МНОГОФАЗНАЯ 2P=2-ПОЛЮСНАЯ ОБМОТКА ПРИ Z=54 ПАЗАХ Российский патент 2004 года по МПК H02K3/28 H02K17/14 

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’=m- или m’=2m-зонные двухслойные обмотки переменного тока, выполняемые в z пазах из рm’ катушечных групп с концентрическими катушками при числе q=z/pm’ пазов на полюс и фазу целом или дробном; для дробных обмоток при q=N/d отношение d/m - нецелое и несократимое [Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. Л.: Энергия, 1978, с.402-450].

Наиболее близкой к предлагаемой является m=3-фазная, m’=2m=6-зонная 2р=2-полюсная двухслойная обмотка, выполняемая с q=z/6p=9 в z=54 пазах при из 6р=6 равномерно смещенных катушечных групп.

В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двухслойной симметричной обмотки при 2р=2 полюсах, m=12=m’ фазах и фазных зонах (q=9/2, d=2) с пониженным дифференциальным рассеянием [Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток//Электричество, 1997, №6, с.50-53].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для петлевой 2-слойной 2р=2-полюсной обмотки, выполняемой концентрической в z=54 пазах: при m=12 фазах обмотка содержит 12 катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г с шагами катушек по пазам у_пi=18, 16, 14, 12, 10 для групп нечетных 5-катушечных и y’_пi=17, 15, 13,11 для четных 4-катушечных с началами фаз из начала каждой группы, при этом внутренняя катушка нечетных групп содержит (1-x)w_k витков, а наружная четных групп - (1+x)w_k витков при w_k витках во всех остальных катушках групп, где 2w_k - число витков каждого паза при значении х=0,51.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой двухслойной петлевой обмотки с концентрическими катушками при 2р=2 полюсах, z=54 пазах, m=12=m’ фазах и фазных зонах в последовательности A-A’-Z-Z’-B-B’-X-X’-C-C’-Y-Y’, 12 катушечных группах с номерами от 1Г до 12Г (сверху) и номерами пазов от 1 до z=54 (снизу); на фиг.2 - построение многоугольника МДС обмотки по фиг.1, где в центре показаны векторы симметричной m’=m=12-фазной системы токов фазных зон при их сдвиге на угол α_фз=360°/m’=30°.

В обмотке по фиг.1 при q=z/pm’=9/2 (d=2) группы нечетные содержат по 5 катушек с шагами по пазам y_пi=18, 16, 14, 12, 10 и (1-x)w_k витками во внутренней катушке (y_пi=10), а четные - 4 катушки с y’_пi=17, 15, 13, 11 и (1+х)w_k витками в наружной катушке (y’_пi=17) при 2w_k витках в каждом пазу. ЭДС групп Е_т=ΣЕ_ki больших E_1г и малых E_2г определяются по коэффициентам укорочения катушек К_yi=sin(90°y_пi/τ_п) при полюсном делении τ_п=z/2p=27: E_1г=(3,58782-x0,54951)w_k и E_2г=(2,88493+x0,83549)w_k, тогда обмоточный коэффициент К_об и средний шаг катушек y_п.ср равны - К_об=(Е_1г+Е_2г)/9w_k=0,719195+0,031775, y_п.ср=Σ(y_пiw_ki)/9w_k=14+7x/9, откуда по условию E_1г=E_2г значение x=0,51 и тогда K_об=0,7354 при y_п.ср=14,4.

Пазовые точки i=1...54 многоугольника МДС на фиг.2 построены по направлениям токов фазных зон пазов из фиг.1. Для точек i=1...9 одной повторяющейся части обмотки при МДС одного слоя паза в единицу длины (для x=0), отрезках ..., и радиусах R₅=R₁₄ точек i=5, 14 относительно центра О по теореме косинусов определяются: для и - квадрат среднего радиуса пазовых точек. Тогда коэффициент дифференциального рассеяния σ_д%[(R_д/R)₂-1]100 при радиусе R=zK_oб/рπ=54·0,7192/π для основной гармонической МДС равен σ_д%=0,129 (x=0). При х=0,51 и K_oб=0,7354-σ_д% ≈ 0,11. В сравнении с обмоткой при m=3, m’=6, 2р=2, z=54, q=9, y_п=18, имеющей К_об=0,8275 и σ_д%=0,35, предлагаемая обмотка имеет в 0,35/0,11=3,18 раза меньшее дифференциальное рассеяние при меньшем шаге катушек y_п.ср=14,4<18, что снижает расход обмоточного провода и добавочные потери в стали АД с такой обмоткой.

Таким образом, предлагаемая неравновитковая обмотка при x=0,51 имеет одинаковые ЭДС всех катушечных групп при их равномерном смещении на угол α_фз=30°, т. е. является симметричной m=12-фазной, характеризуется пониженным в 3,18 раза коэффициентом σ_д% дифференциального рассеяния, уменьшенным расходом обмоточного провода. Ее применение в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 12-фазного тока позволяет вдвое снижать фазный ток по сравнению с 3-фазными ППЧ, что снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при возможности упрощения его схемы.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в многофазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты. Техническая задача изобретения состоит в выполнении в z=54 пазах двухслойной 2р=2-полюсной петлевой симметричной обмотки m =12-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом σ_Д дифференциального рассеяния. Сущность изобретения состоит в том, что двухслойная 2р=2-полюсная обмотка, выполняемая петлевой в z=54 пазах с концентрическими катушками катушечных групп. Согласно изобретению, при m=12 фазах содержит 12 равномерно смещенных катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г с шагами их катушек по пазам у_m=18, 16, 14, 12, 10 для групп нечетных 5-катушечных, у′_m=17, 15, 13, 11 для четных 4-катушечных с началами фаз из начала каждой группы. Внутренняя катушка групп нечетных содержит (1-х)w_к витков, а наружная групп четных - (1+x)w_к витков при w_к витках во всех остальных катушках групп, где 2w_к - число витков каждого паза при значении х=0,51. 2 ил.

Многофазная 2р=2-полюсная обмотка при z=54 пазах, выполненная двухслойной петлевой с концентрическими катушками катушечных групп, отличающаяся тем, что при m=12 фазах обмотка содержит 12 равномерно смещенных катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г с шагами их катушек по пазам у_m=18, 16, 14, 12, 10 для групп нечетных 5-катушечных, у′_m=17, 15, 13, 11 для четных 4-катушечных с началами фаз из начала каждой группы, при этом внутренняя катушка групп нечетных содержит (1-х)w_к витков, а наружная групп четных - (1+x)w_к витков при w_к витках во всех остальных катушках, где 2w_к - число витков каждого паза при значении х=0,51.