ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=14, z=120 С q=20/7 Российский патент 2006 года по МПК H02K3/28 H02K3/04 

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

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

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=6-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=14 полюсах и z=120 пазах (q=z/6p=20/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, c.224].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2p=14, z=120 с группировкой 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=42 катушечных групп с номерами 1Г...42Г при среднем шаге катушек по пазам у_к=7: в группах 1Г... 7Г первой группировки группы 1Г, 3Г, 4Г, 6Г, 7Г при у_п=7 имеют по (1-х)w_к витков в катушках первой для 1Г, 3Г и третьей для 4Г, 6Г, по (1+х)w_к в средней катушке для 3Г, 4Г и в катушках 7Г, а концентрические 2Г, 5Г при у_пi=9, 7, 5 - по (1+x)w_к в средней и (1-х)w_к во внутренней катушках при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,50.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=14, z=120 с номерами 1...120 (для z'=z/2=60 пазов) и номерами катушечных групп от 1Г до 42Г (размечены группы первой фазы 1Г+3(с)Г=1Г, 4Г, 7Г,...), чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y при 2w_к витках во всех пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвига осей нечетных групп первой фазы относительно оси симметрии 7Г; 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'=6-зонная обмотка по фиг.1 соединяется обычным образом при встречном включении в фазах четных групп относительно нечетных с их началами из начал групп 1Г, 15Г, 29Г для фаз I, II, III и фазы могут сопрягаться звездой или треугольником.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) (у_к=7,τ_п=z/2p=60/7) и распределения K_p=0,5/Nsin(30°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,91571. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при угле сдвига пазов α_п=360°/z=3°: +2x0,95882cos3,5α_п=+x1,88553 для 7Г, -2x0,95882[cos(2,5+7)α_п=-х1,685254 для 1Г+13Г, 2x(0,95882-0,793353)cos1,5α_п=+0,329913 для 19Г+37Г, 2x0,95882[-cos(0,5+7)α_п+cos0,5α_п]=+x0,145315 для 25Г+31Г при K_уi=sin(90°y_пi/τ_п)=0,95882 (у_пi=7) и 0,793353 (у_пi=5), тогда при Σх/20=+х0,033775

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_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 х_опт=0,50, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,50 - К_об=0,9326, R² _д=526/20, R_о=120·0,9326/7π и σ_д%мин=1,55, а при х=0 - σ_д%=2,13, т.е. σ_д% при х_опт=0,50 снижается в 2,13/1,55=1,37 раза, что характеризует эффективность предложенной обмотки.

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния σ_д% (в 1,37 раза), повышенным обмоточным коэффициентом К_об и эффективнее при х_опт=0,50 в сравнении с равновитковой обмоткой в К_эф=(0,9236/0,9157)(2,13/1,55)=1,40 раза. Ее применение, например на статоре АД, позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических полей, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cosϕ₁ и перегрузочную способность машины.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, в трехфазных асинхронных и синхронных машинах. Технический результат заключается в снижении дифференциального рассеяния. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсах в z=96 пазах с q=20/7 и с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполнена из 6р=42 катушечных групп 1Г,... 42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных и среднем шаге катушек по пазам у_к=7. В первой группировке групп 1Г,... 7Г первые катушки групп 1Г, 3Г и третьи катушки групп 4Г, 6Г имеют по (1-x)w_к витков, средние катушки групп 3Г, 4Г и катушки группы 7Г - по (1+x)w_к витков. В концентрических группах 2Г, 5Г с шагами по пазам у_пi=9,75 средние концентрические катушки имеют по (1+x)w_к витков, а внутренние - (1-x)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп. Указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,50 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду. 4 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсах в z=96 пазах с q=20/7 и с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполнена из 6р=42 катушечных групп 1Г,... 42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных и среднем шаге катушек по пазам у_к=7, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,... 7Г первые катушки групп 1Г, 3Г и третьи катушки групп 4Г, 6Г имеют по (1-х)w_к витков, средние катушки групп 3Г, 4Г и катушки группы 7Г - по (1+x)w_к витков, а в концентрических группах 2Г, 5Г с шагами по пазам у_ni=9,7,5 средние концентрические катушки имеют по (1+x)w_к витков, а внутренние - (1-x)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,50 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду.