трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=22·c полюсах в в z=51·c и z=54·c пазах

Формула изобретения

1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах в z=51·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=17/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г с и группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1, повторяемому 3 с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам y _пi=3,1 с w_к, (1-x)w _к витками, а однокатушечные - y_П=2 с (1+x)w_K витками при значении х=0,60 и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2w _к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах в z=54·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=18/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1, повторяемому 3 с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам y _пi=3,1 с w_к, (1-x)w _к витками, а однокатушечные - y_п=2 с (1+x)w_к витками при значении х=0,63 и такое распределения неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3 ...; 2w _к - число витков пазов, 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 р катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам y_{к п}=z/2р, числе газов на полюс и фазу q=z/m p, где m =2m=6 или m =m=3 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные обмотки при q=z/m p=N/d и d 2, не кратных m=3, создают гармонические МДС по ряду =km /d±1 [там же, с.450], в том числе низшие <1 при возрастании дифференциального рассеяния _д%, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической МДС >0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m =3-зонной обмотки при 2р=22·с полюсах в z=51·с и z=54·c пазах, выполняемой с q=z/3p=N/11 (N=17 и 18) из 3р·c катушечных групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225]. повторяемым 3·c раз.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2р=22·с полюсах, выполняемой из 3р·с кагушечных групп с номерами 1Г...33Г·c: 1) в z=51·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=17/11, группировкой по ряду 22121212121: в первой группировке 1Г...11Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам y _пi=3,1 с w_к, (1-х)w _к витками, а однокатушечные - y_п=2 с (1+х)w_к витками при х=0,60;

2) в z=54·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=18/11 и группировкой по ряду 22122122121: в первой группировке 1Г...11Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам y _пi=3,1 с w_к, (1-x)w _к витками, а однокатушечные y_п=2 с (1+x)w_к витками при х=0,63. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где c=1, 2, 3...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z=51 пазов с номерами 1...51 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-х), полностью заполненных пазах и снизу показаны углы сдвигов осей групп зон А; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 7Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в 0,5 единиц длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 фиг.3 и х=0,5 фиг.4. На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но при z=54(для z =z/3=18 пазов), оси симметрии в 10Г и z _э=3(N-3х). Такие m =3-зонные обмотки по фиг.1, 5 соединяются при последовательно-согласном включении групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г, ... в фазе I, 12Г+(3к)Г=12Г, 15Г, 18Г, ... в фазе II, 23Г+(3к)Г=23Г, 26Г, 29Г, ... в фазе III, а фазы могут сопрягаться в Y или ; при, например, с=2 обмотки имеют 2р=44 полюса при z=102 и 108 пазах.

По углам сдвигов фиг.1 при _п=360°/z=120°/17 строится диаграмма фиг.2: 7Г 10Г=4,5( _пp)=5940°/17=360°-1,5 _п, 7Г 4Г=+1,5 _п; 7Г 13Г=9,5( _пp)=2,5 _п, 7Г 1Г=-2,5 _п; 7Г 16=14( _пр)=+ _п, 7Г 31Г=- _п; 7Г 19Г=18,5( _пp)=-0,5 _п, 7Г 28Г=0,5 _п; 7Г 22Г=23( _пp)=-2 _п, 7Г 25Г=2 _п. Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения K_y=sin(90°y _K/ _п) при y_к=2, _п=z/2p=51/22 и распределения K _p=sin(60°)/Nsin60°/N равен K_обо =К_yК_р=0,80836; при х 0 к K_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2: -2x0,626924(cos0,5 _п+cos1,5 _пcos2,5 _п)=х3,7788 для 1Г+13Г+4Г+10Г+19Г+28Г, x0,976848(1+2cos _п+2cos2 _п)=x4,81043 для 7Г+16Г+31Г+22Г+25Г при К_yi=0,626924 (y_пi =1), 0,976848 (y_п=2) и К _обоN=13,7421, x=+1,13162, тогда

Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон) по треугольной сетке и соотношениям [Попов В.1-1. 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=17 пазовых точек, R_o и К_об - для гармонической =1:

По (1)-(3) из условия d( _д)/d(x)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,60, соответствующее _д%мин: К_об=0,8793, R² _д=32,36/17, R _о=49,2·0,8793/11 , _д%мин=21,45 для z _э=3(N-х)=3·16,4=49,2, а при х=0 - _д%=44,66, т.е. значение _д% обмотки по фиг.1 снижается в 44,66/21,45=2,08 раза (из-за устранения гармонической МДС =1/11); с учетом изменений К_об, z _э ее эффективность равна К_эф=(0,8793/0,8084)(44,66/21,45)z _э/z=2,19.

Подобным образом по фиг.5...8 для z=54: K_об=(14,2686-x0,2682)/(18-3x), R ² _д=(39-20х+15х² )/18 и при x_опт=0,63-К_об =0,8752, _д%мин=19,97 для z _э=3(N-3х)=3·16,11=48,33, а при x=0- _д%=41,21, т.е. _д% обмотки по фиг.5 снижается в 41,21/19,97=2,06 раза при коэффициенте эффективности К_эф =2,04.

В сравнении с m =6-зонными обмотками при q=z/6p=17/22<1 (z=51), q=9/11<1 (z=54), предлагаемая m =3-зонная имеет пониженные _д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических МДС поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cos ₁, а в маломощных синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.