двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=171 пазах, 2p=34 полюсах
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): | Попов Виктор Иванович (RU), Петров Юрий Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Волжская государственная инженерно-педагогическая академия - ВГИПА (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-01-31 публикация патента:
10.12.2007 |
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в статорах трехфазных асинхронных и синхронных электрических машин, а также в фазных роторах асинхронных двигателей. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - снижение дифференциального рассеяния д% и его минимизация для m=3-фазной двухслойной петлевой, дробной обмотки в z=171 пазах при 2р=34 полюсах, выполняемой m =3-зонной с определенной группировкой катушек по ряду в катушечных группах. Сущность изобретения состоит в том, что в двухслойной петлевой m=3-фазной обмотке, выполняемой при z=171 пазах, 2р=34 полюсах, m =3-зонной, с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 43433433433433433, повторяемому три раза, согласно данному изобретению катушки при шаге по пазам уп =5 имеют числа витков (1-x)wк, w к, wк, (1-х) wк для четырехкатушечных групп и числа витков w к, (1+x)wк, wк для трехкатушечных групп, при оптимальном значении х, равном хопт=0,39, где 2wк - число витков в пазах, полностью заполненных обмоткой. 4 ил.
Формула изобретения
Двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=171 пазах при числе полюсов 2р=34, выполняемая m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=57/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 43433433433433433, повторяемому три раза, отличающаяся тем, что катушки при шаге по пазам уп=5 имеют числа витков (1-x)wк, w к, wк, (1-x)wк для четырехкатушечных групп и числа витков w к, (1+x)wк, wк для трехкатушечных групп при оптимальном значении х, равном хопт=0,39, где 2wк - число витков в пазах, полностью заполненных обмоткой.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).
Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные, 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m p катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам ук П=z/2р, числе пазов на полюс и фазу q=z/m p целом или дробном, где m =m=3 или m =2m=6 число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные симметричные обмотки при q=z/m p=N/d и d 2, не кратных m=3, создают при синусоидальном токе гармонические МДС по ряду =cm /d±1 [там же, с.450], в том числе субгармонические ( <1) при возрастании дифференциального рассеяния д%, где ±с - целое число, дающее порядок гармонической >0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния д% и его минимизация для m=3-фазной обмотки в z=171 пазах и 2р=34 полюсах, выполняемой m =3-зонной дробной при q=z/3p=57/17 с группировкой катушек по ряду [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.226] 43433433433433433, повторяемому три раза.
Решение поставленной задачи заключается в том, что для двухслойной m=3-фазной обмотки при z=171 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемой m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=57/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 43433433433433433, повторяемому три раза:
катушки при шаге по пазам уп=5 имеют числа витков (1-х)wк, wк, w к, (1-x)wк для групп четырехкатушечных и wк, (1+х)wк, w к для трехкатушечных, где 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном x=xопт=0,39.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при m =3 для z =z/3=57 пазов с номерами 1...57 снизу и р=17 групп с номерами 1Г...17Г сверху, фазными зонами А-В-С, X-Y-Z в верхнем, нижнем слоях, где зачерненные пазы содержат по (2-х)w к витков при 2wк витках в остальных пазах и эквивалентном числе zэ=2(N-х) пазов, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 построена диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии в 19Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 для х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4).
Обмотка по фиг.1 с группами 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I; 18Г+(3к)Г=18Г, 21Г, 24Г, ... в фазе II; 35Г+(3к)Г=35Г, 38Г, 41Г, ... в фазе III соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп фаз; фазы (с началами из 1Г, 18Г, 25Г) могут сопрягаться в Y или в . Группам 1Г...17Г первой группировки соответствуют группы зон А всей обмотки, чередующиеся с интервалом в р+1=18 групп, начиная с 1Г, и полученная таким образом нумерация показана сверху на фиг.1 и на фиг.2.
Для обмотки по фиг.1 при х=0, y п=5, п=z/2p=171/34, N=57 обмоточный коэффициент по коэффициентам укорочения Ky=sin(90°y п/ п), распределения К р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К обо=КуКр=0,8270, а при х 0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по диаграмме фиг.2 при угле сдвига пазов п=360°/z=40°/19 и равное x=x3,8329 при KобоN=47,1393, тогда
Из фиг.3 и 4 (с единичными векторами токов фазных зон в центре) по соотношениям [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55]
определяется коэффициент дифференциального рассеяния д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R2 д - квадрат среднего радиуса j=1...N=57 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической =1:
По (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=(-38+280х)(47,1393+х3,8329)-2х3,8329(438-38х+140х 2)=0 вычисляется оптимальное Xопт =0,39, соответствующее д%мин, при котором: К об=0,8591, R2 д =444,474/57, Rо=169,83·0,8591/17 , д%мин=4,48 для zэ =3(N-х)=169,83, а при х=0- д%=9,59, тогда ее эффективность при Хопт=039 равна Кэф =(0,8591/0,8270)(9,59/4,48)zэ/z=2,21 в сравнении с равновитковой (х=0) обмоткой.
По сравнению с m =6-зонной равновитковой обмоткой при z=171, 2р=34, q=z/6p=57/34 предлагаемая m =3-зонная обмотка имеет значительно меньшее д% (из-за устранения из МДС субгармонической =1/17), более технологична в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Применение предлагаемой обмотки с оптимизированными параметрами на статоре АД с короткозамкнутым ротором позволяет снижать добавочные потери в стали и электрические ротора, моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать значения КПД, cos 1, пускового Мп и максимального Мм моментов АД, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.
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