Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод "ЭЛДИН" (ОАО "ELDIN") (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (RU)
Приоритеты:
подача заявки: 2002-04-04
публикация патента: 27.06.2004
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в многофазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты. В изобретении ставится техническая задача выполнения в z=54 пазах двухслойной 2Р=4-полюсной петлевой обмотки m=9-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231031/963.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">д дифференциального рассеяния. Сущность изобретения состоит в следующем. Для двухслойной 2р=4-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при дробном числе q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками: при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам упi=12, 10 и числах витков wк, (1-x)wк для групп нечетных, yпi=11 c (1+x)wк витками для групп четных. При этом в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2wк число витков каждого паза, x=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе. 2 ил.
Многофазная (m3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231003/8805.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">3) 2р=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, выполненная двухслойной петлевой с дробным q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками, отличающаяся тем, что при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам yпi=12, 10 и числах витков wк, (1-x)wк для групп нечетных; yпi=11 c (1+x)wк витками для групп четных и в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2wк число витков каждого паза, x=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ).Известны петлевые симметричные 2р-полюсные m3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231003/8805.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">3-фазные, m’=2m-зонные двухслойные обмотки переменного тока, выполняемые в z=2pmq пазах из 2pm катушечных групп при дробном числе q=z/2pm=b+0.5 пазов на полюс и фазу с равношаговыми или концентрическими катушками [Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. - Л.: Энергия, 1978, с.402-450].Наиболее близкой к предлагаемой является m=3-фазная, m’=2m=6-зонная 2р=4-полюсная двухслойная обмотка, выполняемая в z=6pq=54 пазах при дробном числе q=z/6p=4,5 (b=4) из 6р=12 равномерно смешанных 5- и 4-катушечных групп.В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двухслойной 2 р=4-полюсной петлевой обмотки m=9-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231031/963.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">д дифференциального рассеяния [Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. // Электричество, 1987, №6, с.50-53] при его оптимизации [Попов В.И. Оптимизация электромагнитных параметров трехфазных дробных обмоток. // Электричество, 1996, №10, с.28-34].Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной 2р=4-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при дробном числе q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками: при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам yпi=12, 10 и числах витков wк, (1-х)wк для групп нечетных, yпi=11 с (1+x)wк витками для групп четных и в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2wк - число витков каждого паза, х=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе.Нa фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой двухслойной петлевой обмотки с концентрическими катушками при 2р=4 полюсах z=54 пазах, m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах в последовательности A-A’-A”-Z-Z’-Z”-B-B’-B”-X-X’-X”-C-C’-C”-Y-Y’-Y” и 36 катушечных группах с номерами от 1 Г до 36 Г (сверху) и номерами пазов от 1 до z=54 (снизу); на фиг.2 - построение многоугольника МДС обмотки по фиг.1, где в центре показаны векторы симметричной m’=2m=18-фазной системы токов фазных зон при их сдвиге на угол 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231037/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">фз=3603) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">/m’=203) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">, имеющие обозначения фазных зон.Обмоточные коэффициенты определяются по коэффициентам укорочения катушек Kyi=sin(903) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">yпi/3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231083/964.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">п) при полюсном делении 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231083/964.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">п=z/2p=13,5 с учетом неравновитковости катушек по фиг.1 при yпi=12, 10 и yпi=11: 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231892/2231892-2t.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">Пазовые точки i=1...54 многоугольника МДС на фиг.2 строятся при х=0 по вспомогательным равнобедренным треугольникам в соответствии с направлениями токов фазных зон пазов фиг.1, откуда при МДС одного слоя паза в единицу длины определяются (по теоремам синусов и косинусов): отрезок (2-5)=2(1+2sin703) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">)sin803) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"> при (1-2)=2sin703) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">=(2-3), (3-4)=2sin803) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">, радиус точки i=2(i=5)-Ri=2=(2-5)/2sin203) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">, R2i=1=R2i=3=R2i=2+(2sin703) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">)2-2Ri=2(2sin703) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">)cos803) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231004/176.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">, тогда квадрат среднего радиуса для трех точек одной повторяющейся части многоугольника равен R2д=3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231822/931.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">(R2i)/3=67,48542559; при Коб=0,95367 по (1), радиусе окружности R=zКоб/p3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231056/960.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">=543) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231028/183.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">0,95367/23) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231056/960.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"> для основной гармонической МДС вычисляется коэффициент дифференциального рассеяния 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231031/963.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">д%=[(Rд/R)2-1]100=0,458 для х=0. При оптимальном значении x=хопт=0,30 и Коб=0,95765 по (1) 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231031/963.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">д% снижается на 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231019/8776.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">10% и равен 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231031/963.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">д%=0,415, что ниже значения 3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, патент № 2231892" SRC="/images/patents/237/2231031/963.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">д%=0,494 трехфазной обмотки по прототипу. Средний шаг но пазам катушек обмотки yп.ср=11+х/3 при х=0,3 равен yп.ср=11,1.Таким образом, предлагаемая обмотка имеет улучшенный гармонический состав кривой МДС и пониженное дифференциальное рассеяние, что снижает добавочные потери в стали и индуктивное сопротивление рассеяния фазы АД с такой обмоткой.Применение предлагаемой обмотки при m=9 фазах в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 9-фазного тока позволяет в три раза снижать фазный ток в сравнении с 3-фазными ППЧ, что снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при упрощении его схемы.
3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах
