трехфазная обмотка электрических машин при 2p=4с полюсах, z=18с пазах (варианты)
Классы МПК: | H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними |
Автор(ы): | Ахунов Турсун Абдалимович (RU), Макаров Лев Николаевич (RU), Попов Виктор Иванович (RU), Петров Юрий Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN"(ЭЛДИН) (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая Академия - ВГИПА (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-11-28 публикация патента:
10.04.2006 |
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромашиностроении, а именно - в трехфазных асинхронных и синхронных машинах. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в повышении обмоточного коэффициента и снижении дифференциального рассеяния д симметричной m'=3-зонной обмотки при 2р=4·с полюсах и z=18·с пазах. Сущность изобретения заключается в том, что трехфазная обмотка электрических машин при 2р=4с полюсах, z=18c пазах выполняется из 6с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза. При этом согласно первому варианту осуществления данного изобретения двухслойные группы содержат по три катушки с шагами упi=6, 4, 2 и числами витков wк , (1+x)wк, (1-х)wк, где х=0,65. Согласно второму варианту осуществления изобретения одно-двухслойные группы содержат по две катушки с шагами упi=5, 3 и числами витков 2 wк, wк. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Формула изобретения
1. Трехфазная обмотка электрических машин при 2р=4·с полюсах, z=18·с пазах, выполняемая из 6·с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,... и 2w к витках каждого паза, отличающаяся тем, что двухслойные группы содержат по три катушки с шагами упi=6, 4, 2 и числами витков wк, (1+х)wк, (1-х)w к, где х=0,65.
2. Трехфазная обмотка электрических машин при 2р=4·с полюсах, z=18·с пазах, выполняемая из 6·с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза, отличающаяся тем, что одно-двухслойные группы содержат по две катушки с шагами упi=5, 3 и числами витков 2 wк, wк .
Описание изобретения к патенту
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 yпz/2р 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].
Наиболее близка к предлагаемой m'=3-зонная двухслойная обмотка, выполняемая 2р=4-полюсной в z=18 пазах из 3р=6 катушечных групп с q=z/3р=3 катушками при уп=4 в каждой, которая проще m'=6-зонной обмотки из-за вдвое меньшего числа групп, но имеет низкий обмоточный коэффициент и повышенное дифференциальное рассеяние, что является ее недостатком и ограничивает применение.
В изобретении ставится задача повышения обмоточного коэффициента m'=3-зонной обмотки при понижении ее дифференциального рассеяния д.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2р=4c-полюсной обмотки, выполненной в z=18c пазах из 6с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам yк=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза:
по первому варианту двухслойные группы содержат по три катушки с шагами yпi=6, 4, 2 и числами витков wк , (1+x)wк, (1-х)wк, где x=0,65;
по второму варианту одно-двухслойные группы содержат по две катушки с шагами yпi=5, 3 и числами витков 2wк, wк.
На фиг.1 показаны развертки пазовых слоев предлагаемой обмотки по первому варианту при 2р=4 (с=1), z=18 пазах с номерами 1...18, 6с=6 катушечных группах с номерами 1Г...6Г с их верхними лобовыми частями, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, а на фиг.2 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при катушках равно- (внутренний) и неравновитковых (наружный) для х=0,5; на фиг.3, 4 - то же, что и на фиг.1, 2, но для второго варианта. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=4с=8, 12,... полюсов, z=18c=36, 54,... и повторе 2, 3,... раза развертки фиг.1, 3. Предлагаемая m'=3-зонная обмотка соединяется в фазах обычным образом при согласном последовательном (a=1) или параллельном (a=2) включении групп фазы: 1Г, 4Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 2Г, 5Г с началом из 2Г в фазе II; 3Г, 6Г с началом из 3Г в фазе III, а фазы могут сопрягаться в звезду (Y) или треугольник ().
Для обмотки по фиг.1 коэффициенты Kyi=sm(90°у пi/ п) укорочения катушек при полюсном делении п=z/2р=18/4=4,5, 2wк=2 витках паза равны: Кyi=0,8660254 (упi=6), (1+х)0,984808 (у пi=4), (1-х)0,642788 (упi=2) и тогда обмоточный коэффициент Коб и средний шаг катушек уп.ср равны:
Из многоугольников МДС фиг.2 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) по соотношениям
определяется коэффициент дифференциального рассеяния д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2 д - квадрат среднего радиуса j=1...q пазовых точек относительно центра, Ro - радиус окружности для основной гармонической МДС [Попов В.И. Определение, оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55]:
при х=0-R2 j=22+1+2=7 - для точек j=1, 3, R 2 j=22=4 - для точки j=2, R 2 д=(R 2 j)/3=6, Ro=18·0,83121/2 при Коб=0,83121 из (1) и по (2) д%=5,82;
при х=0,5-R2 j =7 - для j=1,3, R2 j=(2+x)2=4+4+x 2 - для j=2' и
тогда по (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное значение Хопт =0,65, соответствующее минимальной величине д%мин: при хопт=0,65-Kоб=0,90531, R2 д=21,0225/3, Ro=18·0,90531/2 и д%мин=4,18, т.е. значение д% при хопт=0,65 снижается в 5,82/4,18=1,39 раза; с учетом повышения Коб эффективность обмотки равна Кэф=(0,90531/0,83121)(5,82/4,18)=1,52. По (1) при хопт=0,65-Уп.ср=4+2х/3-13,3/3=4,433.
Подобным образом для обмотки по второму варианту (фиг.3, 4):
Kyi=2·0,984808 (yпi=5), 0,8660254 (упi=3), Коб=(К yiwкi)/3=0,9452, yп.ср=13/3=4,333, R2 д=23/3 и д%=4,56, т.е. по сравнению с равновитковой обмоткой (х=0) по фиг.1 значение д% снижается в 5,82/4,56=1,28 раза и Кэф =1,45.
Отметим, что m'=6-зонной двухслойной обмотке при 2р=4, z=18, 6р=12 группах, q=z/6p=1,5, yп=4 соответствуют чередование фазных зон по фиг.3 при двух-, однокатушечных чередующихся группах, многоугольник МДС по фиг.4 и параметры Kоб =0,9452, д%=4,56 предлагаемой m'=3-зонной обмотки (одно-двухслойной) по второму варианту при yп.ср=yп=4.
Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным Коб, пониженным д% и эффективнее в Кэф1,5 по сравнению с равновитковой обмоткой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Класс H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней
Класс H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними