Трехфазная несимметричная обмотка для совмещенной электрической машины Советский патент 1991 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к электрическим совмещенным машинам переменного тока с двумя разнополюсными магнитными полями в магнитопроводе и может применяться, например, в одномашинных преобразователях частоты и числа фаз.

Цель изобретения - упрощение конструкции и изготовления обмотки путем уменьшения числа катушек в катушечных

группах, уменьшение потерь в меди от уравнительных токов путем снижения ЭДС взаимоиндукции от поля с полюсностью р 1, а также улучшение электромагнитных параметров путем увеличения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния обмотки.

На фиг.1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки; на фиг.2 и 3 чередования фазных зон обмоток - предлагаемой (фиг.2) и известной двухслойной (фиг.З); на фиг.4 - диаграмма ЭДС обмотки фиг.1 для полюсности р2 3; на фиг.5 и б - многоугольники МДС для полюсности р2 3 обмоток предлагаемой (фиг.5) и известной двухслойной (фиг.6).

Предлагаемая обмотка (фиг.1) выполнена трехфазной с полюсностью Р2 3 в Z 60 пазах с номерами от 1 до 60; на фиг.2 и 3 - из бра 18 катушечных групп с номерами от 1Гдо 18Г. Фазы содержат группы с номерами 1+3k, 3+3k, 5+3k соответственно в первой, второй,третьи фазах, rAek 0,1,2,...(2p2 - 1 5). В каждой фазе группы соединены последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных и выводы зажимов фаз образованы от начал групп 1 Г, ЗГ.5Г (зажимы С1, С2,СЗ)и 16Г, 18Г, 2Г, причем фазы можно соединять звездой (фиг.1) или треугольником. Груп- пыс номерами 1 + 3k 1Г.4Г.7Г, ЮГ, 13Г, 16Г содержат три концентрические катушки с шагами по пазам уп 10, 8, 6; группы с номерами 2 + 6k 2Г, 8Г, 14Г и 6 + 6k 6Г, 12Г, 18Г содержат три катушки с шагами по пазам ynv 9, 9, 6; группы с номерами 3 + 6k ЗГ, 9Г, 15Г и 5 + 6k 5Г, 11 Г, 17Г содержат две концентрические катушки с шагами по пазам уп 9 и 7. Для катушек групп 1Г, 2Г, ЗГ, 4Г. 5Г, 6Г числа витков и номера пазов укладки их начальных сторон равны:

5

0

5

(Х 360 P2/Z 18° пазов для полюсности р2 3, где векторы 01, 03, 04, 05 изображают ЭДС групп 1Г, ЗГ, 4Г, 5Г, а векторы 02, 02, 02 и 06, 06, 06 - ЭДС катушек групп 2Г и 6Г, для групп 7Г-12Г и 13Г-18Г диаграмма ЭДС (фиг.4) повторяется.

Для определения ЭДС фаз Оа, Ов, Ос (фиг.4) воспользуемся матричным методом. Из фиг.2 для одной повторяющейся части обмотки (z 20 пазов) структурная матрица обмотки (С) и транспонированные матрицы фаз записываются в виде (принято WK 1): 1 23...9 10 11 12 13..1920 сфАт 2 11-1-1 -2-1 -1 1 6789...16 17 18 1920 22 1-1 -1 -2-1 -1 3456...12 13 14 15 16 -1 -2-2-111211 Записывая f-й элемент матрицы единичных пазовых ЭДС в виде ezi cos(i-1) « + jsin(i-1)a, где а 360°P2/Z - 18 эл. град, для ЭДС фаз обмотки фиг.1 (одной повторяющейся части при Z 20 пазах) получаем:

Ё А - ez - 2cosO + cos «+ cos2« a - cos8a - cos9 a - 2cos10a - cosl 1 a - cos12a + cos18a + cos19a + j(2sinO + sina + sin2 a- sin8« - sin 9a-2sin10« - sin11a -sln12 «+sin18a + sin19) 11,040296 + j 0: EA 11,040296 и 0

Аналогичным образом для двух других фаз: Ев х ё2 -5,847282 + j.9,573826;

Изобретение относится к электромашиностроению и может применяться, например, в одномашинных преобразователях частоты асинхронного типа 50/200 Гц. Цель изобретения - упрощение конструкции и изготовления обмотки, а также уменьшение потерь в меди и улучшение электромагнитных параметров. Трехфазная несимметричная обмотка для совмещенной электрической машины с числами пар полюсов полей Р2/Р1 3/1 выполнена в 60 пазах с номерами 1-60 из 6 Р2 18 катушечных групп с номерами 1Г- 18Г, содержит группы с номерами 1+3k, 3+3k, 5+3k соответственно в первой, второй, третьей фазах, соединенных в каждой фазе последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных и с выводами зажимов фаз от начал групп 1Г. ЗГ, 5Г и 16Г, 18Г, 2Г, где к О, 1, 2(2р2-1). Группы с номерами 1+Зк содержат три концентрические катушки с шагами по пазам Уп 10, 8, 6, группы с номерами 2+6к и 6+6k содержат три катушки с шагами по пазам Уп 9, 9, 6, а группы с номерами 3+6k и 5+6k содержат две концентрические катушки с шагами по пазам У 9 и 7, Катушки групп 1Г-6Г содержат соответственно числа витков WR, wk, wk; wk, 2wk, Wkl Wk; Wk, Wk, Wk, Wk,- Wk, Wk,- 2wk, Wk, Wk И ИХ начальные стороны уложены соответственно в пазы с номерами 1, 2, 3; 4, 5, 6; 8, 9; 11, 12, 13; 15, 16; 18, 19, 20. Указанные числа витков и укладка катушек повторяются для групп 7Г-12Г со смещением пазов на 20 номеров, а для групп 13Г-18Г-со смещением пазов на 40 номеров. 6 ил. (Л С Os Ч) ю го о

Для групп 7Г, 8Г, 9Г, ЮГ. 11 Г, 12Г указанные числа витков и укладка катушек повторяются со смещением пазов на 20 номеров, а для групп 13Г, 14Г, 15Г, 16Г, 17Г, 18Г - со смещением пазов на 40 номеров. Средний шаг по пазам катушек обмотки по фиг.1 равен уп.ср. 8, 11.

Фазные зоны обмотки обозначены как А-Х (фаза первая). B-Y (фаза вторая), C-Z (фаза третья) и их чередования показаны на фиг.2, где зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушек групп, а зоны X, Y, Z - их конечным сторонам; штриховкой на фиг.2 отмечены незанятые обмоткой половинки пазов (пазы с номерами 2, 10, 15, 17; 22, 30. 35, 37; 42, 50, 55, 57). На фиг.4 окружность разбита на Z (p2 60) частей, соответствующих углу сдвига (в эл. град.)

Ев 5 847282 2 + 9 573826 2 11.218236; (р в arctg(9.573826/5,847282) 58.5852°; Ёс

-5,847282 - j.9,573826; |ЁС| 11,218236; рс 58,5852. Обмоточный коэффициент (среднее значение по фазам) равен Коб. (2.11,218236 + 11.040296)73 0,9299. Полученным ЭДС фаз соответствуют

векторы Оа, Ов, Ос на фиг.4, где углы сдвига фазных ЭДС равны: уоав са 180° - 58.5852° 121.4148° 117,1704° (у 4,4148°). Линейные ЭДС по фиг.4 равны (по теореме косинусов) Еав ЕСа 19,412584 а

b и Еье 19,147652 с, для которых определяется коэффициент несимметрии КНес напряжений обмотки фиг.1 по формулам (2): S а -t b 4 с 57,97282; А (а2 + Ь2 + с2)/6

55

,69р5; D - VA + В 19,323872;. Е VA-В 0,17621 и Кнес. (Ј/0)100 0,912%.

Коэффициент дифференциального рассеяния Од обмотки (фиг.1), характеризующий процентное содержание в кривой ее МДС высших и низших гармонических, определяется по многоугольнику МДС (фиг.5), построенному по вспомогательной треугольной сетке, сторона которой принята за

i

единицу длины: Rg2 WЈ Ri2 28,8 - по

многоугольнику МДС; R2 (18.0,9299/л)2 28,386887 (из Т 20 пазов обмоткой занято 18 пазов) и Од ( -1)100 1,455%.

Для известной трехфазной двуслойной обмотки, выполненной в z 60 пазах с шагом катушек по пазам уп 8. с чередованием катушечных групп по ряду (фиг.З) 43334343. повторяемому дважды, и с многоугольником МДС по фиг.6 электромагнитные пара- метры имеют значения: К0б 0,9053; КНес. 0,390%; Rg2 - 33,9; R2 (60.0,9053/3 33.215843 и ,06%.

Если рассматривать обмотку фиг.1 в поле с полюсностью pi 1 (в совмещенном магнитопроводе с pa/pi 3/1), то для этой полюсности нечетные группы первой фазы (группы 1Г, 7Г, 13Г) смещены на углы в 120°, на такие же углы смещены и четные группы (4Г, ЮГ. 160 и- следовательно, сумма их ЭДС взаимоиндукции EI от поля с pi 1 равна нулю ( AEi 0); то же самое имеет место и для двух других фаз обмотки. Таким образом, предлагаемая обмотка не имеет взаимоиндуктивной связи с полем полюсности pi 1, в то время как обмотка по прототипу (фиг.З) такую связь имеет и для нее A Ei 0 (составляет 7-10% от ЭДС фазы основной полюсности), вследствие чего в ней протекают уравнительные токи от ЭДС

EI и возрастают потери в меди, i

Таким образом, предлагаемая обмотка (фиг.1) по сравнению с обмоткой по прототипу проще конструктивно и в изготовлении из-за меньшего числа катушек в группах, а также превосходит ее по электромагнитным параметрам: имеет более высокое значение

Коб (в 0,9299/0,9053 1,027 раза/; меньшее значение Од (в 2,06/1,455 1,416 раза), вследствие чего уменьшаются потери в стали машины от высших гармонических полей:

в ней отсутствуют взаимоиндуктивные связи с полем полюсности pi 1 ( EI 0), вследствие чего уменьшаются потери в меди от уравнительных токов. Обмотка по фиг.1 уступает обмотке по прототипу лишь

О по коэффициенту несимметрии «нес линейных напряжений.

Формула изобретения Трехфазная несимметричная обмотка для совмещенной электрической машины с числами пар полюсов полей pa/pi 3/1, выполненная в 60 пазах с номерами 1-60 из 6р2 18 катушечных групп с номерами от 1Г до 18Г, содержащая группы с номерами 1 + 3k, 3 + 3k, 5 + 3k соответственно в первой, второй, третьей фазах, соединенных в каждой фазе последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных и с выводами зажимов фаз от начал групп 1Г, ЗГ. 5Г и 16Г, 18Г, 2Г. о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и изготовления, а также уменьшения потерь в меди и улучшения электромагнитных параметров, группы с номерами 1 + 3k содержат три концентрические катушки с шагами по пазам уп 10, 8, 6, группы с номерами 2 + 6k и 6 + 6k содержат три катушки с шагами по пазам уп 9,9,6, а группы с номерами 3 + 6kn5 + 6k содержат две концентрические катушки с шагами по пазам уп 9 и 7, катушки групп 1 Г, 2Г, ЗГ. 4Г, 5Г, 6Г содержат соответственно числа вит- ков wk, WR, wk; wk, 2wk, wk; wk, wk; wk, wk, wk; wk, wk; 2wk, wk, wk и их начальные стороны уложены соответственно в пазы с номерами 40 1, 2. 3; 4. 5. 6; 8,9; 11, 12, 13; 15. 16; 18, 19, 20, причем указанные числа витков и укладка катушек повторяются для групп 7Г, 8Г. 9Г, ЮГ, 11Г, 12Г со смещением пазов на 20 номеров, а для групп 13Г, 14Г, 15Г, 16Г, 17Г,

18Г - со смещением на 40 номеров, где k 0,1.2(2D2-1).

20

25

30

nr tr гг зг tr sr ег гг ar зг tor trr кг пг иг tsr ter цт

A I г J ISO x J ГсЖТ I em x j i сц у

{j.j.r.g.| . i ..L.1..PA1...-У.1..Р.ГТЖ.С.1.Л ,

у f s j i /r a у y .1 .if .. yT УГу у 7 у Т у УФ MJ f. У 5 & 7 yTf7 у. 7 УгУ/Гл ГсУу У/УУ I а I х | с | уУд | г | д | ж | г ГУ )

Ml 2 I g I Л I С I У I X I Z | в | X | С У Л Z В К С У Л

Фиг.З

Фиг. 4

-ДФигЛ

Фиг.З