Трехфазная многополюсная двухслойная симметричная обмотка Советский патент 1993 года по МПК H02K3/28 H02K17/14 

Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин и может быть использовано в электромашиностроении при изготовлении и укладке обмоток асинхронных и синхронных электрических машин.

Цель изобретения - уменьшение расхода обмоточного провода и улучшение техни- ко-экономических показателей путем уменьшения амплитуд 3-й, 5-й и 7-й гармоник МДС(ЭДС).

На фиг. 1 представлены схемы распределения активных сторон катушек первого и второго типов двухполюсной обмотки, выполненной в Z-12 пазах, т.е. с числом пазов на полюс и фазу . Здесь и на фиг.2 позиция а) отображает распределение активных сторон катушек первого и позиция б) - катушек второго типа, а стороны каждой из фаз изображены вертикальными прямыми линиями: для фазы А - жирными, для фазы В - тонкими, для фазы С - пунктирными. Из

схем следует, что стороны любой из фаз расположены в соответствии с формулой изобретения. Например, все одноименные стороны фазы С занимают соседних пазов со 2-го по 5-й включительно, стороны катушек первого типа с числом витков Wi - центральные 3-й и 4-й пазы (), а стороны катушек второго типа с числом витков W2 - 2-й и 5-й пазы, т.е. по одному () пазу симметрично центральной группе. Аналогично размещены одноименные катушечные стороны фазы С, занимающие 4 соседних паза с 8-го по 11-й включительно, центральные 9-й и 10-й пазы заняты сторонами катушек первого типа, а 8-й и 11-й - сторонами катушек второго типа. Подобным же образом размещены активные стороны катушек остальных фаз.

На фиг.2 дополнительно представлены схемы распределения активных сторон катушек первого и второго типов двухполюсной обмотки, выполненной в Z-24 пазах, т.е.

ё

00

OK GJ GJ СЯ

СО

с числом пазов на полюс и фазу . Рисунок наглядно показывает распределения активных сторон катушек фаз А и А , Одноименные стороны катушек первого типа фазы А занимают четыре () центральных паза (с 1-го по 4-й), а стороны катушек второго типа располагаются по две () симметрично в крайних соседних пазах с номерами 23,24 справа и 5,6 слева. Стороны катушек фазы А1 первого типа занимают центральные пазы с номерами с 13-го по 16-й включительно, а стороны катушек второго типа - симметрично расположены в крайних соседних пазах с номерами 11,12 и 19,20. Также в полном соответствии с формулой изобретения располагаются стороны остальных фаз.

Формирование катушек путем соединения в лобовых частях активных сторон, распределенных подобным образом, может быть различным с использованием любой

известной конструкции обмоток и принципов обьединения катушек в группы. На фиг.З приведена схема-развертка обмотки с распределением активных катушечных сторон, повторяющим схему фиг. 1, для случая соединения активных сторон катушек первого типа (изображены толстыми линиями) с числом витков Wi в виде однослойной цепной обмотки с шагом катушек по пазам

, а сторон катушек второго типа с числом витков Л/2 - в виде однослойной обмотки с катушками одинакового шага , уложенных вразвалку.

Расход обмоточного провода в прйведенной обмотке согласно изобретению и в прототипе можно сравнить по величине среднего шага YCp, равного для двухслойной обмотки-прототипа шагу по пазам, который выбирается обычно равным

Y(0,8...0.855)5, а для составной приведенной обмотки определяется по выражению:

Использование: обмотки электрических машин переменного тока. Сущность изобретения: трехфазная многополюсная двухслойная симметричная обмотка с четным числом пазов на полюс и фазу выполнена из катушек двух типов с разными числами витков. На протяжении каждого двойного полюсного деления одноименные активные стороны катушек размещены в группах, в середине которых размещены стороны катушек первого типа, а на краях - стороны катушек второго типа. Соотношение чисел витков катушек разных типов лежит в диапазоне от 0,25 до 0,5 включительно. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Yep

(Y1.1 + . , . + Yll + . . . Ylq.) + (Y21 + . . . -f Y2I + . . . + Y2k) 2 W

q(l +W)

2 (1 + W)

где YII -шаг каждой из (2кр) катушек с ислом витков W первого типа;

Yai - шаг каждой из (2кр) катушек с чис- 25 ом витков W второго типа;

W - относительное число витков втоой обмотки, равное (W2/Wi).

Значения средних шагов в зависимости т W получаются равными:30

,6; ,46; .33

при ,25; ,366; ,5 соответственно,

.е. во всем допустимом диапазоне изменения относительного числа витков W сред- 35 ний шаг предлагаемой обмотки оказывается меньше, чём в обмотке прототипе. Следовательно, лобовые части в предлагаемой обмотке короче, чем в обмотке прототипа, что обеспечивает экономию обмоточного про- 40 вода,. Сравнительные результаты гармонического анализа по гармоникам порядков: , 5,7 для обмотки прототипа , ) и п ред- лагаемой обмотки во всем диапазоне изме- 45 нения W приведены в таблице. Данные приведены в виде дроби, числитель которой равен обмоточному коэффициенту Kov по v-й гармонике, а знаменатель относительной амплитуде этой гармоники, определяв- 50 мой по выражению:

. (),

где Кор - обмоточный коэффициент по 1-ой 55 (рабочей) гармонике.

2 (1 + W)

Интегрально относительное содержание добавочных гармоник оценивается коэффициентом дифференциального рассеяния rdv, рассчитанного по формуле:

v J5 Zo 2

rdv 2 (Hv)-i,

v 1

где Zo - число пазов на двойном полюсном делении.

Значения г dv приведены в крайнем правом столбце таблицы.

Сопоставление данных показывает, что во всем допустимом диапазоне изменения W относительное содержание наиболее весомых 3-ей, 5-ой и 7-ой высших гармоник у предлагаемое обмотки меньше, чем у обмотки прототипа, что гарантирует более высокое качество электромеханического преобразования энергии. При соотношении витков, близком к оптимальному (,366) при уменьшении относительной амплитуды 3-й гармоники более 30% по сравнению с прототипом, 5-ая и гармоники оказываются полностью подавленным. Аналогичный эффект достигается и для обмотки по формуле изобретения с другими значениями чисел q пазов на полюс и фазу: , 6, 8, ..., 21, где k - натуральное число.

Применение предлагаемой обмотки позволяет уменьшить расход обмоточного провода за счет сокращения длины лобовых частей, на 8...13%, снизить добавочные потери и улучшить виброакустические характеристики асинхронных двигателей за счет уменьшения относительных амплитуд 5-ой и 7-ой пространственных гармоник МДС, а также уменьшить несинусоидальность кривой ЭДС на зажимах генераторов трехфазного переменного тока за счет уменьшения содержания в ней 3-ей, 5-ой и 7-ой временных гармоник.

Формула изобретения.

Трехфазная многополюсная двухслойная симметричная обмотка с четным числом пазов на полюс и фазу q. о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что каждая фаза выполнена из катушек первого и второго типов с разными чисС В

а) 1 3 3 4 5 б 7 8 9 10 И 12

JU

б) 1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12

В С А В С А В С А В С А

0

лами витков Wi и W2 соответственно, одноименные активные стороны которых на протяжении каждого двойного полюсного деления размещены в группе из 2q соседних пазовых делений обмотки, причем .в q пазовых делениях середины группу размещены стороны катушек первого типа, а в крайних q/2 пазовых частях группы - стороны катушек второго типа и отношение чисел витков Wz/Wi лежит в диапазоне от 0,25 до 0,5 включительно.

А

В

-L

I И

а) 1 2 3 4 5 б 78 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 30 21 22 23 24

q/2

.

6) 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

В С А В С А В С . А В С А

q/2

q/2 Jf-.