ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=6,25) 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 (ν<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=25/4=6,25, d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 7 6 6 6 [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=3,125, d'=8 с группировкой 4 3 3 3 3 3 3 3, но проще нее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=6,25) обмотки с группировкой 7 6 6 6, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=75c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=9, целом числе с=1, 2,..., номерах i', i=1...7 катушек в группах, начиная с наружной, 2w_к витках паза:

в группах 1Г...4Г первой группировки семикатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=15-2(i-1) с числами витков по (1-х)w_к в i=1, 7, а шестикатушечные - у'_пi=14-2(i'-1) с числом витков (1+x)w_к в i'=3 группы 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,46.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (с=1), z=75 с номерами 1...75, 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-х)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=75c=150, 225 ... 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, 11 Г, 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=25/4=6,25 (N=25, d=4), у_пi=15-2(i-1)=15, 13, 11, 9, 7, 5, 3 для семикатушечных групп, у'_пi=14-2(i-1)=14, 12, 10, 8, 6, 4 шестикатушечных (у_к=9) 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=9,375, у_п=9), распределения K_p=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен K_об.o=K_уK_p=0,827235. При неравновитковых катушках к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп 1Г, 7Г по оси симметрии фазы: х(0,994522-0,58779-0,481754)=-х0,075017 при K_уi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,994522(у'_пi=10) и 0,587785 (у_пi=15), 0,481754 (у_пi=3), тогда К_об при К_об.о N=20,68088 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

коэффициент дифференциального рассеяния σ_д, 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(x)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,46, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,46-z_э=3(N-х)=3·24,54=73,62 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,84134, R² _д=614,6344/25, R_о=z_эК_об/pπ=73,62·0,84134/4π, σ_д%мин=1,197, а при х=0-σ_д%=2,37, т.е. σ_д% при х_опт=0,46 снижается в 2,37/1,197=1,98 раза; с учетом повышения К_об ее эффективность равна К_эф=(0,84134/0,82724)(2,37/1,197)(z_э/z)=1,98.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2p=8, z=75, 6p=24 группах, q=z/6p=3,125, у_п=11 соответствуют параметры K_об=0,9198 и σ_д%=2,335, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,46 превосходит ее в 2,335/1,197=1,95 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,98 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп и значительно превосходит ее по дифференциальному рассеянию (в 1,95 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=6,25) обмотки. Сущность изобретения состоит в следующем: трехфазная двухслойная дробная (q=6,25) обмотка электрических машин выполняется 2р=8с-полюсной с группировкой 7 6 6 6 в z=75с пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=9, целом числе с=1, 2, ..., номерах i' и i=1...7 катушек в группах, начиная с наружной, 2w_к витках паза. При этом согласно данному изобретению в группах 1Г...4Г первой группировки семикатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=15-2(i-1) с числами витков по (1-х)w_к в i=1, 7, а шестикатушечные - у'_пi=14-2(i'-1) с числом витков (1+x)w_к в i'=3 группы 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, где х=0,46. Указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке. 3 ил.

Трехфазная двухслойная дробная (q=6,25) обмотка электрических машин, выполненная 2р=8с-полюсной с группировкой 7 6 6 6 в z=75с пазах из 12 с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=9, целом числе с=1, 2, ..., номерах i' и i=1...7 катушек в группах, начиная с наружной, 2w_к витках паза, отличающаяся тем, что в группах 1Г...4Г первой группировки семикатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_ni=15-2(i-1) с числами витков по (1-x)w_к в i=1 и 7, а шестикатушечные - у'_ni=14-2(i'-1) с числом витков (1+x)w_к в i'=3 группы 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,46.