ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=2,25) ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2006 года по МПК H02K3/04 H02K3/28 

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_п≈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 обратном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=9/4=2,25 и d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 3 2 2 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке при q'=z/6p=q/2=1,125, d'=8 с группировкой 2 1 1 1 1 1 1 1, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=2,25) обмотки с группировкой 3 2 2 2, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=27с пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=3, целом числе с=1, 2,... и 2w_к витках паза:

в группах 1Г...4Г первой группировки трехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=5, 3, 1 с числами витков (1-х)w_к, w_к, (1-х)w_к, а двухкатушечные - у'_пi=4, 2 с числами витков (1+x)w_к, w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,43.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8(с=1), z=27 с номерами 1...27, 12с=12-катушечных группах с номерами 1Г...12Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-х)w_к витков, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при x=0 (фиг.2) и x=0,5 (фиг.3). При с=2, 3,... обмотка имеет 2p=8c=16, 24,..., z=27c=54, 81,... и развертка фиг.1 повторяется с=2, 3,... раза. Обмотка при m'=3 зонах соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп фазы: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 5Г, 8Г, 11Г, 2Г с началом из 5Г в фазе II; 9Г, 12Г, 3Г, 6Г с началом из 9Г в фазе III, а фазы могут сопрягаться звездой (Y), или треугольником (Δ).

Для обмотки фиг.1 при q=9/4=2,25 (N=9, d=4), у_пi=5, 3, 1 для трехкатушечных групп, у_п=4, 2 двухкатушечных (у_к=3) обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (x=0) определяется по коэффициентам К_у=sin(90°у_к/τ_п) укорочения (при τ_п=z/2p=3,375 и у_п=3), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен К_об.о=К_уК_р=0,816270. При неравновитковых катушках к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости x групп 1Г, 7Г, совпадающих с осью симметрии фазы: x(0,957990-0,727374-0,448799)=-х0,218183 при K_уi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,957990 (у'_пi=4) и 0,727374 (у_пi=5), 0,448799 (у_пi=1), тогда К_об=f(x) при K_об.оN=7,346432 равен

Из многоугольников МДС фиг.2 и 3 (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 - 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(x)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,43, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,43-z_э=3(N-x)=3·8,57=25,71 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,84628, =30,0588/9, R_o=z_эK_об/pπ=25,71·0,84628/4π и σ_д%мин=11,41, а при x=0 - σ_д%=19,21, т.е. σ_д% при x_опт=0,43 снижается в 19,21/11,41=1,68 раза; с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,84628/0,81627)(19,21/11,41)(z_э/z)=1,66.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=8, z=27, 6p=24 группах, q=z/6p=1,125, у_п=3 соответствуют параметры К_об=0,9410, σ_д%=14,20, т.е. обмотка по фиг.1 при x_опт=0,44 превосходит ее в 14,20/11,41=1,24 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,66 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп и превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,24 раза.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к трехфазным асинхронным и синхронным электрическим машинам. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния σ_Д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=2,25) обмотки. Сущность изобретения состоит в следующем. Трехфазная двухслойная дробная (q=2,25) обмотка электрических машин выполняется 2р=8с-полюсной с группировкой 3 2 2 2 в z=27c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=3, целом числе с=1, 2,... и 2w_к витках паза. При этом, согласно данному предложению, в группах 1Г...4Г первой группировки трехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_m=5, 3, 1 с числами витков (1-x)w_к, w_к (1-x)w_к, а однокатушечные - у_п=4, 2 с числами витков (1+x)w_к, w_к в группе 3Г при w_к витках и остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,43. 3 ил.

Трехфазная двухслойная дробная, q=2,25 обмотка электрических машин, выполненная 2р=8с-полюсной с группировкой 3 2 2 2 в z=27c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=3, целом числе с=1, 2,... и числе витков паза 2w_к, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...4Г первой группировки трехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек по пазам У_m=5, 3, 1 и числа витков (1-x)w_к, w_к, (1-x)w_к соответственно, а двухкатушечные группы имеют шаги катушек по пазам у_п=4, 2 и числа витков соответственно, (1+x)w_к, w_к в катушечной группе 3Г, при этом число витков в остальных катушках групп равно w_к, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,43.