ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=14c ПОЛЮСАХ В z=36c 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 у_к≈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 встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=14·с полюсах, z=36·с пазах (q=z/3p=12/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 2 2 2 1 2 2 1 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959. с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке с q'=z/6р=q/2=67 с группировкой 1 1 1 1 1 1 0, но проще ее из-за вдвое меньшего числа групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной двухслойной обмотки при 2р=14·с, z=36·с с группировкой 2 2 2 1 2 2 1, повторяемой 3·с раза, выполняемой из 3р=21·с катушечных групп с номерами 1Г...21(с)Г при среднем шаге катушек по пазам у_к=3; в группах 1Г...7Г первой группировки группы 1Г, 3Г, 4Г, 7Г при шаге у_п=3 имеют числа витков (1-х)w_к, w_к для 1Г, w_к, (1-x)w_к для 3Г, (1+х)w_к для 4Г, 7Г, а концентрические группы 2Г, 5Г, 6Г при шагах у_m=4,2 имеют числа витков (1-х)w_к, (1+x)w_к для 2Г, (1-х)w_к, w_к для 5Г, 6Г, и указанное распределение неравнонитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с 1,2,3,... и х=0,48.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при c=1, 2p=14, z=36 с номерами 1...36 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 начала групп 1Г, 8Г, 15Г для фаз I, II, III и фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3,... обмотка имеет 2p=-14c=28, 42,... полюсов при z=36c=72, 108,... пазах.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=3 и τ_п=z/2р=18/7, распределения K_p=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,79983. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при оси симметрии в 16Г и угле сдвига пазов α_п=360°/z=10°: x(0,9396926-0,642788)=+x0,296905 для 16Г, x0,965926·2cos0,5α_п=+x1,9245004 для 4Г+7Г, -х0,642788·2cosα_п=-x1,26604444 для 13Г+19Г, -x0,965926·2cos(2α_п+3,5α_п)=-x1,1080646 для 1 Г+10Г при K_yi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,642788 (у_пi=4), 0,9396926 (y_пi=2), 0,965926 (у_п-3), тогда ∑х=-х0,152704 и К_об при K_об.oN=9,597948 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=0,48, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,48-Z_э=3(N-2x)=3·11,04=33,12 эквивалентное число полностью заполненных пазов, К_об=0,86274, R² _д=24,0096/12, R_o=z_эK_об/pπ=33,12·0,86274/7π и σ_д%мин=18,51, а при х=0-σ_д%=45,83, т.е. σ_д%, при х_опт=0,48 снижается в 45,83/18,51=2,48 раза из-за устранения низшей ν=1/7 гармонической МДС; с учетом К_об и z_э эффективность неравновитковой обмотки равна K_эф=(0,86274/0,79983)(45,83/18,51)(z_э/z)=2,46.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=14, z=36, q=z/6p=6/7 и у_п=2 соответствуют параметры К_об=0,8985, σ_д%=23,27, т.е. обмотка по фиг.1 при x_опт=0,48 превосходит ее в 23,27/18,51=1,26 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=2,46 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 1,26 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=36c пазах с группировкой катушек по ряду 2 2 2 1 2 2 1, 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 катушек по пазам у_к=3, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,...7Г группы 1Г, 3Г, 4Г, 7Г при шаге по пазам у_п=3 имеют по (1-x)w_к витков, группа 1Г-w_к витков, группа 3Г-w_к, (1-x)w_к, витков, группы 4Г, 7Г - по (1+х)w_к, а в концентрических группах 2Г, 5Г, 6Г с шагами по пазам у_пi=4, 2 группа 2Г имеет (1-х)w_к, (1+x)w_к витков, группы 5Г, 6Г - (1-x)w_к, w_к витков, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,48 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=36c пазах с группировкой катушек по ряду 2221221, 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 катушек по пазам у_к=3, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,...7Г группы 1Г, 3Г, 4Г, 7Г при шаге по пазам у_п=3 имеют по (1-x)w_к витков, группа 1Г-w_к витков, группа 3Г-w_к, (1-х)w_к, витков, группы 4Г, 7Г - по (1+x)w_к, а в концентрических группах 2Г, 5Г, 6Г с шагами по пазам у_пi=4, 2 группа 2Г имеет (1-x)w_к, (1+х)w_к витков, группы 5Г, 6Г - (1-x)w_к, w_к витков, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,48 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду, при этом с=1, 2, 3....