ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=10c ПОЛЮСАХ В z=24c 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/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 σ_д m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=10с полюсах, z=24с пазах (q=z/3p=8/5, d=5) c группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1 [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=4/5 с группировкой 1 1 1 1 0, 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, z=24с с группировкой 2 2 1 2 1, повторяемой 3с раза, выполняемой из 3р=15с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2: в группах 1Г...5Г первой группировки двухкатушечные группы 1Г, 2Г, 4Г имеют шаги катушек y_пi=3, 1 с числами витков w_к, (1-х)w_к, а однокатушечные 3Г, 5Г - у_п=2 с числом витков (1+x)w_k при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...- целое число и х=0,61.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=10, z=24 с номерами 1...24 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, где зачерненные пазы содержат (2-x)w_к витков при 2w_к витках во всех остальных пазах, 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; фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3, ...обмотка имеет 2р=10с=20, 30, ...полюсов при z=24c=48, 72 пазах.

Для обмотки фиг.1 при q=8/5 (N=8, d=5), у_пi=3, 1 для двухкатушечных групп, y_п=2 однокатушечных (y_к), обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам К_у=sin(90°y_к/τ_п) укорочения (при τ_п=z/2p=2,4), распределения K_p=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_yК_р=0.8011. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы при оси симметрии по оси 4Г и сдвигах относительно нее на ±α_п=360°/z=15° групп 7Г, 1Г и ±0,5α_п=7,5° групп 13Г, 10Г: x[-0,60876(1+2cosα_п)+0,965926·2cos0,5α_п]=x0,13053 при K_yi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,60876 (у'_пi=1)и 0,965926 (у_п=2), тогда К_об при К_об.о·N=6,40880 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 x_опт=0,61, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,61-z_э=3(N-x)=3·7,39=22,17 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,8780, R² _д=14,7247/8, R_о=z_эK_об/pπ=22,17·0,8780/5π и σ_д%мин=19,86, а при х=0-σ_д%=41,84, т.е. σ_д% при x_опт=0,61 снижается в 41,84/19,86=2,11 раза из-за устранения низшей ν=1/5 гармонической МДС; с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,8780/0,8011)(41,84/19,86)(z_э/z)=2,13.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=10, z=24, q=z/6p=4/5, y_п=2 соответствуют параметры K_об=0,9250, σ_д%=25,16, т.е. обмотка по фиг.1 при x_опт=0,61 превосходит ее в 25,16/19,86=1,27 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным К_об, пониженным σ_д%, и эффективнее в К_эф=2,13 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 1,27 раза.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к выполнению обмоток трехфазных асинхронных и синхронных электрических машин. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной электромашинной дробной (q=z/3p=8/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=10с полюсах в z=24с пазах с группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1, повторяемой 3c раза, выполняется из 15с катушечных групп с номерами 1Г до 15(с)Г и с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2 и при целом числе с=1, 2, 3,.... При этом согласно изобретению в группах 1Г...5Г первой группировки двухкатушечные группы 1Г, 2Г, 4Г имеют шаги по пазам у_пi=3, 1 катушек с числами витков w_к, (1-x)w_к, соответственно, а однокатушечные группы 3Г, 5Г имеют шаги по пазам у_п=2 катушек с числом витков (1+х)w_к, при числе витков w_к, в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,61 - показатель неравновитковости групп фазы. 3 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10с в z=24с пазах с группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1, повторяемой 3с раза, выполняемая из 3рс=15с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г и с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки двухкатушечные группы 1Г, 2Г, 4Г имеют шаги по пазам у_пi=3, 1 катушек с числами витков w_к, (1-x)w_к соответственно, а однокатушечные группы 3Г, 5Г имеют шаги по пазам у_п=2 катушек с числом витков (1+х)w_к, при числе витков w_к, в остальных катушках групп, при этом указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... - целое число, х=0,61 - показатель неравновитковости групп фазы.