трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=14 полюсах в z=108 пазах с q=18/7
Классы МПК: | H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней |
Автор(ы): | Ахунов Турсун Абдалимович (RU), Макаров Лев Николаевич (RU), Попов Виктор Иванович (RU), Петров Юрий Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод (ОАО "ELDIN") (ЭЛДИН) (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (ВГИПА) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-02-10 публикация патента:
20.01.2006 |
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, в трехфазных асинхронных и синхронных машинах. Технический результат заключается в снижении дифференциального рассеяния. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсами в z=108 пазах с q=18/7 и с группировкой катушек по ряду 3 3 2 3 2 3 2, повторяемой 6 раз, выполнена из 6р=42 катушечных групп 1Г,... 42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных и среднем шаге катушек по пазам ук=6. Согласно изобретению в первой группировке групп 1Г,... 7Г первая катушка групп 1Г, 6Г и третья катушка групп 2Г, 4Г групп 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шаге по пазам уп =6 имеют по (1-х)wк витков. Наружные концентрические катушки концентрических групп 3Г, 5Г, 7Г при шагах по пазам y п=7,5-(1+х)wк витков при wк витках в остальных катушках групп. Указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,4 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду. 4 ил.
(56) (продолжение):
CLASS="b560m"2050666 C1, 20.12.1995. RU 2050667 C1, 20.12.1995. RU 2051453 C1, 27.12.1995. RU 2085008 C1, 20.07.1997. SU 917264 A, 30.03.1982. US 3979618 А, 07.09.1976. ЛИВШИЦ-ГАРИК М. Обмотки переменного тока. - М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1959, с.224. Электричество. 1997, №9, с.53-55.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсах в z=108 пазах с q=18/7 и с группировкой катушек по ряду 3 3 2 3 2 3 2, повторяемой 6 раз, выполненная из 6р=42 катушечных групп 1Г,... 42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных и среднем шаге катушек по пазам у к=6, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,... 7Г первая катушка групп 1Г, 6Г и третья катушка групп 2Г, 4Г групп 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при шаге по пазам уп=6 имеют по (1-x)wк витков, а наружные концентрические катушки концентрических групп 3Г, 5Г, 7Г при шагах по пазам у п=7,5-(1+х)wк витков при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,4 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обмоткам электрических машин, может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).
Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные, m'=2m=6-зонные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из 6р катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам yкz/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/6р целом или дробном [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/6p=N/d и d4 создают гармонические МДС по ряду =6k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (<1) при возрастании дифференциального рассеяния д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической >0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=6-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=14 полюсах и z=108 пазах (q=z/6p=18/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 3 3 2 3 2 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=14, z=108 с группировкой 3 3 2 3 2 3 2, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=42 катушечных групп с номерами 1Г...42Г при среднем шаге катушек по пазам ук=6: в группах 1Г...7Г первой группировки группы 1Г, 2Г, 4Г, 6Г при уп=6 имеют по (1-х)w к витков в катушках первой для 1Г, 6Г и третьей для 2Г, 4Г, а концентрические 3Г, 5Г, 7Г при упi=7,5 - по (1+х)wк витков в наружной катушке при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,40.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=14, z=108 с номерами 1...108 (для z'=z/2=54 пазов) и номерами катушечных групп от 1Г до 42Г (размечены группы первой фазы 1Г+3(с)Г=1Г, 4Г, 7Г...), чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y, где зачерненные пазы содержат по (2-x)wк витков при 2wк витках в остальных пазах; на фиг.2 показаны диаграммы сдвига осей нечетных групп первой фазы для полюсности р=7 основной гармонической МДС =1 (наружная) и полюсности p =p=1 низшей гармонической =1/7 (центральная); на фиг.3 и 4 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). m'=6-зонная обмотка по фиг.1 соединяется обычным образом при встречном включении в фазах четных групп относительно нечетных с их началами из начал групп 1Г, 15Г, 29Г для фаз I, II, III и фазы могут сопрягаться звездой или треугольником.
Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения Ку=sin(90°ук/ п)(ук=6, п=z/2p=-54/7) и распределения Kp=0,5/N sin(30°/N) равен Коб.о=КуК р=0,89747. Для неравновитковых катушек к Коб.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 (наружная) при оси симметрии в 19Г, угле сдвига пазов п=360°/z=10°/3:+x0,989442(1+2cos п)=+х2,964977 для 19Г+7Г+31Г, -2х0,939693[cos(1,5+7) п+cos(0,5+7) п]=-x3,357538 для 1Г+37Г+13Г+25Г, при Kуi =sin(90°yпi/ п)=0,989442(yпi=7) и 0,9939693 (уп =6), тогда х=-х0,39256 и при Коб.оN=16,15441
Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) определяется по соотношениям
коэффициент дифференциального рассеяния д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2 д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, Ro - радиус окружности для гармонической =1 [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55]:
тогда по (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,40 соответствующее д%мин: при xопт=0,40-zэ=3( -х)=3·17,6=105,6 эквивалентное число полностью заполненных пазов, Kоб =0,90894, R2 д=348,36/18, Ro =zэKоб/р=105,6·0,90894/7 и д%мин=1,59, а при х=0- д%=2,10, т.е. д% при хопт=0,40 снижается в 2,10/2,59=1,32, что характеризует эффективность предложенной обмотки. Такое снижение д% обусловлено значительным уменьшением низшей =1/7 (+) гармонической МДС по центральной диаграмме фиг.2 (при угле , равном = n/2d=5°/21), откуда для =1/7-K об =(-0,1107+x0,2325)/(18-х) и по условию Kоб =0 определяется значение х'=0,48, при котором из МДС неравновитковой обмотки фиг.1 полностью устраняется эта гармоническая.
Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуются пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния д% (в 1,32 раза), повышенным обмоточным коэффициентом Коб и эффективнее при хопт=0,40 в сравнении с равновитковой обмоткой в Kэф=(0,90894/0,89747)(2,10/1,59)(z э/z)=1,305 раза. Ее применение, например на статоре АД, позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических МДС поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cos 1 и перегрузочную способность машины.
Класс H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними
Класс H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней