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

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

Известны трехфазные обмотки машин переменного тока, выполняемые двуслойными с дробным числом пазов на полюс и фазу q из равношаговых или концентрических катушек [1] Недостатком таких обмоток является повышенное содержание гармонических МДС, что ухудшает показатели машин. Группировка катушек в катушечных группах дробных обмоток определяется по рядам, приводимым в [2]
Наиболее близкой конструктивно к предлагаемой является трехфазная дробная обмотка с полюсностью p 2, выполненная двуслойной из концентрических катушек в z 51 пазу [3]
Цель изобретения снижение дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q 4,25, имеющей группировку катушек в катушечных группах по ряду 4 4 4 5.

На фиг. 1 3 изображены чередования по пазам фазных зон обмоток при p 2 и z 51 известной (фиг. 1) и предлагаемой по первому (фиг. 2) и второму (фиг. 3) вариантам; на фиг. 4 5 многоугольники МДС обмоток известной (внутренний на фиг. 4), предлагаемой по первому (наружный на фиг. 4) и второму (фиг. 5) вариантам; на фиг. 6 диаграмма сдвига осей катушечных групп, где α = 15^°/q
Обмотка (фиг. 1-3) выполнена двуслойной, трехфазной с полюсностью p 2 в z 51 пазу (q z/6p 4,25) из 6p 12 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г + 3к 1Г, 4Г, 10Г; 5Г + 3к 5Г, 8Г, 11Г, 2Г; 9Г + 3к 9Г, 12Г, 3Г, 6Г, где к 0, 1, 2, (2p 1). Группы в фазах соединяются последовательно 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. Фазные зоны обозначены как A-X, B-Y, C-Z, где зоны A, B, C соответствуют начальным сторонам групп, а зоны X, Y, Z их конечным сторонам. По фиг. 2 и 3 группы с номерами 4Г + 4к 4Г, 8Г, 12Г содержат пять концентрических катушек с шагами по пазам 13, 11, 9, 7, 5, а остальные группы четыре катушки с Y_п 12, 10, 8, 6; для известной обмотки по фиг. 1 Y_п 10. Для обмотки по фиг. 2 в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны: (1+x)W_к, W_к, W_к, (1-x)W_к для групп 1Г, 2Г, 3Г; (1-x)W_к, (1+x)W_к, 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 2W_к число витков паза (за исключением пазов с номерами 10, 12, 27, 29, 44, 46, заполненных обмоткой на 3/4 и показанных на фиг. 2 зачерненными), а значение x выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55 и в среднем равно x 0,5. Для обмотки по фиг. 3 числа витков катушек равны: (1+x)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к для групп 1Г, 2Г, 3Г; (1-x)W_к, (1+x)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к для группы 4Г и пазы с номерами 11, 28, 45 заполнены обмоткой наполовину. Многоугольники МДС (фиг. 4 и 5) построены по фиг. 1 3 (с использованием вспомогательной треугольной сетки, сторона которой для наружных многоугольников принята за 0,5 ед. длины, а для внутреннего многоугольника фиг. 4 за единицу длины) и по ним определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д= [(R_д/R)²-1]100% характеризующий процентное содержание высших (и низших) гармонических в кривой МДС обмотки, где - квадрат радиуса, среднего для пазовых точек (i 1-z) многоугольника, а R = (Z•K_об/pπ) - радиус окружности для основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом K_об. При полюсном делении τ = 3q = 12,75 обмоточный коэффициент определяется по коэффициентам укорочения катушек K_y= sin(π•y_п/2τ) с учетом фиг. 6 и для обмотки фиг. 2 равен: 0,9768•1,5 + 0,8952 + 0,7594 + 0,5778•0,5)]/16,5 14,7164/16,5 0,8919, где W_ф 16,5W_к с учетом частично свободных пазов, а средний шаг катушек по фазам равен Y_п.ср 158,5/16,5 9,606; по фиг. 1 для известной обмотки K_об 0,9008 при Y_п 10; по фиг. 3 K_об 0,9060 и Y_п.ср 9,848. По внутреннему многоугольнику фиг. 4 для известной обмотки (фиг. 1) определяются: R2д

= 917/17;R = (51•0,9008/2π) и σ_д= 0,898%; по наружному многоугольнику фиг. 4 для обмотки по фиг. 2 R2д = 844,5/17;R = (49,5•0,8919/2π) где z' 49,5 эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов, и σ_д= 0,616% ;; по фиг. 5 для обмотки по фиг. 3
Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет значительно меньшее значение σ_д (в 0,898/0,616 1,46 раза) при практически том же значении к_об и несколько меньшем значении Y_п.ср..

Предлагаемая обмотка может применяться, например, на статоре асинхронных машин с к.з. ротором и позволяет снизить амплитуды гармонических МДС и тем самым уменьшим добавочное потери в стали и магнитный шум, повысить КПД машины, а также снизить индуктивное сопротивление обмотки и повысить коэффициент мощности.

Область использования: асинхронные и синхронные машины. Сущность изобретения: обмотка с числом пазов на полюс и фазу q = 4,25 выполнена двуслойной концентрической с номерами групп в фазах 1Г + 3к, 5Г + 3к и 9Г + 3к с группировкой катушек b по ряду 4 4 4 5, группы с номерами 4Г + 4к содержат пять катушек с шагами = 13, 11, 9, 7, 5 остальные группы - четыре катушки с Y_п = 12, 10, 8, 6 и числами витков, причем числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны (1+x)W_к, W_к, W_к, (1-x)W_к для групп 1Г, 2Г, 3Г, (1-x)W_к, (1+x)W_к, 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 к = 0, 1, 2, ..., а 0,45≅x≅0,55. Технический результат: уменьшение дифференциального рассеяния и расхода меди. 6 ил.

Дробная трехфазная обмотка якоря с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q=4,25, выполненная двухслойной из концентрических катушек в Z пазах из 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1Г+3k, 5Г+3k, 9Г+3k, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, а катушки группируются в катушечных группах по ряду 4 4 4 5, повторяемому 3р/2 раза, отличающаяся тем, что группы с номерами 4Г+4k содержат пять катушек с шагами по пазам 11, 9, 7, 5, а остальные группы четыре катушки с шагами по пазам у_п=12, 10, 8, 6, причем числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны (1+х)W_k, W_k, W_k, (1 x)W_k для групп 1Г, 2Г, 3Г, (1 х)W_k, (1 + x)W_k, W_k, W_k, (1 x)W_k для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где р ≥ 2 четное число, Z=25,5р, k=0,1,2, (2р 1), а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,55.