трехфазная одно-двухслойная электромашинная обмотка при 2p=2c полюсах в z=27c пазах (q=4,5)

Формула изобретения

Трехфазная одно-двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=2 с в z=27 c пазах, q=4,5, выполняемая из 3р равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками при числе витков 2w_к каждого паза, отличающаяся тем, что каждая катушечная группа содержит по шесть катушек с шагами по пазам у_пi=18, 16, 14, 12, 10, 8 и с числами витков w_к, 2 w_к, 2 w_к, 2 w_к , (1+x)w_к, (1-х)w_к соответственно, при значении х=0,13.

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 (однослойные) симметричные m=3-фазные, m'=2m=6-зонные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из 6р (3р) катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам у_{к п}=z/2р, 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 d2 создают гармонические МДС по ряду =6k/d±1 [там же, с.450], в том числе четные и низшие (<1), при возрастании дифференциального рассеяния _д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической >0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.

Наиболее близкой к предлагаемой является трехфазная одно-двухслойная обмотка при 2р=4 полюсах и z=54 пазах (q=4,5), выполняемая из 3р=6 одинаковых равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками с шагами по пазам у_пi=18, 16, 14, 12, 8 и числами витков w_к, 2w_к, 2w_к , 2w_к, 2w_к при 2w_к витках каждого паза [Технический каталог ОАО "ELDIN", Ярославль, 2002 г., с. 30 - синхронные генераторы типа SJ250 - прототип].

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния обмотки по прототипу. Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной одно-двухслойной обмотки при 2р=2с полюсах в z=27c пазах (q=4,5), выполняемой из 3р равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками при 2w_к витках каждого паза и c=1, 2, 3...:

каждая группа содержит по шесть катушек с шагами по пазам у_пi =18, 16, 14, 12, 10, 8 с числами витков w_к, 2w _к, 2w_к, 2w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к, где x=0,13.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев с верхними лобовыми частями предлагаемой обмотки при с=1, 2р=2, z=27 с номерами 1...27 (снизу) и 3р=3 катушечными группами с номерами 1Г, 2Г, 3Г (сверху) с чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y; на фиг.2 построены по треугольной сетке (при ее стороне в единицу длины) многоугольники МДС обмоток по фиг.1 при x=0,5 (наружный), по прототипу (внутренний). При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=2с=4, 6,... полюсов и z=27c=54, 81,... пазов при 3р=6 - (1Г...6Г), 9 - (1Г...9Г) группах и их согласном включении в фазах (1Г и 4Г, 2Г и 5Г, 3Г и 6Г в фазах I, II, III при 2р=4), а фазы могут сопрягаться звездой или треугольником.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент определяется по коэффициентам укорочения концентрических катушек K_уi =sin(90°у_пi/ _п) при _п=z/2p=13,5; К_уi=0,866025 (у_пi =18), 2·0,957990 (у_пi=16), 2·0,998308 (у _пi=14), 2·0,984808 (у_пi=12), (1+х)0,918216 (у_пi=10), (1-х)0,802123 (у_пi=8), и тогда

Из наружного многоугольника МДС фиг.2 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) по треугольной сетке и соотношениям

определяется коэффициент дифференциального рассеяния _д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...2q пазовых точек, R_o - радиус окружности для основной гармонической [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 x_опт=0,13, соответствующее _д%мин: при x_опт=0,13 - К_об=0,94263, R² _д=594,0969/9, R_o=54·0,94263/2 и _д%мин=0,578, а при x=0 - _д%=0,582, т.е. обмотку можно выполнять и при x=0. Для обмотки по прототипу при К_об=0,92805, R² _д=577/9 (по внутреннему многоугольнику фиг.2) и _д%=0,777, т.е. _д% при x_опт=0,13 снижается в 0,777/0,578=1,34 раза, что характеризует эффективность предложенной обмотки. С учетом повышения К_об эффективность обмотки по фиг.1 равна К_эф=(0,94263/0,928055)(0,777/0,578)=1,37 при среднем шаге катушек по пазам у_п.cp=(120+2x)/9=13,36 (для обмотки по прототипу у_п.ср=118/9=13,11).

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуются пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния _д%, повышенным К_об и эффективнее при x _опт=0,13 в К_эф=1,37 раза в сравнении с обмоткой по прототипу. Ее применение в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения, а, например, на статоре АД - позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cos ₁, перегрузочную способность машины.