трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=225 пазах при 2p=56 полюсах (q=75/28)
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): | Макаров Лев Николаевич (RU), Попов Виктор Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод "ЭЛДИН" (ОАО "ELDIN") (RU), Государственное образовательное учреждение Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (ГОУ ВГИПА) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-12-30 публикация патента:
27.11.2008 |
Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока и может быть использовано в асинхронных и синхронных машинах. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=225 пазах при 2р=56 полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=75/28 выполнена из 3р=84 катушечных групп с номерами 1Г...84Г и группировкой катушек по ряду 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2, повторяемому три раза. Концентрические катушки имеют шаги по пазам yпi=6, 4, 2 с числами витков (1-x)wk, (1+x)w k, (1-x)wk для групп трехкатушечных и y'пi=5, 3 с (1+x)w k, (1+x)wk витками для двухкатушечных, где 2wk - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х=0,39. Технический результат заключается в снижении коэффициента дифференциального рассеяния. 4 ил.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=225 пазах при 2р=56 полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=75/28, выполняемая из 3р=84 катушечных групп с номерами 1Г...84Г и группировкой катушек по ряду 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2, повторяемому три раза, отличающаяся тем, что концентрические катушки имеют шаги по пазам упi=6, 4, 2 с числами витков (1-x)wk, (1+x)w k, (1-x)wk для групп трехкатушечных и у'пi=5, 3 с (1+x)w k, (1+x)wk витками для двухкатушечных, где 2wk - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х=0,39.
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'=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 при симметричном синусоидальном токе 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 >0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной двухслойной обмотки в z=225 пазах при 2р=56 полюсах, выполняемой с q=z/3p=75/28 (N=75, d=28) из 3р=84 катушечных групп с группировкой их катушек по ряду 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 2 2 3 3 2 3 2 2 3 3 2 3 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/ Пер.с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.230], повторяемому 3 раза.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=225 пазах при 2р=56 полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=75/28, выполняемой из 3р=84 катушечных групп 1Г... 84Г с группировкой катушек по ряду 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2, повторяемому 3 раза:
концентрические катушки имеют шаги по пазам у пi=6, 4, 2 с числами витков (1-x)wk , (1+x)wk, (1-х)wk для групп трехкатушечных и у'пi=5, 3 с (1+x)wk, (1+х)wk витками для двухкатушечных, где 2wk - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении x=0,39.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки для z'=z/3=75 пазов (с номерами 1...75 снизу) первой группировки 1Г...28Г (пронумерованы сверху группы зон А) и чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слоях, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных zэ =3(N-x) пазах, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 16Г и 58Г группировки; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при x=0 (фиг.3) и x=0,5 (фиг.4). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I; 29Г+(3к)Г=29Г, 32Г, 35Г,... в фазе II; 57Г+(3к)Г=57Г, 60Г, 63Г,...в фазе III при сопряжении фаз в Y или в .
Группам 1Г... 28Г первой группировки соответствуют группы зон А всей обмотки, чередующиеся с интервалом в d-1=27 групп, начиная с группы 28Г при оси симметрии в группах 16Г и 58Г (см. фиг.2), и полученная таким образом нумерация групп зон А показана сверху на фиг.1.
Для равновитковой (x=0) обмотки обмоточный коэффициент Кобо по коэффициентам укорочения Ку=sin(90°у к/ п) при ук=4, п=z/2p=225/56, распределения К р=sin(60°)/Nsin60°/N равен Кобо =КуКр=0,8270, а при х 0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при угле сдвига пазов п=360°/z=1,6°: x=+8,72753 и KобоN=62,0250 тогда
Kоб=f(x)=(62,0250+x8,72753)/(75-x). (1)
Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон) по треугольной сетке и 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=75 пазовых точек, Rо и Коб - для гармонической =1:
По (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,39, соответствующее д%мин: Коб=0,8769, R2 д=398,8911/75, Rо=223,83·0,8769/28 и д%мин=6,81 для zэ =3(N-x)=3·74,61=223,83, а при x=0 - д%=15,32, т.е. д% снижается в 15,32/6,81=2,25 раза (из-за устранения из МДС низшей гармонической порядка =1/28); с учетом изменений Коб и zэ ее эффективность при х=x опт=0,39 равна Кэф=(0,8769/0,8270)(15,32/6,81)z э/z=2,37 в сравнении с равновитковой (x=0) обмоткой.
По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=56, z=225, q=z/6p=75/56, ук=4, предлагаемая m'=3-зонная неравновитковая обмотка при х=xопт=0,39 значительно эффективнее по гармоническому составу МДС, а также технологичнее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Применение предлагаемой обмотки 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, 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