ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=14c ПОЛЮСАХ В z=75c ПАЗАХ Российский патент 2006 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 y_к≈z/2p 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 v=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 v>0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=14с полюсах, z=75с пазах (q=z/3p=25/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 4 4 3 4 3 4 3 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной обмотке при m'=6, q'=z/6p=q/2=25/14 с группировкой 22221222212221, но проще ее из-за вдвое меньшего числа групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=14с, z=75c с группировкой 4 4 3 4 3 4 3, повторяемой 3с раза, выполняемой из 3р=21с катушечных групп с номерами 1Г...21(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам y_к=5: в группах 1Г...7Г первой группировки группы 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шагах y_пi=8, 6, 4, 2 имеют по (1-х)w_к витков во внутренней катушке, а группы 3Г, 5Г, 7Г при у'_пi=7, 5, 3 имеют по (1+х)w_к витков в средней катушке при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, и x=0,65.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=14, z=75 с номерами 1...75 и номерами катушечных групп от 1Г до 21Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г, 16Г, 19Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего, X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-х)w_к витков при 2w_к витках в остальных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвига осей групп первой фазы, а на фиг.3, 4 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп в фазах с их началами из начал групп 1Г, 8Г, 15Г для I, II, III фаз, а фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3, обмотка имеет 2р=14с=28, 42, полюсов при z=75c=150, 225, пазах.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_π) (y_к=5, τ_п=z/2p=-75/14), распределения K_p=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,82270. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при оси симметрии в 19Г и угле сдвига пазов α_п=360°/z=4,8°: -2x0,553392(cos0,5α_п+cos1,5α_п)=-х2,203868 для 4Г+13Г+1Г+16Г, 2х0,994522(1+2cosα_п)=+x2,976590 для 19Г+7Г+10Г, при K_yi=sin(90°y_пi/τ_п)=0,553392 (y_пi=2), 0,994522 (у'_пi=5), тогда ∑х=+х0,77272, К_об.оN=20,56759 и

Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (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_о - 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 вычисляется оптимальное x_опт=0,65, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,65-Z_э=3(N-x)=3·24,35=73,05 эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,8653, R² _д=214,6175/25, R_о=z_эК_об/рπ=73,05·0,8653/7π и σ_д%мин=3,91, а при х=0-σ_д%=8,73, т.е. σ_д% при x_опт=0,65 снижается в 8,73/3,91=2,23 раза из-за устранения низшей ν=1/7 гармонической МДС; с учетом К_об и z_э эффективность неравновитковой обмотки равна К_эф=(0,8653/0,8227)(8,73/3,91)(z_э/z)=2,29.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=14, z=75, q=z/6p=25/14 и y_п=5 соответствуют параметры K_об=0,9498 и σ_д%=5,60, т.е. обмотка по фиг.1 при x_опт=0,65 превосходит ее в 5,60/3,91=1,43 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=2,29 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп, превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,43 раза.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, трехфазных асинхронных и синхронных машинах. Технический результат заключается в снижении дифференциального рассеяния. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14с полюсах в z=75c пазах с группировкой катушек по ряду 4 4 3 4 3 4 3, повторяемой 3с раза, выполнена из 3р=21с катушечных групп с номерами 1Г,... 21(с)Г при последовательно-согласном включении в фазах групп и среднем шаге концентрических катушек по пазам у_к=5. Согласно изобретению в первой группировке 1Г,... 7Г внутренние катушки групп 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шагах по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 имеют по (1-х)w_к витков, а средние катушки групп 3Г, 5Г, 7Г при шагах по пазам y'_пi=7, 5, 3 - по (1+х)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп. Указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,65 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду, при этом с=1, 2, 3... 4 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14с полюсах в z=75c пазах с группировкой концентрических катушек по ряду 4434343, повторяемой 3с раза, выполненная из 3р=21с катушечных групп с номерами 1Г,... 21(с)Г при последовательно-согласном включении в фазах катушечных групп и среднем шаге концентрических катушек по пазам у_к=5, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,... 7Г внутренние концентрические катушки групп 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шагах по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 имеют по (1-х)w_к витков, а средние концентрические катушки групп 3Г, 5Г, 7Г при шагах по пазам y'_пi=7, 5, 3 - по (1+х)w_к витков при w_к витках в остальных концентрических катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых концентрических катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,65 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду, при этом с=1, 2, 3....