ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q=3,75) ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2006 года по МПК H02K3/28 H02K3/04 

Описание патента на изобретение RU2267853C2

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 yп≈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 создают гармонические МДС по ряду ν=m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (ν<1) для d≥4 при значительном возрастании дифференциального рассеяния σд, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или обратном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σд m'=3-зонной дробной (q=z/3р=15/4=3,75, d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 4 4 4 3 [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=1,875, d'=8 с группировкой 2 2 2 2 2 2 2 1, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=3,75) обмотки с группировкой 4 4 4 3, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=45c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам yк=6, целом числе с=1, 2,..., номерах i', i=1...4 катушек в группах, начиная с наружной, 2wк витках каждого паза:

в группах 1Г...4Г первой группировки четырехкатушечные группы имеют шаги катушек yпi-=9-2(i-1) с числами витков (1-x)wk в i=4 групп 1Г, 3Г и в i=1 группы 2Г, (1+x)wk в i=3 группы 2Г, а трехкатушечная 4Г-y'пi=8-2(i'-1) с числами витков (1+х)wк в i'=2 и 3 при Wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,47.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (c=1), z=45 с номерами 1...45, 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, 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, например, с=2 обмотка имеет 2р=8с=16, z=45с=90 и развертка фиг.1 повторяется дважды. Обмотка при m'=3 зонах соединяется в фазах обычным образом при последовательно-согласном включении групп фазы: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г с началом фазы из начала 1 Г в фазе I; 3Г, 6Г, 9Г, 12Г с началом из 3Г в фазе II; 5Г, 8Г, 11Г, 2Г с началом из 5Г в фазе III; фазы могут сопрягаться в звезду или треугольник.

Для обмотки фиг.1 при q=15/4=3,75 (N=15, d=4), yпi=9-2(i-1)=9, 7, 5, 3 для групп четырехкатушечных, y'пi=8-2(i'-1)=8, 6, 4 трехкатушечных (yк=6) обмоточный коэффициент Коб.о при равновитковых катушках (х=0) определяется по коэффициентам Ку=sin(90°укп) укорочения катушек (при τп=z/2p=5,625, yк=6), распределения Kp=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен Коб.оуКр=0,823132. При неравновитковых катушках к Коб.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х и определяемое с учетом сдвига осей групп 1Г, 7Г фазы на углы ±αп=360°/z=8 относительно 4Г, 10Г, совпадающих с осью симметрии фазы: для 4Г+10Г-х(0,994522+0,898794+0,984808-0,587785)=+х2,2903387 при Kyi=sin(90°yпiп)=0,994522(y'пi=6), 0,898794 (y'пi=4), 0,984808 (yпi=5), 0,587785 (yпi=9), для 1Г+7Г-2хсоsαп·0,743145=-х1,4718252 при Куi=0,743145 (упi=3), х(2,2903387-1,4718252)/N=+x0,054568, тогда Коб и средний шаг уп.cp=Σ(упiwкi)/N равны:

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 σд, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, Ro - 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(σд)/d(x)=0 вычисляется оптимальное значение Хопт=0,47, соответствующее σд%мин: при Xопт=0,47-Kоб=0,8488, R2д=143,9234/15, Ro=45·0,8488/4π и σд%мин=3,86, а при х=0-σд%=8,19, т.е. σд% при Xопт=0,47 снижается в 8,19/3,86=2,12 раза; с учетом повышения Коб эффективность обмотки равна Kэф=(0,8488/0,8231)(8,19/3,86)=2,19 при Уп.ср=6,0.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2p=8, z=45, 6p=24 группах, q=z/6р=1,875, уп=5 соответствуют параметры Коб=0,9406, σд%=5,18, т.е. обмотка по фиг.1 при Хопт=0,47 превосходит ее в 5,18/3,86=1,34 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным Коб, пониженным σд% и эффективнее в Кэф=2,19 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Похожие патенты RU2267853C2

название год авторы номер документа
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА В z=98·c ПАЗАХ ПРИ 2p=22·c И 2p=26·c ПОЛЮСАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2328804C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА В z=105·c ПАЗАХ ПРИ 2p=22·c И 2p=26·c ПОЛЮСАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2328803C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА В z=108·c ПАЗАХ ПРИ 2р=22·с И 2р=26·с ПОЛЮСАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2328802C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА В z=81·c ПАЗАХ ПРИ 2p=22·c И 2p=26·c ПОЛЮСАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2328811C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=26·c ПОЛЮСАХ В z=126·c И z=129·c ПАЗАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2335064C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q=6,75) ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 2003
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2267852C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=5,25) ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 2003
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2267851C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=10c ПОЛЮСАХ В z=36c ПАЗАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Тихонов Сергей Иванович
RU2270515C2
ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=6c ПОЛЮСАХ В z=21c ПАЗАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2293427C2
ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА В z=138·c ПАЗАХ ПРИ 2p=22·c И 2p=26·c ПОЛЮСАХ 2004
  • Ахунов Турсун Абдалимович
  • Макаров Лев Николаевич
  • Попов Виктор Иванович
  • Петров Юрий Николаевич
RU2331148C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 267 853 C2

Реферат патента 2006 года ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q=3,75) ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

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 σд m'=3-зонной дробной (q=z/3p=3,75) обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная дробная (q=3,75) обмотка электрических машин выполняется с группировкой 4 4 4 3 двухслойной 2р=8с-полюсной в z=45c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам yк=6, целом числе с=1, 2,..., номерах i′, i=1...4 катушек в группах, начиная с наружной, 2wк витках каждого паза. При этом согласно данному изобретению в группах 1Г...4Г первой группировки четырехкатушечные группы имеют шаги катушек yпi=9-2(i-1) с числами витков (1-х)wк в i=4 групп 1Г, 3Г и в i=1 группы 2Г, (1+х)wк в i=3 группы 2Г, а трехкатушечная 4Г-y'пi=8-2(i'-1) с числами витков (1+x)wк в i′=2 и 3 при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,47. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 267 853 C2

Трехфазная дробная (q=3,75) обмотка электрических машин, выполненная с группировкой 4 4 4 3 двухслойной 2р=8с-полюсной в z=45c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам yк=6, целом числе с=1, 2,..., номерах i', i=1...4 катушек в группах, начиная с наружной, 2wк витках каждого паза, отличающаяся тем, что в группах 1Г...4Г первой группировки четырех-катушечные группы имеют шаги катушек yпi=9-2(i-1) с числами витков (i-x)wк в i=4 групп 1Г, 3Г и в i=1 группы 2Г, (1+х)wк в i=3 группы 2Г, а трехкатушечная 4Г-y'пi=8-2(i'-1) с числами витков (i+x)wк в i'=2 и 3 при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,47.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2267853C2

ЛИВШИЦ-ГАРИК М., Обмотки машин переменного тока, Москва-Ленинград, ГЭИ, 1959, с.224
ДРОБНАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ОБМОТКА 1992
  • Попов В.И.
RU2072607C1
Электромашинная трехфазно-однофазная совмещенная обмотка якоря 1987
  • Попов Виктор Иванович
SU1494119A1
Позиционный регулятор 1985
  • Макаров Виктор Владимирович
SU1303992A1
ВОЛЬДЕК А.И., Электрические машины, Ленинград, Энергия, 1978, с.392-393.

RU 2 267 853 C2

Авторы

Ахунов Турсун Абдалимович

Макаров Лев Николаевич

Попов Виктор Иванович

Петров Юрий Николаевич

Даты

2006-01-10Публикация

2003-12-02Подача