трёхфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=10, z=108 (q=18/5)
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): | Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН) (RU), Волжская 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 трехфазным асинхронным и синхронным электрическим машинам. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния д m'=6-зонной электромашинной дробной (q=18/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка при числе полюсов 2р=10 в z=108 пазах с группировкой катушек по ряду 4 4 3 4 3, повторяемой 6 раз, выполняется из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам ук=9. При этом согласно изобретению в группах 1Г...5Г первой группировки катушечные группы 1Г и 2Г имеют числа витков (1-x)wк первой катушки для катушечной группы 1Г и четвертой катушки для 2Г катушечной группы 2Г, а катушечные группы 3Г и 5Г имеют число витков (1+х)w к в средней катушке при числе витков wк в остальных катушках катушечных групп и при числе 2wк витков каждого паза. Указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке при значении х=0,28. 3 ил.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10, числе пазов z=108, q=18/5 с группировкой катушек по ряду 4 4 3 4 3, повторяемой 6 раз, выполняемая из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам, yк=9, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки катушечные группы 1Г и 2Г имеют числа витков (1-x)wк для первой катушки для катушечной группы 1Г и четвертой катушки для катушечной группы 2Г, а катушечные группы 3Г и 5Г имеют по числу (1+x)wк витков в средней катушке при числе витков wк в остальных катушках катушечных групп и при числе 2wк витков каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,28.
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 укz/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/6p=N/d и d>4 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 и z=108 пазах (q=z/6p=18/5, d=5) с группировкой катушек по ряду 4 4 3 4 3 [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 2р=10, z=108 с группировкой 4 4 3 4 3, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам ук=9:
для групп 1Г...5Г первой группировки группы 1Г и 2Г имеют числа витков по (1-x)wк катушек первой для 1Г и четвертой для 2Г, а группы 3Г и 5Г - по (1+x)wк витков в средней катушке при wк витках в остальных катушках групп и 2wк витках каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,28.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=10, z=108 с номерами 1...108 (для z'=z/2=54 пазов) 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 19Г для полюсности р=5 основной =1 (наружная) и р =р=1 низшей =1/5 (центральная) гармонических; 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 Ky=sin(90°y к/ п)(yк=9, п=z/2p=54/5) и распределения Kp=0,5/Nsin(30°/N) равен Kоб.o=KyKp=0,92252. Для неравновитковых катушек к Коб.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при угле сдвига пазов п=360°/z=10°/3: 2x0,965926[-cos(1+7,5) п+cos(0,5 п)]=+x0,230616 при Ку=sin(90°y к/ п)=0,965926 (yп=9), x/18=+x0,01281 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, 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=0,28, соответствующее д%мин: при xопт=0,28-Kоб=0,92611, R2 Д=735,9648/18, Rо=108·0,92611/5 и д%мин=0,84, а при х=0- д%=1,09, т.е. д% при xопт=0,28 снижается в 1,09/0,84=1,30 раза, что характеризует высокую эффективность предложенной обмотки.
Такое снижение дифференциального рассеяния обусловлено ограничением в МДС обмотки фиг.1 низшей гармонической =1/5 с полюсностью р =p=1, для которой по центральной диаграмме фиг.2 при Ky =sin(90°y к/ п)=0,25882, угле = п/2d=1°/3: Кy =E /18=-0,02926 и Кобо =Ку Kp =-0,00757; 2x0,25882[cos( п-)+cos(0,5 п+1,5 п +2)]=+х0,5495 при п=360°/p=72° и x/18=+x0,0305, тогда
откуда по условию Коб определяется значение х'=0,25, при котором из МДС обмотки фиг.1 полностью устраняется низшая гармоническая =1/5.
Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния д%, повышенным Коб и эффективнее при x опт=0,28 в Кэф=1,30 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.
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