ТРЁХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=10, z=144 (g=24/5) Российский патент 2006 года по МПК H02K3/04 H02K3/28 

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_k≈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<l) 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=10 полюсах и z=144 пазах (q=z/6p=24/5, d=5) с группировкой катушек по ряду 5 5 5 5 4 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=10, z=144 с группировкой 5 5 5 5 4, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам y_k=12:

для групп 1Г...5Г первой группировки группы 2Г и 3Г имеют числа витков по (1-x)w_k катушек пятой для 2Г и первой для 3Г, а группа 5Г- по (1+х)w_k витков во второй и третьей катушках при w_k витках в остальных катушках групп и 2w_k витках каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,23.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=10, z=144 с номерами 1...144 (для z'=z/3=48 пазов) и номерами катушечных групп от 1Г до 30Г (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 показаны диаграммы сдвига осей нечетных групп первой фазы относительно оси симметрии 19Г для полюсности р=5 основной ν=l (наружная) и pν=νp=1 низшей ν=1/5 (центральная) гармонических: на фиг.3 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (внутренняя), х=0,5 (наружная). 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, 11Г, 21Г 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_y=sin(90°y_k/τ_п)(y_k=12, τ_п=z/2p=72/5) и распределения K_p=0,5/Nsin(30°/N) равен К_об.о=К_yК_р=0,922464. 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°:2x0,965926[-cos(0,5-10)α_п+cos(7,5α_п)]=+x0,152124 при К_y=sin(90°y_п/τ_п)=0,965926(y_п=12), ∑x/24=+х0,00634 и тогда

Из многоугольников МДС фиг.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/УЭлектричество. 1997. №9, с.53-55]:

тогда по (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,23, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,23-К_об=0,92392, R² _д=1730,1707/24, R_o=144·0,92392/5π, и σ_д%мин=0,49, а при х=0-σ_д%=0,74, т.e. σ_д% при x_опт=0,23 снижается в 0,74/0,49=1,51 раза, что характеризует высокую эффективность предложенной обмотки.

Такое снижение дифференциального рассеяния обусловлено устранением из МДС обмотки фиг.1 низшей гармонической ν=1/5 (pν=νр=1), для которой по центральной диаграмме фиг.2 при K_yν=sin(ν90°y_п/τ_п)=0,25882 и угле γ=α_п/2d=0,25°: Kpν=∑Eν/24=-0,03523, K_обνo=K_yνK_pν=-0,00912 и

откуда по условию K_обν=0 определяется значение х'=0,23, при котором из МДС обмотки фиг.1 полностью устраняется низшая гармоническая ν=1/5.

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния σ_д%, повышенным К_об; эффективнее при х_опт=0,23 в K_эф=1,51 раза в сравнении с равновитковой обмоткой; ее применение, например на статоре АД, позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических составляющих поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cosϕ₁, перегрузочную способность машины.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к трехфазным асинхронным и синхронным электрическим машинам. Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение состоит в снижении дифференциального рассеяния σ_д m'=6-зонной электромашинной дробной (q=24/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка с числом полюсов 2р=10 в z=144 пазах с группировкой катушек по 5 5 5 5 4, повторяемой 6 раз, выполняется из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам у_к=12. При этом согласно изобретению в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки катушечные группы 2Г и 3Г имеют числа витков (1-х)w_к в пятой катушке для катушечной группы 2Г и в первой катушке для катушечной группы 2Г, а катушечная группа 5Г имеет число витков (1+х)w_к во второй и в третьей катушках при числе витков w_к в остальных катушках катушечных групп и при числе витков 2w_к каждого паза. Указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке при значении показателя неравновитковости групп фазы х=0,23. 3 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10, числе пазов z=144, q=24/5 с группировкой катушек по ряду 5 5 5 5 4, повторяемой 6 раз, выполняемая из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам y_к=12, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки катушечные группы 2Г и 3Г имеют числа витков (1-х)w_к в пятой катушке для катушечной группы 2Г и в первой катушке для катушечной группы 3Г, а катушечная группа 5Г имеет число витков (1+x)w_к во второй и в третьей катушках при числе витков w_к в остальных катушках катушечных групп и при числе витков 2w_к каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,23 - показатель неравновитковости групп фазы.