трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=14, z=120 с q=20/7
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 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") (ЭЛДИН) (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (ВГИПА) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-02-10 публикация патента:
20.01.2006 |
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, в трехфазных асинхронных и синхронных машинах. Технический результат заключается в снижении дифференциального рассеяния. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсах в z=96 пазах с q=20/7 и с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполнена из 6р=42 катушечных групп 1Г,... 42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных и среднем шаге катушек по пазам ук=7. В первой группировке групп 1Г,... 7Г первые катушки групп 1Г, 3Г и третьи катушки групп 4Г, 6Г имеют по (1-x)wк витков, средние катушки групп 3Г, 4Г и катушки группы 7Г - по (1+x)wк витков. В концентрических группах 2Г, 5Г с шагами по пазам упi=9,75 средние концентрические катушки имеют по (1+x)wк витков, а внутренние - (1-x)wк витков при wк витках в остальных катушках групп. Указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,50 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду. 4 ил.
(56) (продолжение):
CLASS="b560m"2050666 C1, 20.12.1995. RU 2050667 С1, 20.12.1995. RU 2051453 С1, 27.12.1995. RU 2085008 C1, 20.07.1997. SU 917264 A, 30.03.1982. US 3979618 A, 07.09.1976. ЛИВШИЦ-ГАРИК М. Обмотки переменного тока. - М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1959, с.224. Электричество. 1997, №9, с.53-55.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14 полюсах в z=96 пазах с q=20/7 и с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполнена из 6р=42 катушечных групп 1Г,... 42Г при встречном включении в фазах четных катушечных групп относительно нечетных и среднем шаге катушек по пазам у к=7, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,... 7Г первые катушки групп 1Г, 3Г и третьи катушки групп 4Г, 6Г имеют по (1-х)wк витков, средние катушки групп 3Г, 4Г и катушки группы 7Г - по (1+x)wк витков, а в концентрических группах 2Г, 5Г с шагами по пазам уni =9,7,5 средние концентрические катушки имеют по (1+x)wк витков, а внутренние - (1-x)wк витков при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,50 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду.
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=14 полюсах и z=120 пазах (q=z/6p=20/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, c.224].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2p=14, z=120 с группировкой 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=42 катушечных групп с номерами 1Г...42Г при среднем шаге катушек по пазам ук=7: в группах 1Г... 7Г первой группировки группы 1Г, 3Г, 4Г, 6Г, 7Г при уп=7 имеют по (1-х)w к витков в катушках первой для 1Г, 3Г и третьей для 4Г, 6Г, по (1+х)wк в средней катушке для 3Г, 4Г и в катушках 7Г, а концентрические 2Г, 5Г при упi=9, 7, 5 - по (1+x)wк в средней и (1-х)wк во внутренней катушках при wк витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,50.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=14, z=120 с номерами 1...120 (для z'=z/2=60 пазов) и номерами катушечных групп от 1Г до 42Г (размечены группы первой фазы 1Г+3(с)Г=1Г, 4Г, 7Г,...), чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y при 2wк витках во всех пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвига осей нечетных групп первой фазы относительно оси симметрии 7Г; на фиг.3, 4 построены (по треугольной сетке) многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). 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, 15Г, 29Г 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=7, п=z/2p=60/7) и распределения Kp=0,5/Nsin(30°/N) равен Коб.о=КуКр=0,91571. 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°: +2x0,95882cos3,5 п=+x1,88553 для 7Г, -2x0,95882[cos(2,5+7) п=-х1,685254 для 1Г+13Г, 2x(0,95882-0,793353)cos1,5 п=+0,329913 для 19Г+37Г, 2x0,95882[-cos(0,5+7) п+cos0,5 п]=+x0,145315 для 25Г+31Г при Kуi=sin(90°y пi/ п)=0,95882 (упi=7) и 0,793353 (упi =5), тогда при х/20=+х0,033775
Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (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=0,50, соответствующее д%мин: при хопт=0,50 - Коб=0,9326, R2 д=526/20, Rо=120·0,9326/7 и д%мин=1,55, а при х=0 - д%=2,13, т.е. д% при хопт=0,50 снижается в 2,13/1,55=1,37 раза, что характеризует эффективность предложенной обмотки.
Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния д% (в 1,37 раза), повышенным обмоточным коэффициентом Коб и эффективнее при хопт=0,50 в сравнении с равновитковой обмоткой в Кэф=(0,9236/0,9157)(2,13/1,55)=1,40 раза. Ее применение, например на статоре АД, позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических полей, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cos 1 и перегрузочную способность машины.
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