=7. Начала фаз выводятся из начала групп 1Г, 9Г, 17Г, а их концы из начала групп 22Г, 6Г, 14Г. Фазные зоны на фиг. 1 и 2 обозначены как A-X, B-Y, C-Z и зоны A, B, C соответствуют начальным сторонам групп в пазах, а зоны X, Y, Z их конечным сторонам. Такая обмоткам имеет группировку катушек в катушечных группах по ряду 3 2 2 2 2 2 2 2, повторяемому 3p/4=3 раза [2] При шаге по пазам Y_п=5 обмотка по фиг. 1 имеет обмоточный коэффициент К_об=0,9008. В предлагаемой обмотке катушечные группы выполнены из концентрических катушек и группы с номерами 1Г+8к=1Г, 9Г, 17Г имеют три катушки с шагами по пазам Y_п=7,5,3 и с числами витков W_к, W_к, (1-x)W_к, а остальные группы содержат две катушки с шагами по пазам Y_п=6, 4 и числами витков по W_к, где 2W_к число витков в пазах, за исключением пазов с номерами 3, 6, 20, 23, 37, 40, заполненных обмоткой на 3/4 и зачерненных на фиг. 2, а значение x в среднем равно x=0,5 и выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55. При полюсном делении τ = 3q = 6,375 коэффициенты укорочения катушек обмотки по фиг. 2 равны sin(π•6/2τ) = 0,9957;sin(π•4/2τ) = 0,8336 и тогда при x=0,5 с учетом диаграммы фиг. 4 обмоточный коэффициент предлагаемой обмотки равен где W_ф=16,5W_к число витков в фазе с учетом частично заполненных обмоткой пазов (см. фиг. 2), а средний шаг катушек по пазам равен Y_п.ср=[(7+5+3•0,5) + (6+4)7]/16,5=5,06.

На фиг. 3 построены многоугольники МДС обмоток по фиг. 1 (внутренний, сторона сетки принята за единицу длины) и по фиг. 2 (сторона сетки принята за 0,5 ед. длины), где в центре показаны векторы токов фазных зон. По многоугольникам определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д= [(R_д/R)²-1]•100% , характеризующий численно качество обмотки по уровню содержания в ее кривой МДС высших и низких гармонических, где квадрат среднего радиуса пазовых точек (i=1-z) многоугольника, а R = (Z•K_об/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС. По внутреннему многоугольнику для известной обмотки (фиг. 1) определяются: R2д

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет по сравнению с известной лучшие электромагнитные параметры: меньшее значение дифференциального рассеяния (в 3,869/3,413= 1,134 раза) и несколько большее значение обмоточного коэффициента (в 0,9077/0,9008=1,008 раза) при практически одинаковом среднем шаге катушек по пазам. Применение такой обмотки, например, на статоре асинхронного двигателя с к.з. ротором позволяет уменьшить амплитуды высших гармонических полей в зазоре (в 1,13 раза) и тем самым снизить добавочные потери в стали, перегрев ротора и магнитный шум, повысить КПД машины.

Область использования: асинхронные и синхронные машины. Сущность изобретения: обмотка выполнена с номерами катушечных групп в фазах 1Г+3к, 9Г+3к, 17Г+3к, катушки сгруппированы в катушечные группы по ряду 3 2 2 2 2 2 2 2, группы с номерами 1Г+8к содержат три катушки с шагами по пазам Y_п=7,5,3 и числами витков W_к, W_к, (1-x)W_к, а остальные группы - по две катушки с Y_п=6 и 4 числами витков по W_к, где к=0,1,2 ..., а 0,45≅x≅0,55. Технический результат: уменьшение дифференциального рассеяния и повышение обмоточного коэффициента. 4 ил.

Трехфазная дробная (q=2,125) обмотка с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q=2,125, выполненная двухслойной в Z=51р/4 пазах из 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1Г+3k, 9Г+3k, 17Г+3k, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, а катушки группируются в катушечных группах по ряду 32222222, повторяемому 3р/4 раза, отличающаяся тем, что группы с номерами 1Г+8к содержат три концентрические катушки с шагами по пазам у_п=7, 5, 3 и числами витков W_k, W_k, (1 x)W_k, а остальные группы содержат две концентрические катушки с шагами по пазам у_п=6 и 4 и числами витков по W_k, где р ≥ 4 кратно четырем, k=0,1,2, (2р 1), 2W_k число витков в пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,55 и в среднем равно 0,5.