трёхфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=10, z=84 (g=14/5)

Формула изобретения

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10, числе витков в z=84 и q=14/5 с группировкой катушек по ряду 33332, повторяемой 6 раз, выполняется из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам у _к=7, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки катушечные группы 2Г и 3Г имеют числа витков (1-х)w_к в третьей катушке для катушечной группы 2Г и в первой катушке для катушечной группы 3Г, а катушки катушечной группы 5Г имеют число витков (1+х)w_к при числе витков w_к в остальных катушках катушечных групп и при числе витков 2w_к каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,23.

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 у_кz/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/6p целом или дробном [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/6р=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=10 полюсах, z=84 пазах (q=z/6p=14/5, d=5) с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2p=10, z=84 с группировкой 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам у_к=7:

для групп 1Г...5Г первой группировки группы 2Г и 3Г имеют числа витков по (1-x)w_к катушек третьей для 2Г и первой для 3Г, а катушки 5Г - по (1-x)w_к витков при w_к витках в остальных катушках групп и 2w_к витках каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,23.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2p=10, z=84 с номерами 1...84 и номерами катушечных групп от 1Г до 30Г (размечены группы первой фазы 1Г+3(с)Г=1Г, 4Г, 7Г, ...), чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y; на фиг.2 показаны диаграммы сдвига осей нечетных групп первой фазы относительно оси симметрии 25Г для полюсности р=5 основной гармонической =1 (наружная) и полюсности p =p=1 низшей гармонической =1/5 (центральная); на фиг.3 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (внутренняя), х=0,25 (наружная). Такая 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, 11Г, 21Г 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 К_y=sin(90°у _к/ _п)(у_к=7, _п=z/2p=42/5) и распределения K_p=0,5/Nsin(30°/N) равен К_об.о=К_yК_р=0,922606. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при угле сдвига пазов _п=360°/z=30°/7:2x0,965926(соs2,5 _п)=+х1,898173 для 25Г, -2х0,965926·cos(0.5-5) _п=-x1,823443 для 7Г+13Г при К_y=sin(90°y _п/ _п)=0,965926 (у_п=7), х/14=+х0,00534 и тогда

Из многоугольников МДС фиг.3 (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, R_o - 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(x)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0.51, соответствующее _д%мин: при х_опт=0.23-K_об=0,923834, R² _д=346,3992/14, R_o=84·0,923834/5 и _д%мин=1,38, а при х=0- _д%=2,12, т.е. _д% при Х_опт=0,23 снижается в 2,12/1,38=1,54 раза, что характеризует эффективность предложенной обмотки.

Такое снижение дифференциального рассеяния обусловленно устранением из МДС обмотки фиг.1 низшей гармонической =1/5 с полюсностью р =p=1, для которой по центральной диаграмме фиг.2 при K_y =sin(90°у _к/ _п)=0,25882, угле = _п/2d=3°/7: K_p =E /14=-0,06014 и K_обо =К_у К_р =-0,01557; 2x0,25882(cos0,5 _п)=+x0,5173 для 25Г, 2x0,25882cos(0,5 _п- _п+)=+x0,4383 для 7Г+13Г при _п=360°/р=72° и x/14=+x0,0683, тогда

откуда по условию К_об =0 определяется значение х'=0,23, при котором из МДС обмотки фиг.1 полностью устраняется низшая гармоническая =1/5.

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния _д%, повышенным К_об и эффективнее при x _опт=0,23 в K_эф=1,54 раза в сравнении с равновитковой обмоткой; ее применение, например на статоре АД, позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических составляющих поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cos ₁, перегрузочную способность машины.