ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=14c ПОЛЮСАХ В z=54c 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 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 встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=14с полюсах, z=54с пазах (q=z/3p=18/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 3 3 2 3 2 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке с q'=z/6p=q/2=9/7 с группировкой 2112111, но проще ее из-за вдвое меньшего числа групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-х слойной обмотки при 2р=14с, z=54с с группировкой 3 3 2 3 2 3 2, повторяемой 3с раза, выполняемой из 3р=21с катушечных групп с номерами 1Г...21(с)Г с концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам y_к=4: в группах 1Г...7Г первой группировки группы 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шагах y_m=6, 4, 2 и 3Г, 5Г, 7Г при у'_пi=5,3 имеют во внутренней катушке числа витков (1-x)w_к для 1Г, 2Г, 4Г, 6Г и (1+x)w_к для 3Г, 5Г, 7Г при w_к витках в остальных катушках групп и указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... и х=0,62.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=14, z=54 с номерами 1...54 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 по (2-x)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 и фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=14с=28, 42,... полюсов при z=54c=108, 162,... пазах.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°y_к/τ_п) при y_к=4 и τ_п=z/2р=27/7, распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,82606. 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=20°/3:х0,939693(1+2cosα_п)=+x2,80637 для 19Г+7Г+10Г, -х0,727374·2(cos0,5α_п+cos1,5α_п)=-x2,88493 для 1Г+16Г+4Г+13Г при K_yi=sin(90°y_пi/τ_п)=0,727374 (y_пi=2), 0,939693 (у'_пi=3), 0,998308 (y_пi=4), тогда Σх=-х0,07856 и К_об при K_об.oN=14,86908 равен:

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 x_опт=0,62, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,62-z_э=3(N-х)=3·17,38=52,14 эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,85273, R² _д=79,8948/18, R_о=z_эК_об/рπ=52,14·0,85273/7π и σ_д%мин=8,59, а при х=0 - σ_д%=17,47, т.е. σ_д% при x_опт=0,62 снижается в 17,47/8,59=2,03 раза из-за устранения низшей ν=-1/7 гармонической МДС; с учетом К_об и z_э эффективность неравновитковой обмотки равна K_эф=(0,85273/0,82606)(17,47/8,59)(z_э/z)=2,03.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=14, z=54, q=z/6p=9/7 и у_п=3 соответствуют параметры К_об=0,8979, σ_д%=9,72, т.е. обмотка по фиг.1 при x_опт=0,62 превосходит ее в 9,72/8,59=1,13 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=2,03 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп, превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,13 раза.

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=14с полюсах в z=54c пазах с группировкой катушек по ряду 3 3 2 3 2 3 2, повторяемой 3с раза, выполнена 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=4. В первой группировке групп 1Г,...7Г внутренние катушки групп 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шагах по пазам у_п=6, 4, 2 имеют по (1-x)w_k витков, а внутренние катушки групп 3Г, 5Г, 7Г при шагах по пазам y'_пi=5, 3 - по (1+х)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп. Указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,62 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=54c пазах с группировкой концентрических катушек по ряду 3 3 2 3 2 3 2, повторяемой 3с раза, выполненная 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=4, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,...7Г внутренние концентрические катушки групп 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шагах по пазам у_п=6, 4, 2 имеют по (1-x)w_к витков, а внутренние концентрические катушки групп 3Г, 5Г, 7Г при шагах по пазам y'_пi=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=0,62 повторяется в каждой последующей группировке концентрических катушек по указанному ряду, при этом с=1, 2, 3....