Изобретение относится к трехфазным полюсопереключаемым в отношении 2:1 обмоткам (ППО) электрических машин переменного тока и может использоваться на статоре трехфазных двух- и многоскоростных асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором.
Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные ППО с числами полюсов в отношении 2p1/2p2=2/1 со схемами соединения фаз Y/YY или Δ/YY, выполняемые в z пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с q=z/6p2 катушками в каждой при их шаге по пазам уп≈z/2p1 и разделении каждой фазы на две одинаковые части с нечетными группами в одной и четными в другой с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе, где q - целое число [Сергеев П.С. и др. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1970, с.450-451]. При дробном числе q=z/6p2=b+0,5 (b=1, 2, 3,...) m=3-фазные обмотки имеют неодинаковые чередующиеся большие (b+1)-катушечные и малые b-катушечные группы [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.409-411], что не позволяет выполнять их в качестве таких ППО.
В изобретении ставится задача выравнивания ЭДС и сопротивлений больших и малых катушечных групп m=3-фазной дробной обмотки при q=1,5, что позволяет выполнять ее в качестве ППО с числами полюсов в отношении 2p1/2p2=8/4.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной дробной (q=1,5) полюсопереключаемой в отношении 2p1/2p2=2/1 обмотки с соединением фаз по схемам Y/YY или Δ/YY, выполняемой в z=6p2q пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с шагом катушек по пазам уп≈z/2p1 при разделении каждой фазы на две части с нечетными группами в одной и четными в другой с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе: при 2p1/2p2=8/4 полюсах и q=1,5 группы нечетные двухкатушечные концентрические имеют шаги катушек упi=3, 1 с числами витков wк и (1-x)wк, а четные однокатушечные - уп=2 с числом витков (1+х)wк, где z=18, 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,57.
На фиг.1 показаны развертки пазовых слоев предлагаемой двухслойной трехфазной обмотки при q=1,5 и z=18 пазах с номерами 1...18 и Nкг=12 катушечных группах с номерами 1Г...12Г: сверху - для полюсности 2p2=4 с чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y, где пронумерованы группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г первой фазы, и снизу - для полюсности 2p1=8 с чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С для верхнего и X, Y, Z нижнего слоя; на фиг.2...5 построены (по треугольной сетке) многоугольники МДС обмотки по фиг.1 для полюсностей 2p2=4 (фиг.2) и 2р1=8 (фиг.3) при равновитковых катушках (х=0), а на фиг.4 и 5 - многоугольники МДС при неравновитковых катушках для х=0,5.
Соединения фаз, например, Y/YY для ППО при 2p1/2p2=8/4 полюсах соответствуют: Y - для полюсности 2p1=8 с выводами начал фаз а, b, с при последовательно-согласном включении в каждой фазе нечетных групп в одной части и четных в другой с дополнительными выводами (а', b', с') из их средних точек (например, в фазе а группы 1Г, 7Г, 10Г, 4Г с дополнительным выводом а' из конца 7Г и начала 10Г), поэтому ППО для 2p1=8 имеет m'=m=3 фазные зоны на пару полюсов с чередованиями по нижней развертке фиг.1; YY - для 2р2=4 с выводами а', b', с' (выводы а, b, с закорочены) при параллельно-встречном включении тех же групп (например, в фазе а' - группы 10Г, 4Г и -7Г, -1Г), поэтому ППО для 2p2=4 имеет m'=2m=6 фазных зон на пару полюсов с чередованиями по верхней развертке фиг.1 с зонами A-Z-B-X-C-Y (начиная с группы 4Г).
Обмотка по фиг.1 имеет шаги катушек по пазам упi=3, 1 (ук.ср=z/2р1-0,25=2) с числами витков wк и (1-х)wк двухкатушечных групп (нечетных), уп=2 с числом витков (1+x)wк однокатушечных групп (четных), где значение "х" определяется из условия получения одинаковых ЭДС больших и малых групп для полюсности 2p2=4, соответствующей соединению YY. По коэффициентам укорочения катушек Kуi=sin(90°упi/τп) определяются для каждой полюсности ЭДС Ег больших и малых катушечных групп при полюсном делении τп=z/2p и 2wк=2 витках паза: для 2p1=8 при τп=z/2p1=18/8=2,25 - Kуi=0,86603 (упi=3), (1-х)0,64279(упi=1) и Eг.б=Σ(Kyiwкi)=1,508813-x0,64279 - для больших (нечетных) групп, Ег.м=Ку=(1+х)0,984808 (уп=2) - для малых (четных) групп и обмоточный коэффициент для 2p1=8 равен
для 2р2=4 при τп=z/2p2=18/4=4,5 - Куi=0,86603 (упi=3), (1-x)0,34202 (упi=1) и Ег.б=1,208045-х0,34202 - для больших групп, Eг.м=Kу=(1+x)0,642788 (уп=2) - для малых групп и из условия Ег.б=Ег.м определяется значение х=0,57; обмоточный коэффициент для 2р2=4 равен
а средний шаг катушек при х=0,57 равен уп.cp=Σ(упiwкi)/3=2+x/3=2,19. Средние шаги групп равны уг.б=3+1-х=3,43 - для больших, уг.м=2(1+х)=3,14 - для малых групп, т.е. практически уг.б≈уг.м, поэтому предлагаемая неравновитковая обмотка по фиг.1 при х=0,57 имеет практически одинаковые ЭДС и сопротивления (активные и индуктивные рассеяния) для всех катушечных групп.
Из многоугольников МДС фиг.2...5 по соотношениям
определяется для каждой полюсности ППО коэффициент дифференциального рассеяния σд, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2 д - квадрат среднего радиуса i=1...2q пазовых точек относительно центра многоугольника, a Ro - радиус окружности для основной гармонической МДС [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, № 9, с.53-55].
Из многоугольников МДС фиг.2...5 (при стороне треугольной сетки в единицу длины) по теореме косинусов по (1)-(3) определяются:
для 2р2=4 при х=0 (фиг.2) - R2 д=Σ(R2 i)/3=10/3, Rо=18·0,61694/2π и σд%=6,71; при х=0,57 (фиг.4) - R2 д=(10+2x+3x2)/3, Ro=18·0,6741/2π и σд%=8,28, т.е. σд.р2 возрастает в 8,28/6,71=1,23 раза;
для 2р1=8 при х=0 (фиг.3) - R2 д=2,0, Ro=18·0,83121/4π, σд%=41,09; при х=0,57 (фиг.5) - R2 д=(6-2х+3х2)/3, Ro=18·0,8962/4π, σд%=18,02, т.е. σд.p1 снижается в 41,09/18,02=2,28 раза.
Если эффективность неравновитковой ППО по фиг.1 характеризовать произведениями коэффиентов обмоточных по (1)-(2) при их возрастании и дифференциального рассеяния по (3) при их уменьшении, то при х=0,57 коэффициент ее эффективности равен Кэф=(0,6741·0,8962/0,61794·0,8312) (6,71·41,09/8,28·18,02)=2,2, что характеризует высокую степень эффективности предлагаемой обмотки.
Таким образом, предложенная неравновитковая ППО по фиг.1 при х=0,57 характеризуется полной ее симметрией для полюсностей 2p1=8 и 2р2=4, имеет высокие обмоточные коэффициенты и пониженное дифференциальное рассеяние σд.р1 для большей полюсности 2p1=8. Значение показателя "х" неравновитковости катушек при реальном проектировании трехфазного асинхронного двигателя с такой ППО может отличаться от найденного значения х=0,57 на ±(2...3)%.
Равновитковая (х=0) ППО при q=l,5 неработоспособна из-за ее несимметричности для полюсности 2р2 (с соединением в двойную звезду YY) и значительных уравнительных токов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=2,5) ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ В ОТНОШЕНИИ 2p/2p=2/1 ОБМОТКА | 2003 |
|
RU2261516C2 |
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=5,5) ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ В ОТНОШЕНИИ 2p/2p=2/1 ОБМОТКА | 2003 |
|
RU2261513C2 |
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=4,5) ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ В ОТНОШЕНИИ 2p/2p=2/1 ОБМОТКА | 2003 |
|
RU2261515C2 |
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=3,5) ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ В ОТНОШЕНИИ 2p/2p=2/1 ОБМОТКА | 2003 |
|
RU2261514C2 |
ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=12- И 2p=14-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=144 ПАЗАХ | 2008 |
|
RU2362257C1 |
ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=12·k- и 2p=14·k-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ ПРИ z=126·k ПАЗАХ | 2008 |
|
RU2355096C1 |
ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=6·k- и 2p=8·k-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=72·k ПАЗАХ | 2008 |
|
RU2355094C1 |
ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=8·k- И 2p=10·k-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=90·k ПАЗАХ | 2008 |
|
RU2362256C1 |
ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=6·k- и 2p=8·k-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=144·k ПАЗАХ | 2008 |
|
RU2355097C1 |
ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=10- И 2р=12-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=180 ПАЗАХ | 2008 |
|
RU2362251C1 |
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в трехфазных двух- и многоскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в выравнивании ЭДС и сопротивлений больших и малых катушечных групп m =3-фазной двухслойной дробной обмотки при q=z/6р2=1,5, что позволяет выполнять ее в качестве полюсопереключаемой (ППО) симметричной обмотки с числами полюсов в отношении 2p1/2p2=2/1. Сущность изобретения состоит в том, что в трехфазной двухслойной дробной (q=1,5) полюсопереключаемой в отношении 2p1/2p2=2/1 обмотке с соединением фаз по схемам Y/YY или Δ/YY, выполняемой в z=6p2q пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с шагом катушек по пазам уП≈z/2p1 при разделении каждой фазы на две части с нечетными группами в одной, четными в другой и с дополнительными выводами из средних точек в каждой фазе, согласно изобретению при q=1,5 концентрические группы нечетные двухкатушечные имеют шаги катушек упi=3, 1 с числами витков wк и (1-х)wк, а четные однокатушечные - уп=2 с числом витков (1+x)wк, где z=18 для 2p1/2p2=8/4, z=36 для 2p1/2p2=16/8, 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,57. 5 ил.
Трехфазная двухслойная дробная (q=1,5) полюсопереключаемая в отношении 2p1/2p2=2/1 обмотка с соединением фаз по схемам Y/YY или Δ/YY, выполняемая в z=6p2q пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с шагом катушек по пазам уп≈z/2p1 при разделении каждой фазы на две части с нечетными группами в одной, четными в другой и с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе, отличающаяся тем, что катушечные группы концентрические нечетные двухкатушечные имеют шаги катушек Упi=3, 1 с числами витков wк и (1-x)wк, а четные однокатушечные - уп=2 с числом витков (1+x)wк, где z=18 для 2p1/2p2=8/4, z =36 для 2p1/2p2=16/8, 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,57.
ВОЛЬДЕК А.И | |||
Электрические машины | |||
- Л.: Энергия, 1978, с.409-411 | |||
ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ СТАТОРНАЯ ОБМОТКА | 1992 |
|
RU2051453C1 |
Несимметричная петлевая обмотка с дробным числом пазов на полюс и фазу | 1982 |
|
SU1053222A1 |
Трехфазная 2р-полюсная концентрическая обмотка | 1977 |
|
SU736272A1 |
Позиционный регулятор | 1985 |
|
SU1303992A1 |
СЕРГЕЕВ П.С | |||
и др | |||
Проектирование электрических машин | |||
- М.: Энергия, 1970, с.450-451. |
Авторы
Даты
2005-12-27—Публикация
2003-11-26—Подача