ДЕВЯТИФАЗНАЯ 2P=2- ПОЛЮСНАЯ ОБМОТКА ПРИ Z=54 ПАЗАХ Российский патент 2004 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ).

Известны петлевые симметричные 2р-полюсные m≥3-фазные, m’=2m-зонные двуслойные обмотки переменного тока, выполняемые в z=2pmq пазах из 2pm катушечных групп при целом числе q=z/2pm пазов на полюс и фазу с концентрическими катушками [1-3].

Наиболее близкой к предлагаемой является m=3-фазная, m’==2m=6-зонная 2р-полюсная двуслойная обмотка, выполняемая при q=z/6p=3 в z=6pq=3 пазах из 6р равномерно смещенных катушечных групп.

В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двуслойной обмотки при 2р=2 полюсах и m=9 фазах с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным дифференциальным рассеянием.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для двуслойной 2р=2-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при числе q=3 пазов на полюс и фазу из 2pm катушечных групп с q концентрическими катушками в каждой: при m=9 фазах, m’=2m=18-фазных зонах обмотка содержит 18 катушечных группе номерами от 1Г до 18Г с шагами катушек по пазам у_пi=20, 18, 16 и их числами витков (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к для каждой группы и в первой фазе соединенены группы 1Г и -10Г, а номера групп каждой последующей фазы чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2w_к - число витков каждого паза и х=0,20, а знак (-) при номере группы означает её встречное включение при последовательном или параллельном соединении групп фазы.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой двуслойной петлевой обмотки с концентрическими катушками при 2р=2 полюсах, z=54 пазах, m=9 фазах, m’=2m=18-фазных зонах в последовательности A-A’-A"-Z-Z’-Z"-B-B’-B’’-X-X’-X"-C-C’-C"-Y-Y’-Y". 18 катушечных группах с номерами от 1Г до 18Г (сверху) и номерами пазов 1 до z=54 (снизу); на фиг.2 - построение многоугольника МДС обмотки по фиг.1, где в центре показаны векторы симметричной m’=2m=18-фазной системы токов фазных зон при их сдвиге на угол α_ф=20°.

Обмоточный коэффициент обмотки определяется по коэффициентам укорочения концентрических катушек К_уi=sin(90°У_пi/τ_п) при полюсном делении τ_п=z/2p=54/2=27 с учетом неравновитковости катушек: К_об=Σ(К_уiw_кi)/qw_к=0,862122+х0,03870, y_п.ср=Σ(у_пiw_кi)/qw_к18+4x/3 (1) при у_пi=20, 18, 16 и числах витков (1+x)w_к для наружной, w_к для средней, (1-x)w_к для внутренней катушек и их среднем шаге у_п.ср.

Пазовые точки i=1...54 многоугольника МДС на фиг.2 построены по направлениям токов фазных зон в пазах (фиг.1). Для точек i=1, 2, 3 одной повторяющейся части обмотки при х=0 МДС одного слоя паза в единицу длины и ас=bс=3 определяются (по теоремам синусов и косинусов): отрезок при a1=1-2=2-3=2b=, радиус точки i=3 относительно центра квадраты радиусов точек и по [2-3]: и (2)

где R - радиус окружности для основной гармонической МДС и σ_Д - коэффициент дифференциального рассеяния.

По (1)-(2) при х=0 - К_об=0,86212, R=54·0,86212/π, R2д

=219,853203 и σ_д=0,117 или в процентах - σ_д%=0,117. Для неравновитковых катушек по фиг.2: (a1)²=(b2)²=(1+x)²+(1-x)²-2(1-x²)cosl20⁰=3+x², тогда и , откуда по условию [3] d(σ_д)dx≡d(R_д/K_об)²/dx=0 определяется оптимальное значение х=x_опт=0,20, при котором σ_д достигает значения σ_д%мин=0,104 (для K_об=0,8699), т.е. при х=0,2 σ_д% снижается в 0,117/0,104=1,13 раза и по (1) у_п.ср=18,267. В сравнении с обмоткой при m=3, m’=6, 2р=2, z=54, q=9, у_п=18, K_oб=0,82746, R2д=203 и σ_д%=0,349 предлагаемая обмотка имеет в 0,349/0,104=3,36 раза меньшее значение σ_д%, что значительно снижает добавочные потери в стали и индуктивное сопротивление фазы АД с такой обмоткой. Применение ее в АД с к.з. ротором при питании от ППЧ 9-фазного тока позволяет втрое снижать фазный ток в сравнении с 3-фазными ППЧ, что снижает стоимость управляемых вентилей при упрощении схемы ППЧ.

Источники информации

1. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. Л.: Энергия, 1978, с.402-450.

2. Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. Элекричество. - 1987, №6, с.50-53.

3. Попов В.И. Оптимизация электромагнитных параметров трехфазных дробных обмоток. Электричество. - 1996, №10, с.8-34.

Изобретение относится к области электротехники и может быть и электромашиностроения, в частности в многофазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты. В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двуслойной 2р-2 полюсной петлевой обмотки m=9-фазной. Технический результат - улучшение гармонического состава МДС и понижение коэффициента σ_д дифференциального рассеяния. Сущность изобретения состоит в следующем. Для двуслойной 2р=2 полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при числе q=z/2pm=3 пазов на полюс и фазу из 2 pm катушечных групп с q концентрическими катушками в каждой: при m=9 фазах и m‘=2m=18-фазных зонах, обмотка содержит 18 катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г с шагами катушек по пазам У_пi=20, 18, 16 и их числами витков (1+х)W_к, W_к, (1-х)W_к для каждой группы. В первой фазе соединены группы 1Г и -10Г, а номера групп каждой последующей фазы чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2w_к - число витков каждого паза и значение х=0,20, а знак (-) перед номером группы означает ее встречное включение при последовательном или параллельном соединении групп фазы. 2 ил.

Девятифазная 2р=2-полюсная обмотка при z=54 пазах, выполненная двуслойной петлевой при числе q=3 пазов на полюс и фазу из 2рm катушечных групп с q концентрическими катушками в каждой, отличающаяся тем, что при m=9 фазах и m'=2m=18 фазных зонах обмотка содержит 18 катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г с шагами катушек по пазам У_пi=20, 18, 16 и их числами витков (1+х)W_к, W_к, (1-х)W_к для каждой группы, в первой фазе соединены группы 1Г и -10Г, а номера групп каждой последующей фазы чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2w_к - число витков каждого паза и значение х=0,20, а знак (-) перед номером группы означает ее встречное включение при последовательном или параллельном соединении групп фазы.