трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=10, z=96 (q=16/5)
Классы МПК: | H02P7/00 Устройства для регулирования или управления числом оборотов и (или) крутящим моментом электродвигателей постоянного тока |
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" (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая академия - ВГИПА (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-02-10 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=16/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в следующем. Трехфазная двухслойная петлевая обмотка при числе полюсов 2p=10, размещенных в z=96 пазах с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3, повторяемой 6 раз, выполняется из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам yк=8. При этом, согласно изобретению, в группах 1Г...5Г первой группировки группа 1Г имеет числа витков (1-x)wк в первой и четвертой катушках, а катушечные группы 3Г и 4Г имеют по (1+x)wк витков в средней катушке, при числе витков wк в остальных катушках групп и при числе витков 2wк каждого паза. Указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке при показателе неравновитковости групп фазы x=0,24. 3 ил.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2p=10, числе пазов z=96, q=16/5 с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3, повторяемой 6 раз, выполняемая из 6p=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам y к=8, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки катушечная группа 1Г имеет числа витков (1-x)w к в первой и четвертой, а катушечные группы 3Г и 4Г имеют по (1+x)wк витков в средней катушке при числе витков wк в остальных катушках катушечных групп и при числе витков 2wк каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где x=0,24 - показатель неравновитковости групп фазы.
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/6p 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=10 полюсах, z=96 пазах (q=z/6p=16/5, d=5) с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной двухслойной обмотки при 2р=10, z=96 с группировкой 4 3 3 3 3, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=30 катушечных групп с номерами 1 Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам yк=8:
для групп 1Г...5Г первой группировки группа 1Г имеет числа витков по (1-х)wк катушек первой и четвертой, а группы 3Г и 4Г - по (1+х)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=0,24.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=10, z=96 с номерами 1...96 (для z'=z/2=48 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 1Г для полюсности р=5 основной =1 (наружная) и p =p=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 Ку=sin(90°у к/ п) (ук=8, п=z/2p=48/5) и распределения Kp=0,5/Nsin(30°/N) равен Kоб.o=KyKp=0,922556. 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=3,75°: -2x0,965926(cos7,5 п)=-x1,703741 для 1Г и 2х0,965926·cos(0,5 п)=+х1,930817 для 13Г+19Г при Ky=sin(90°у п/ п)=0,965926 (yп=8), х/16=+х0,01419 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(х)=0 вычисляется оптимальное хопт=0,24, соответствующее д%мин: при хопт=0,24-Коб=0,92596, R2 д=517,6528/16, R0=96·0,92596/5 и д%мин=1,03, а при х=0 д%=1,64, т.е. д% при хопт=0,24 снижается в 1,64/1,03=1,59 раза, что характеризует высокую эффективность предложенной обмотки.
Такое снижение дифференциального рассеяния обусловлено устранением из МДС обмотки фиг.1 низшей гармонической =1/5 с полюсностью р =p=1, для которой по центральной диаграмме фиг.2 при Кy =sin(90°у к/ п)=0,25882, угле = п/2d=0,375°: Кp =E /16=0,05365 и -2x0,25882cos1,5 п=-x0,5152 для 1Г, -2x0,25882cos(0,5 Г-)=-x0,4208 для 13Г+19Г при Г=360°/p=72° и х/16=-х0,05849, тогда
откуда по условию определяется значение х'=0,24, 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 х опт=0,24 в Кэф=1,60 раза в сравнении с равновитковой обмоткой; ее применение, 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.
Класс H02P7/00 Устройства для регулирования или управления числом оборотов и (или) крутящим моментом электродвигателей постоянного тока