ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=10c ПОЛЮСАХ В z=48c ПАЗАХ Российский патент 2006 года по МПК H02P7/00 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=10·с полюсах, z=-48·с пазах (q=z/3p=16/5, d=5)c группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3 [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=8/5 с группировкой 2 2 1 2 1, 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-х слойной обмотки при 2р=10·с, z=48·с с группировкой 4 3 3 3 3, повторяемой 3·с раза, выполняемой из 3р=15·с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г: в группах 1Г...5Г первой группировки концентрические четырехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_k, w_k, w_k, (1-x)w_k и трехкатушечные 3Г, 4Г - у′_пi=7, 5, 3 с числами витков (1-x)w_k, (1+x)w_k, w_k, а 2Г, 5Г - у_п=5 с числами витков w_k, (1+x)w_k, (1-x)w_k для 2Г и (1-)w_k, (1+x)w_k, w_k для 5Г, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... - целое число и х=0,51.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при c=1, 2p=10, z=48 с номерами 1...48 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_k витков при 2w_k 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=48c=96, 144 пазах.

Для обмотки фиг.1 при q=16/5 (N=16, d=5), y_пi=8, 6, 4, 2 для группы 1Г, y′_пi=7, 5, 3 для 3Г, 4Г и у_п=5 для 2Г, 5Г (У_k=5) обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°y_k/τ_п) при τ_п=z/2p=4, 8, распределения K_p=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,82581. Для неравновитковых катушек к K_об.o добавляется зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы значение, при оси симметрии в 1Г и сдвигах относительно нее на ±1,5α_п=1,5·360°/z=11,25° групп 7Г, 10Г и ±0,5α_п=3,75° групп 13Г, 4Г: х{-2(0,50+0,60876)+х0,99786[-cos(1,5α_п 5α_п)+cos1,5α_п]+2(0,99786-0,75184)cos0,5α_п)}=x0,02373 при K_yi=sin(90°y_пi/τ_п)=0,50(у_пi=8), 0,60876(у_пi=2), 0,99786(у_п=5), 0,75184(у′_пi=3), тогда К_об при К_об.о·N=13,2130 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=0,51,соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,51-z_э=3(N-2x)=3·14,98=44,94 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, К_об=0,88285, R² _д=107,002//16, R_о=z_эК_об/рπ=44,94·0,88285/5π и σд_%мин=4,83, а при х=0-σ_д%=9,92, т.е. σ_д% при х_опт=0,51 снижается в 9,92/4,83=2,05 раза из-за устранения низшей ν=1/5 гармонической МДС; с учетом повышения К_об ее эффективность равна К_эф=(0,88285/0,82581 )(9,92/4,83)(z_э/z)=2,06.

Отметим, что m′=6-зонной обмотке при 2р=10, z=48, q=z/6p=8/5 и у_п=4 соответствуют параметры К_об=0,9231 и σ_д%=5,26, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,51 превосходит ее в 5,26/4,83=1,09 раза.

Таким образом, предлагаемая m′=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=2,06 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=16/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=10·с полюсах в z=48·с пазах с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3, повторяемой 3·с раза, выполняется из 15·с катушечных групп с номерами 1Г до 15(с)Г при целом числе с=1, 2, 3,.... При этом, согласно данному изобретению, в группах 1Г...5Г первой группировки концентрическая четырехкатушечная группа 1Г имеет шаги у_пi=8, 6, 4, 2 катушек с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к соответственно, и трехкатушечные группы 3Г, 4Г имеют шаги У_пi=7, 5, 3 катушек с числами витков (1-х)w_к, (1+х)w_к, w_к соответственно, а катушечные группы 2Г, 5Г имеют шаги у_п=5 катушек с числами витков w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к, для катушечной группы 2Г и (1-)w_к, (1+x)w_к, w_к для катушечной группы 5Г, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,51 - показатель неравновитковости групп фазы. 3 ил.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10 с в z=48 с пазах с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3, повторяемой 3 с раза, выполняемая из 3р с=15 с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки концентрическая четырехкатушечная группа 1Г имеет шаги y_пi=8, 6, 4, 2 катушек с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к соответственно, трехкатушечные группы 3Г, 4Г имеют шаги y_пi=7, 5, 3 катушек с числами витков (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к соответственно, а катушечные группы 2Г, 5Г имеют шаги у_п=5 катушек с числами витков wk, (1+x)w_к, (1-x)w_к, для катушечной группы 2Г и (1-)w_к, (1+x)w_к, w_к для катушечной группы 5Г, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... - целое число; x=0,51 - показатель неравновитковости группы фазы.