ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=10c ПОЛЮСАХ В z=72c ПАЗАХ 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 встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=10с полюсах, z=72с пазах (q=z/3p=24/5, d=5) c группировкой катушек по ряду 5 5 5 5 4 [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=12/5 и группировкой 3 2 3 2 2, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа катушечных групп, где с=1, 2, 3,... - целое число.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=10с, 7=11с с группировкой 5 5 5 5 4, повторяемой 3с раза, выполняемой из 3р=15с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г при среднем шаге катушек по пазам y_К=7: в группах 1Г...5Г первой группировки концентрические группы 1Г, 4Г имеют шаги катушек у_пi=11-2(i-1) с числом витков (1-х)w_к во внутренней катушке, а остальные группы - у_п=7 с числами витков (1-х)w_к и (1+х)w_к в первой и третьей катушках группы 2Г, (1+х)w_к и (1-х)w_к в третьей и пятой катушках группы 3Г, по (1+х)w_к во второй и третьей катушках группы 5Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; i=1...5; 2w_к - число витков каждого паза и х=0,51.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2p=10, z=72 с номерами 1...72 и 15 катушечных группах с номерами 1Г...15Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего, X, Y, Z нижнего слоев, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 6Г, 9Г, 12Г, 15Г, 3Г с началом из 6Г в фазе II; 11Г, 14Г, 2Г, 5Г, 8Г с началом из 11Г в фазе III, a фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3;... обмотка имеет 2р=10с=20, 30,... полюсов при z=72c=144, 216... пазах.

Для обмотки фиг.1 при q=24/5 (N=24, d=5) с у_пi=11-2(i-1)=11, 9, 7, 5, 3 для групп 1Г, 4Г и у_п=7 для остальных групп (у_К=7) обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) при τ_п=z/2p=7,2, распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,82647. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы, при оси симметрии в 10Г и сдвигах относительно нее на ±1,5α_п=1,5·360°/z=7,5° групп 4Г, 1Г и ±0,5α_п=2,5° групп 13Г, 7Г: x{-0,60876·2cos(1,5α_п)+2·0.99905[-2cos(0,5α_п+10α_п)+2cos0,5α_п+2cos2,5α_п]}/24=x0,063753 при K_yi=sin(90°у_пi/τ_п)=060876(y_пi=3), 0,99905(у_пi=7), тогда К_об 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 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(x)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,51, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,51-K_об=0,85898, R² _д=380,5632/24, R_o=72·0,85898/5π и σ_д%мин=2,29, а при х=0-σ_д%=4,52, т.е. σ_д% при х_опт=0,51 снижается в 4,52/2,29=1,97 раза из-за устранения низшей ν=1/5 гармонической МДС; с учетом повышения К_об эффективность неравновитковой обмотки равна K_эф=(0,85898/0,82647)(4,52/2,29)=2,05.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=10, z=72, q=z/6p=12/5 и y_п=6 соответствуют параметры К_об=0.9297 и σ_д%=2,50, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,51 превосходит ее в 2,50/2,29=1,09 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=2,05 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 1,09 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 электромашинной дробной (q=24/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=10с полюсах в z=72c пазах с группировкой катушек по ряду 5 5 5 5 4, повторяемой 3c раза, выполняется из 15с концентрических катушечных групп с номерами от 1Г до 15(с)Г при среднем шаге катушками по пазам у_к=7. При этом согласно предложению в группах 1Г...5Г первой группировки концентрические катушечные группы 1Г, 4Г имеют шаги катушек у_m=11-2(i-1) с числом витков (1-x)w_к во внутренней катушке, а остальные катушечные группы имеют шаги по пазам у_п=1 и числа витков (1-х)w_к и (1+x)w_к в первой и третьей катушках катушечной группы 2Г, числа витков (1+x)w_к и (1-x)w_к в третьей и пятой катушках катушечной группы 3Г, число витков (1+x)w_к во второй и третьей катушках группы 5Г. При этом число витков в остальных катушках концентрических катушечных групп равно w_к, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; i=1...5; 2w_к - число витков каждого паза, х=0,51. 3 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=10с полюсах в z=72c пазах с группировкой катушек по ряду 5 5 5 5 4, повторяемой 3c раза, выполняемая из 3рс=15с катушечных групп номерами 1Г...15(с)Г при среднем шаге катушек по пазам у_к=7, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки концентрические катушечные группы 1Г, 4Г имеют шаги катушек по пазам у_m=11-2(i-1) и число витков (1-x)w_к во внутренней катушке, а остальные катушечные группы имеют шаги катушек по пазам у_п=7 и числа витков (1-x)w_к в первой и третьей катушках катушечной группы 2Г, числа витков (1+x)w_к и (1-x)w_к в третьей и пятой катушках группы 3Г, число витков (1+x)w_к во второй и третьей катушках катушечной группы 5Г, при этом числа витков в остальных катушках катушечных групп равны w_к, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; i=1...5; 2w_к - число витков каждого паза; х=0,51.