ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=14, z=144 (g=24/7) 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=144 пазах (q=z/6p=24/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 4 3 4 3 4 3 3 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, С.224].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-х слойной обмотки при 2р=14, z=144 с группировкой 4 3 4 3 4 3 3, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=42 катушечных групп с номерами 1Г...42Г при среднем шаге катушек по пазам y_к≈z/2p: катушки выполнены с шагом по пазам y_п=12 и для групп 1Г...7Г первой группировки имеют числа витков по (1-х)w_к катушек первой и четвертой для групп 1Г, 3Г, 5Г, по (1+х)w_к катушек третьей для 1 Г, второй для 5Г и средней для 2Г, 4Г, 6Г, 7Г при w_к витках в остальных катушках групп и 2w_к витках каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,32.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=14, z=144 с номерами 1...144 (для z'=z/2=72 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; на фиг.2 показана диаграмма сдвига осей нечетных групп первой фазы относительно оси симметрии 31Г; на фиг.3, 4 построены (по треугольной сетке) многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (фиг.3), 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) (y_к=12, τ_п=z/2p 72/7) и распределения К_р=0,5/Nsin(30°/N) равен К_об.о=K_yK_p=0,922465. 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=2,5°; 2·x0,965926(cos0,5α_п+cos1,5α_п)=+x3,85911 для 7Г+13Г+25Г+37Г, 2x0,965926[-cos10,5α_п-2cos(1±10,5)α_п-cos(1-3,5)α_п]=-x3,274208 для 31Г+1Г+13Г при K_yi=sin(90°y_пi/τ_п)=0,965926 (y_п-12), Σx/24=+x0,02437 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_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=0,32, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,32-K_об=0,93056, R² _д=898,6992/24, R_о=144·0,93056/7π и σ_д%мин=0,85, а при х=0-σ_д%=1,29, т.е. σ_д% при х_опт=0,32 снижается в 1,29/0,85=1,52 раза, что характеризует эффективность предложенной обмотки.

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния σ_д% (в 1,52 раза), повышенным обмоточным коэффициентом К_об и эффективнее при х_опт=0,32 в сравнении с равновитковой обмоткой в К_эф=(0,93056/0,92246)(1,29/0,85)=1,53 раза. Ее применение, например, на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических составляющих поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cosϕ₁, 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=144 пазах с q=24/7 и с группировкой катушек по ряду 4 3 4 3 4 3 3, повторяемой 6 раз, выполнена из 6р=42 катушечных групп с номерами 1Г,...,42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных. Средний шаг катушек по пазам у_к=z/2p. Согласно изобретению катушки выполнены с шагом по пазам y_п=12. В первой группировке групп 1Г,...,7Г первая и четвертая катушки групп 1Г, ,3Г, 5Г имеют по (1-x)w_к витков. Третья катушка группы 1Г, вторая катушка группы 5Г и средние катушки групп 2Г, 4Г, 6Г, 7Г имеют по (1+х)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп и 2w_к витках в каждом пазу. Указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,32 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду. 4 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсах в z=144 пазах с q=24/7 и с группировкой катушек по ряду 4 3 4 3 4 3 3, повторяемой 6 раз, выполненная из 6р=42 катушечных групп с номерами 1Г,...,42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных, отличающаяся тем, что катушки выполнены с шагом по пазам у_п=12 и в первой группировке групп 1Г,...,7Г первая и четвертая катушки групп 1Г, 3Г, 5Г имеют по (1-х)w_к витков, третья катушка группы 1Г, вторая катушка группы 5Г и средние катушки групп 2Г, 4Г, 6Г, 7Г - по (1+x)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп и 2w_к витках в каждом пазу, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,32 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду.