Многофазная двухслойная обмотка машины переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к электромаши- фстроению, в частности к асинхронным двигателям средней мощности общепро- |у|ышленного и специального назначения с механизированной укладкой статорных

обмОТОК.

, Целью изобретения является повышение использования активного объема ма- и|ины за счет равномерного заполнения п;азов и улучшение использования меди обмотки за счет уменьшения среднего шаги ее витков.

Указанная цель достигается тем, что в известной многофазной двухслойной обмотке машины переменного тока, содержа- в каждой из m-фаз по 2р идентичных катушечных групп, состоящих из q концентрических разновитковых и разношаговых катушек, причем шаг каждой последующей катушки меньше на два пазовых деления шага предыдущей катушки, число витков I- тфй катушки выполнено в соответствии с соотношением

(121-12q

СО

),

а шаг i-той катушки выполнен равным yi mq-2i+1,

где Wn - допустимое число витков в каждом из пазов по условиям их заполнения;

, 2, ..., q - номер катушки в катушечной группе при начале их нумерации с катушки наибольшего шага;

m 2 - число фаз обмотки;

р 1 - число пар полюсов обмотки;

I nt- оператор округления числа в фигурных скобках до ближайшего целого числа,

На фиг. 1 схематически показана структура одной из катушечных групп многофазной двухслойной обмотки машины переменного тока с произвольным числом фаз m и числом пазов на полюс и фазу q с указанием шагов катушек yi, выраженных в пазовых делениях; на фиг. 2 - схема укладки

00

о

CJ Ч)

ел

со

катушечных групп обмотки по переходам для случая на фиг. 3 - структура фазной зоны обмотки и привязка системы координат.

Многофазная двухслойная обмотка ма- шины переменного тока содержит 2р одинаковых катушечных групп (фиг. 1), Каждая катушечная группа состоит из концентрически расположенных катушек (1, 2, ........ q).

Номер 1 присвоен катушке с наибольшим шагом yi mq-1, остальным катушкам присвоены номера в порядке убывания их шага 2, 3, ..., q, при этом, поскольку шаг каждой последующей катушки на два пазовых деления меньше шага предыдущей катушки, то шаг катушки с произвольным номером i удовлетворяет соотношению

yi mq-2i+1.

Число витков i-той катушки выполнено по соотношению

Wi (121-12q

)

Величины шагов катушек в пазовых делениях и их числа витков W i, выраженные в долях числа витков паза Wn(W i

Wi2 i - 1 тт7 1 ) для наиболее рас- -i q

пространенных трехфазных обмоток при разных числах пазов на полюс и фазу q, приведены в табл. 1,

Предложенная обмотка характеризует- ся равномерным заполнением пазов проводниками, т.к. числа витков катушек удовлетворяют соотношению

Wi+Wq-i+1 Wn COnSt,

действительно:

Wi+ Wq-i+ 1„nm-i l-M- - ,+ )- и Укладка в пазы предложенной обмотки производится по известным алгоритмам ук- ладки обычных двухслойных концентрических обмоток для механизированной укладки.

В качестве примера на фиг. 2 показана укладка по переходам для случая и . Такая обмотка уложена в Z 2mpq 2-3-2 пазов в четыре перехода, за каждый из которых укладывается 2тр/4 2 3-2/4 3 катушечных группы с шагом между ними

5

0 5

0

5

0

5

0

5

0

5

, а шаг между переходами .

Для обозначения принадлежности катушечных групп к отдельным фазам на фиг, 2 использована различная штриховка: отмывка - фаза А; косая клетка - фаза С; прямая клетка - фаза В. Пазы с номера 27 по номер 42 на фиг, 2 не показаны по условиям соблюдения габаритов чертежа.

За первый переход укладывается три катушечных группы, в каждой из которых катушек с шагом между катушечными группами соответственно, принадлежащих фазам А, С, В и расположенных в пазах:

1-ая кат. группа - пазы 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12 (А);

2-ая кат. группа - пазы 17,18,19,20,25, 26, 27, 28 (С);

3-ья кат. группа - пазы 33, 34, 35, 36,41, 42,43,44(6).

Укладка трех катушечных групп второго перехода начинается с паза 1+ , при этом укладываются группы, принадлежащие фазам С, В, А, соответственно, в пазы

4-ая кат. группа - пазы 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16 (С);

5-ая кат. группа - пазы 21,22,23,24,29, 30, 31, 32 (В);

6-ая кат. группа - пазы 37, 38, 39,40, 45, 46, 47, 48 (А).

Укладка катушечных групп третьего перехода начинается с паза 1+2уп 9, при этом катушечные группы укладываются в пазы:

7-ая кат. группа- пазы 9, 10, 11, 12, 17, 18,19,20(8);

8-ая кат. группа - пазы 25, 26, 27, 28,33, 34, 35, 36 (А);

9-ая кат. группа - пазы 41, 42, 43, 44,1, 2, 3,4 (С).

Укладка катушечных групп четвертого перехода, принадлежащих фазам А, С, В соответственно, йачинается с паза 1+Зуп 13, при этом катушечные группы укладываются в пазы:

10-ая кат, группа - пазы 13, 14, 15, 16, 21,22,23, 24 (А);

11-ая кат. группа - пазы 29, 30, 31, 32, 37,38,39,40(0);

12-ая кат. группа - пазы 45, 46,47,48,5, 6, 7, 8 (В).

По окончании четвертого перехода в пазы уложены все катушечных групп, при этом общее число витков в каждом из пазов одинаково и равно Wn. Катушечные группы, принадлежащие каждой из фаз, соединяются последовательно и/или параллельно, образуя требуемое число параллельных ветвей обмотки. Фазы обмотки

соединяются по схеме звезда или треугольник.

При подключении обмотки к симметричному m-фазному источнику тока по катушкам фазных зон, образуемым двумя Смежными сторонами полюсно-катушечных групп (фиг. 3), будут протекать токи.

Н.с. v -той пространственной гармоники, создаваемой i-тым пазом произвольной фазной зоны обмотки, определяется выражением

F v («)

Wj

V71

(a-yi)1

отсюда вытекает, что коэффициент обмоточный для v-той гармоники предложенной обмотки определяется выражением

« -&-& +5 -5

10

2q

Вычислив сумму q членов арифметико- тригонометрического ряда, окончательно получим

Использование: в асинхронных двигателях средней мощности с механизированной укладкой обмоток. Сущность изобретения: обмотка содержит в каждой фазе по 2р идентичных катушечных групп по q концентрических катушек в каждой. Наибольший шаг катушек равен q-1, а стороны катушек одной фазы с этим шагом расположены в смежных пазах. 3 ил, 2 табл.

П

где у -- (I- 1 /2 ) - угловая координата

i-того паза, рад. эл.;

а - текущая координата по расточке, рад. эл.;

Im - амплитуда тока фазы, А; v 1,2, .. порядок гармоники. Н.с. v -той пространственной гармо- н|ики,создаваемая двумя симметрично расположенными относительно точки О i-тыми базами, равна

F2v(a)r Csinv(a-yi)+sin vx

V7t

x( a + yi) 2

о Wi ln

V7t

cosvy sin va.

Амплитуда н.с. q пар пазов одной фазной зоны обмотки будет определяться выра- Цением

F l wi cosvyi

I 1

,|,(- ( -)

Суммарное число проводников одной фазной зоны Мфз предложенной обмотки р&вно

()qWn.

i 1

1

2q

.-.

Если бы все проводники фазной зоны УУфз были сосредоточены в одном пазу, то амплитуда н.с. v -той гармоники такой об- мртки определялась бы выражением

УУфз Im Wn Im ЧМ л,тг Ч ---

V31

VJt

5

sin

Kwj) (

ЛУ

2 m

q sin

nv 2 m q

cos

VJl

2 m q

Величины предложенной обмотки в случае m 3 для штатного состава гармоник v 2mK+1, , ± 1, ± 2,..., приведены в табл. 2.

По сравнению с прототипом предложенная обмотка характеризуется меньшим средним шагом витка, величина которого определяется формулой

-т,-Ц±1,

35

i 1

45

50

55

40

что приводит к соответствующему укорочению длины лобовых частей обмотки, а следовательно, к уменьшению расхода меди за счет равномерного заполнения пазов витками обмотки улучшается использование активного объема двигателя на 6-16% (в зависимости от величины q).

При той же трудоемкости укладки, что и для обычных концентрических двухслойных обмоток, предложенная обмотка обеспечивает снижение влияния высших пространственныхгармоник на технико-экономические показатели машины.

Формула изобретения Многофазная двухслойная обмотка машины переменного тока, содержащая в каждой из m фаз по 2р идентичных катушечных групп, состоящих из q концентрических раз- новитковых и разношаговых катушек, причем шаг каждой последующей катушки меньше на два пазовых деления шага предыдущей катушки, отличающаяся тем, что, с целью улучшения использования меди

обмотки путем уменьшения среднего шага витка и улучшения использования площади пазов путем их равномерного заполнения проводниками обмотки, шаг катушек наибольшего шага выполнен равным , стороны упомянутых катушек двух смежных групп, принадлежащие одной и той же фазе, расположены в двух смежных пазах, а число витков i-й катушки выполнено в соответствии с соотношением

(12i -1 2q

),

Шаги и числа витков катушек катушечной группы многофазной двухслойной обмотки машины

переменного тока при

Величины коэффициентов предложенной обмотки при и разных q

0

где m 2 - число фаз обмотки;

- число пазов на полюс и фазу;

р 1 - число пар полюсов обмотки;

Wn - число витков каждого из пазов пс условиям допустимой величины коэффициента заполнения паза;

,2,... q - номер катушки в катушечной группе при начале их нумерации с катушки наибольшего шага;

Int - оператор округления числа в квадратных скобках до ближайшего целого числа,

Таблица 1

Таблица 2

i.

Uj- тд.-1

Г - mq.

Номера пазо8

1 3 5 7 3 11 73 75 77 19 t

I

luyygyyyyyuiyyynyyyi

I

II

фи 2.1

.ll

it

Номера nepexaioS

%r.2