ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=1,25) ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2005 года по МПК H02K3/28 H02K3/04 

Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из m'p катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам у_п≈z/2р и числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m' - число фазных зон на пару полюсов, равное m'=m=3-трехзонные, или m'=2m=6-шестизонные обмотки [Вольдек А.И. Электрические машины. -Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥4 создают гармонические МДС по ряду ν=m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (v<1) при значительном возрастании дифференциального рассеяния σ_д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или обратном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=5/4=1,25 и d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 2 1 1 1 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. -М.,-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке при q'=z/6p=q/2=0,625, d'=8 с группировкой 1 1 0 1 1 0 1 0, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=1,25) обмотки с группировкой 2 1 1 1, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=15с пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2, целом числе с=1, 2, ... и 2w_к витках паза:

в группах 1Г...4Г первой группировки двухкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=3, 1 с числами витков по (1-x)w_к, а однокатушечные - у_п=2 с числом витков (1+х)w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,44.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (с=1), z=15 с номерами 1...15, 12с=12 катушечных группах с номерами 1Г...12Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-x)w_к витков, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). При с=2, 3,... обмотка имеет 2p=8c=16, 24,..., z=15c=30, 45, ... и развертка фиг.1 повторяется с=2, 3, ... раза. Обмотка при m'=3 зонах соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп фазы: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 5Г, 8Г, 11Г, 2Г с началом из 5Г в фазе II; 9Г, 12Г, 3Г, 6Г с началом из 9Г в фазе III, а фазы могут сопрягаться звездой (Y) или треугольником (Δ).

Для обмотки фиг.1 при q=5/4=1,25 (N=5, d=4), у_пi=3, 1 для групп двухкатушечных, у_п=2 однокатушечных (у_к=2) обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) определяется по коэффициентам К_у=sin (90° у_к/τ_п) укорочения (при τ_п=z/2p=1,875 и у_к=2), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен К_об.о=К_уК_р=0,828507. При неравновитковых катушках к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп 1Г, 7Г, совпадающих с осью симметрии фазы: х(0,994522-0,587785-0,743145)=-x0,336408 при К_уi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,994522 (у_п=2) и 0,587785 (у_пi=3), 0,743145 (у_пi=1), тогда К_об=f(х) при K_об.oN=4,142535 равен

Из многоугольников МДС фиг.2 и 3 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) определяется по соотношениям

R_о=zK_об/рπ (2)

коэффициент дифференциального рассеяния , характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, R_o - радиус окружности для гармонической ν=1 [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55]:

тогда по (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,44, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,44-z_э=3(N-x)=3·4,56=13,68 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,87599, R² _д=6,0288/5, R_o=z_эК_об/pπ=13,68·0,87599/4π и σ_д%мин=32,59, а при х=0-σ_д%=63,59, т.е. σ_д% при х_опт=0,44 снижается в 63,59/32,59=1,95 раза; с учетом повышения К_об ее эффективность равна К_эф=(0,87599/0,82851)(63,59/32,59)(z_э/z)=1,88.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2p=8, z=15, 6p=24 группах, q=z/6p=0,625, у_п=2 соответствуют параметры K_об=0,9514, σ_д%=39,56, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,44 превосходит ее в 39,56/32,59=1,21 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,88 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп и превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,21 раза.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в трехфазных асинхронных и синхронных электрических машинах. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=1,25) обмотки. Сущность изобретения состоит в следующем. Трехфазная двухслойная дробная (q=1,25) обмотка электрических машин выполняется 2р=8с-полюсной с группировкой 2 1 1 1 в z=15c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2, целом числе с=1, 2, ... и 2w_к витках паза. При этом, согласно изобретению, в группах 1Г...4Г первой группировки двухкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=3, 1 с числами витков по (1-x)w_к, а однокатушечные - у_п=2 с числом витков (1+x)w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,44. 3 ил.

Трехфазная двухслойная дробная (q=1,25) обмотка электрических машин, выполненная 2р=8с-полюсной с группировкой 2 1 1 1 в z=15c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г, с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2, целом числе с=1, 2, ... и 2w_к витках паза, отличающаяся тем, что в группах 1Г...4Г первой группировки двухкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=3, 1 с числами витков по (1-x)w_к, а однокатушечные - у_п=2 с числом витков (1+x)w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,44.