трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=10c полюсах в z=24c пазах
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), Тихонов Сергей Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН) (RU), олжская государственная инженерно-педагогическая академия - ВГИПА (Н.Новгород) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-02-13 публикация патента:
20.02.2006 |
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к выполнению обмоток трехфазных асинхронных и синхронных электрических машин. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния д m'=3-зонной электромашинной дробной (q=z/3p=8/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=10с полюсах в z=24с пазах с группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1, повторяемой 3c раза, выполняется из 15с катушечных групп с номерами 1Г до 15(с)Г и с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у к=2 и при целом числе с=1, 2, 3,.... При этом согласно изобретению в группах 1Г...5Г первой группировки двухкатушечные группы 1Г, 2Г, 4Г имеют шаги по пазам упi=3, 1 катушек с числами витков wк, (1-x)wк, соответственно, а однокатушечные группы 3Г, 5Г имеют шаги по пазам уп =2 катушек с числом витков (1+х)wк, при числе витков wк, в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,61 - показатель неравновитковости групп фазы. 3 ил.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10с в z=24с пазах с группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1, повторяемой 3с раза, выполняемая из 3рс=15с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г и с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=2, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки двухкатушечные группы 1Г, 2Г, 4Г имеют шаги по пазам упi=3, 1 катушек с числами витков wк, (1-x)wк соответственно, а однокатушечные группы 3Г, 5Г имеют шаги по пазам уп=2 катушек с числом витков (1+х)wк, при числе витков wк, в остальных катушках групп, при этом указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... - целое число, х=0,61 - показатель неравновитковости групп фазы.
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 упz/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]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d4 создают гармонические МДС по ряду =m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (<1)при значительном 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 д m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=10с полюсах, z=24с пазах (q=z/3p=8/5, d=5) c группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке при q'=z/6p=q/2=4/5 с группировкой 1 1 1 1 0, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа катушечных групп, где с=1, 2, 3,... - целое число.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=10с, z=24с с группировкой 2 2 1 2 1, повторяемой 3с раза, выполняемой из 3р=15с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у к=2: в группах 1Г...5Г первой группировки двухкатушечные группы 1Г, 2Г, 4Г имеют шаги катушек yпi=3, 1 с числами витков wк, (1-х)wк, а однокатушечные 3Г, 5Г - уп=2 с числом витков (1+x)wk при w к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...- целое число и х=0,61.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=10, z=24 с номерами 1...24 и 15 катушечных группах с номерами 1Г...15Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего, X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-x)w к витков при 2wк витках во всех остальных пазах, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 6Г, 9Г, 12Г, 15Г, 3Г с началом из 6Г в фазе II; 11Г, 14Г, 2Г, 5Г, 8Г с началом из 11Г в фазе III; фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3, ...обмотка имеет 2р=10с=20, 30, ...полюсов при z=24c=48, 72 пазах.
Для обмотки фиг.1 при q=8/5 (N=8, d=5), упi=3, 1 для двухкатушечных групп, yп=2 однокатушечных (yк), обмоточный коэффициент Коб.о при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам Ку=sin(90°yк/ п) укорочения (при п=z/2p=2,4), распределения Kp=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен Коб.о=КyКр=0.8011. Для неравновитковых катушек к Коб.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы при оси симметрии по оси 4Г и сдвигах относительно нее на ± п=360°/z=15° групп 7Г, 1Г и ±0,5 п=7,5° групп 13Г, 10Г: x[-0,60876(1+2cos п)+0,965926·2cos0,5 п]=x0,13053 при Kyi=sin(90°упi / п)=0,60876 (у'пi=1)и 0,965926 (у п=2), тогда Коб при Коб.о·N=6,40880 равен:
Из многоугольников МДС фиг.2 и 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, 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(x)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,61, соответствующее д%мин: при xопт=0,61-zэ=3(N-x)=3·7,39=22,17 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, Kоб =0,8780, R2 д=14,7247/8, Rо=z эKоб/p=22,17·0,8780/5 и д%мин=19,86, а при х=0- д%=41,84, т.е. д% при xопт=0,61 снижается в 41,84/19,86=2,11 раза из-за устранения низшей =1/5 гармонической МДС; с учетом повышения Коб ее эффективность равна Kэф=(0,8780/0,8011)(41,84/19,86)(zэ /z)=2,13.
Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=10, z=24, q=z/6p=4/5, yп=2 соответствуют параметры K об=0,9250, д%=25,16, т.е. обмотка по фиг.1 при xопт =0,61 превосходит ее в 25,16/19,86=1,27 раза.
Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется повышенным Коб, пониженным д%, и эффективнее в Кэф=2,13 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп, превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,27 раза.
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