ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (Q=1,125) ОБМОТКА 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] Недостатки дробных обмоток повышение содержания гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с такими обмотками. Группировка катушек для дробных обмоток определяется по рядам, приводимым в [2]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q 1,125 с группировкой катушек по ряду 2 1 1 1 1 1 1 1, повторяемому 3р/4 раза, путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.

На фиг. 1 3 изображены чередования по пазам фазных зон трехфазной дробной обмотки при p 4 и Z 27 пазах (q 1,125) известной (фиг. 1) и предлагаемой по первому (фиг. 2) и второму (фиг. 3) вариантам; на фиг. 4 6 - многоугольники МДС обмоток по фиг. 1 (фиг. 4), по фиг. 2 (фиг. 5) и по фиг. 3 (фиг. 6); на фиг. 7 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 1,125 выполнена двуслойной с полюсностью p 4 в z 27 пазах (фиг. 1 3) из 6p 24 катушечных групп (группы от 1Г до 24Г) 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, где k 0, 1, 2, (2p 1) 7. Группы в фазах соединяются последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных и начала фаз выводятся из начала групп 1Г, 2Г, 17Г, а их концы из начала групп 22Г, 6Г, 14Г. Катушки в катушечных группах группируются по ряду 2 1 1 1 1 1 1 1, повторяемому 3p/4 3 раза, т.е. группы с номерами 1Г + 8к 1Г, 9Г, 17Г содержат две катушки, а остальные группы одну катушку. Фазные зоны на фиг. 1 3 обозначены как A X, B Y, C Z и зоны A, B, C соответствуют начальным сторонам групп, а X, Y, Z их конечным сторонам. Известная обмотка (фиг. 1) выполнена из разновитковых катушек с их шагом по пазам Y_п 4.

Предлагаемая обмотка (фиг. 2 и 3) содержит в группах с номерами 1Г + 8к две концентрические катушки с шагами по пазам Y_п 5 и 3 и числами витков (1 x)W_к и W_к (фиг. 2), а в остальных группах одну катушку с шагом по пазам Y_п 4 и числом витков (1 + x)W_к для групп с номерами 5Г + 8к 5Г, 13Г, 21Г; W_к для остальных групп, где 2W_к число витков в пазу, а значение x выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55 и в среднем равно x 0, 5. Для обмотки по второму варианту (фиг. 3) группы с номерами 1Г + 8к содержат в катушках по (1 - x)W_к витков и пазы с номерами 2, 5, 11, 14, 20, 23 заполнены обмоткой на 3/4 и показаны зачерченными на фиг. 3. При полюсном делении τ = 3q = 3,375 коэффициенты укорочения катушек по фиг. 2 и 3 равны sin(π•5/2τ) = 0,7274, sin(π•3/2τ) = 0,9848, sin(π•4/2τ) = 0,9580 и обмоточный коэффициент с учетом фиг. 7 для обмотки по фиг. 2 при x 0,5 равен , а средний шаг катушек по пазам равен Y_п.ср [(5•0,5+3)+4• 1,5+4•6]/9 35,5/9 3,94; для обмотки по второму варианту (фиг. 3) - K_об 0,9248 и Y_п.ср 4,0; для известной обмотки (фиг. 1) - К_об 0,9153 при Y_п 4.

По фиг. 1 3 на фиг. 4 6 построены многоугольники МДС (по вспомогательной треугольной сетке со стороной равной 0,5 ед. длины), по которым определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д= [(R_д/R)²-1]100% ,, характеризующий качество обмотки по уровню содержания в ее кривой МДС высших и низших гармонических, где квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника, а R = (Z•K_об/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС. Для известной обмотки (фиг. 1) по фиг. 4 определяются: R2д

Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет лучшие электромагнитные параметры: большее значение К_об (в 0,9281/0,9153 1,014 раза) и значительно меньшее значение σ_д (в 17,79/9,67 1,84 и 17,79/8,848 2,01 раза) при практически одинаковых значениях среднего шага катушек по пазам. Применение предлагаемой обмотки, например, в асинхронных двигателях с к.з. ротором позволяет значительно ( приблизительно в 2 раза) снизить амплитуды высших гармонических полей в зазоре, уменьшить добавочные потери в стали, перегрев ротора и магнитный шум, повысить КПД, а также уменьшить индуктивное сопротивление рассеяния обмотки и повысить коэффициент мощности машины.

Область использования: асинхронные и синхронные машины. Сущность изобретения: обмотка с числом пазов на полюс и фазу q = 1,125 с номерами катушечных групп в фазах 1Г + 3к, 9Г + 3к, 17Г + 3к, группы с номерами 1Г + 8к содержат две концентрические катушки с шагами Y_п=5 и 3 и числом витков (1 - x)W_k и W_k, а остальные группы содержат одну катушку с Y_п = 4 и числом витков (1 + x)W_к для групп с номерами 5Г + 8к, W_к для остальных групп, где k = 0, 1, 2, ..., а 0,45≅x≅ 0,55. Технический результат: уменьшение дифференциального рассеяния и повышение обмоточного коэффициента. 7 ил.

Трехфазная дробная (q=1,125) обмотка с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q= 1,125, выполненная двухслойной в Z=27р/4 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, отличающаяся тем, что группы с номерами 1Г+8k содержат две концентрические катушки с шагами по пазам у_п=5 и 3 и числами витков (1 х)W_k и W_k, а остальные группы содержат одну катушку с шагом по пазам у_п=4 и числом витков (1+х)W_k для групп с номерами 5Г+8k, W_k для остальных групп, где р ≥ 4 кратно четырем, k=0,1,2, (2р-1), а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,55 и в среднем равно 0,5.