трехфазная дробная (q=2,75) обмотка электрических машин
Классы МПК: | H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней |
Автор(ы): | Ахунов Т.А. (RU), Макаров Л.Н. (RU), Попов В.И. (RU), Петров Ю.Н. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН) (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая академия - ВГИПА (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-12-02 публикация патента:
27.12.2005 |
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в трехфазных асинхронных и синхронных электрических машинах. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижения дифференциального рассеяния д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=2,75) обмотки. Сущность изобретения: трехфазная дробная (q=2,75) обмотка электрических машин выполняется с группировкой 3 3 3 2 двухслойной 2р=8с-полюсной в z=33с пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у к=4, целом числе с=1, 2,..., номерах i', i=1...3 катушек в группах, начиная с наружной, 2wк витках каждого паза. При этом, согласно изобретению, в группах 1Г...4Г первой группировки трехкатушечные группы имеют шаги катушек упi =6-2(i-1) с числами витков (1-x)wк в i=3 групп 1Г, 31 и в i=1 группы 2Г, (1+х)wк в i=2 группы 2Г, а двухкатушечная 4Г-у'пi=5-2 (i'-1) с числами витков по (1+x)wк при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,48. 3 ил.
Формула изобретения
Трехфазная дробная (q=2,75) обмотка электрических машин, выполненная с группировкой 3 3 3 2 двухслойной 2р=8с-полюсной в z=33c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г, с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,..., номерах i', i=1...3 катушек в группах, начиная с наружной, 2wк витках каждого паза, отличающаяся тем, что в группах 1Г...4Г первой группировки трехкатушечные группы имеют шаги катушек уni=6-2(i-1) с числами витков (1-x)wк, в i=3 групп 1Г, 3Г и в i=1 группы 2Г, (1+x)w к в i=2 группы 2Г, а двухкатушечная 4Г-у' ni=5-2(i'-1) с числами витков по (1+x)wк при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,48.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).
Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из m'p катушечных групп с равно-шаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам упz/2р и числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m' - число фазных зон на пару полюсов, равное m'=m=3 - трехзонные, или m'=2m=6 - шестизонные обмотки [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d создают гармонические МДС по ряду =m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (<1) для d4 при значительном возрастании дифференциального рассеяния д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической >0 при ее прямом (+) или обратном (-) вращении.
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния д m'=3-зонной дробной (q=z/3р=11/4=2,75, d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 3 3 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке при q'=z/6p-q/2=1,375, d'=8 с группировкой 2 1 2 1 1 2 1 1, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=2,75) обмотки с группировкой 3 3 3 2, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=33c пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе c=1, 2, ..., номерах i', i=1...3 катушек в группах, начиная с наружной, 2wк витках каждого паза:
в группах 1Г...4Г первой группировки трехкатушечные группы имеют шаги катушек упi=6-2(i-1) с числами витков (1-х)wк в i=3 групп 1Г, 3Г и в i=1 группы 2Г, (1+x)wк в i=2 группы 2Г, а двухкатушечная 4Г-у'пi=5-2 (i'-1) с числами витков по (1+х)w к при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,48.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (с=1), z=33 с номерами 1...33, 12с=12 катушечных группах с номерами 1Г...12Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). При, например, с=2 обмотка имеет 2p=8c=16, z=33c=66 и развертка фиг.1 повторяется дважды. Обмотка при m'=3 зонах соединяется в фазах обычным образом при последовательно-согласном включении групп фазы: 1Г, 4 Г, 7Г, 10Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 3Г, 6Г, 9Г, 12Г с началом из 3Г в фазе II; 5Г, 8Г, 11Г, 2Г с началом из 5Г в фазе III; фазы могут сопрягаться в звезду или треугольник.
Для обмотки фиг.1 при q=11/4=2,75 (N=11, d=4), упi =6-2(i-1)=6, 4, 2 для групп трехкатушечных, у'пi =5-2(i-1)=5, 3 двухкатушечных (ук=4) обмоточный коэффициент Коб.о при равновитковых катушках (х=0) определяется по коэффициентам Ку=sin(90°ук/ п) укорочения катушек (при полюсном делении п=z/2p=33/8=4,125, ук=4), распределения Kp=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен Коб.о =КуКр=0,827306. При неравновитковых катушках к Коб.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х и определяемое с учетом сдвига осей групп 1Г, 7Г фазы на углы ± п=360°/z=120°/11 относительно 4Г, 10Г, совпадающих с осью симметрии фазы: для 4Г+10Г-x(0,945008+0,909632+0,998867-0,75575)=+x2,0977506 при Kуi=sin(90°упi/ п)=0,945008 (у'пi=5), 0,909632 (у' пi=3), 0,998867 (упi=4) и 0,75575 (у пi=6), для 1Г+7Г-2x0,690079cos п=-x1,355217 при Kуi=0,690079 (упi =2), х(2,0977506-1,355217)/N=+х0,067503, тогда Коб и средний шаг уп.ср=(у пiwкi)/N равны:
Из многоугольников МДС фиг.2 и 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 значение хопт =0,48, соответствующее д%мин: при хопт=0,48-Коб=0,85971, R2 д=59,8064/11, Rо=33·0,85971/4 и д%мин=6,67, а при х=0- д%=13,64, т.е. д% при хопт=0,48 снижается в 13,64/6,67=2,04 раза; с учетом повышения Коб эффективность обмотки равна Кэф=(0,85971/0,82731)(13,64/6,67)=2,12 при у п.ср.=4,09.
Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=8, z=33, 6р=24 группах, q=z/6p=1,375, уп=5 соответствуют параметры Kоб=0,90275, д%=8,38, т.е. обмотка по фиг.1 при xопт =0,48 превосходит ее в 8,38/6,67=1,26 раза.
Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным Коб, пониженным д% и эффективнее в Кэф=2,12 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Класс H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними
Класс H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней