трехфазная несимметричная дробная обмотка при 2p=6c полюсах в z=60c пазах
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): | 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:
2004-08-10 публикация патента:
10.02.2007 |
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в трехфазных асинхронных и синхронных электрических машинах переменного тока. Технический результат - снижение коэффициентов несимметрии и дифференциального рассеяния несимметричной m =3-зонной обмотки при q=20/3. Сущность изобретения состоит в том, что в трехфазной несимметричной дробной обмотке при 2р=6с полюсах в z=60с пазах, выполняемой двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=20/3 из 3рс катушечных с группировкой 7 6 7 6 7 7 7 7 6, повторяемой с раз, согласно данному изобретению, концентрические катушки имеют шаги по пазам yПi=16-2(i-1) и числа витком (1-х)w к для катушек с i =1,7 и число витков (1+x)wк для катушки с i=4 для семикатушечных групп, шаги по пазам у Пi=15-2(i -1) и число витков (1+x)wк для катушки с i =4 для групп шестикатушечных групп, при этом число витков остальных катушек катушечных групп равно wк, где: с=1, 2, 3,..., i =1...7 и i =1...6 - номера катушек в группах, начиная с наружной; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой; х=0,5. 4 ил.
Формула изобретения
Трехфазная несимметричная дробная обмотка при 2p=6с полюсах в z=60с пазах, выполняемая двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р=20/3 из 3рс катушечных с группировкой 7 6 7 6 7 7 7 7 6, повторяемой с раз, отличающаяся тем, что концентрические катушки имеют шаги по пазам yпi=16-2(i-1) и числа витков (1-x)wк для катушек с i =1,7 и число витков (1+x)wк для катушки с i=4 для семикатушечных групп, шаги по пазам y пi=15-2(i-1) и число витков (1+х)wк для катушки с i =4 для групп шестикатушечных групп, при этом число витков остальных катушек катушечных групп равно wк, где c=1, 2, 3,...; i =1...7 и i =1...6 - номера катушек в катушечных группах, начиная с наружной; 2wк - число витков в пазах, полностью заполненных обмоткой; х=0,5.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока - асинхронных и синхронных.
Известны петлевые двухслойные m=3-фазные дробные обмотки, выполняемые при 2р полюсах в z пазах из m p катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при среднем шаге по пазам yк z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m p=b+c/d, где m =2m=6 или m =m=3 - число фазных зон ни пару полюсов, c/d<1; по условиям симметрии отношения 2p/d - целые, d/m - нецелые [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394].
Группировки катушек в группах дробных несимметричных (d/m - целое) обмоток задаются рядами и зависят от c/d [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. Л.: ГЭИ,1959, с.254], например 767677776 для q=20/3: из-за несимметрии фаз возрастает дифференциальное рассеяние.
В изобретении славится задача снижения коэффициентов несимметрии, дифференциального рассеяния несимметричной m =3-зонной обмотки при q=20/3.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной несимметричной пробной обмотки при 2р=6·с полюсах в z=60·с пазах, выполняемой двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р=20/3 из 3р·с катушечных групп с группировкой 767677776, повторяемой с раз:
концентрические катушки имеют шаги по пазам y Пi=16-2(i-1) с числами витков (1-х)wк катушек с i=1,7 и (1+x)wк катушки с i=4 для групп семикатушечных, y Пi=15-2(i -1) с числом витков (1+x)wк катушки с i =4 для групп шестикатушечных при wк витках остальных катушек групп, где с=1, 2, 3,..., i=1...7 и i=1...6 - номера катушек в группах, начиная с наружной, х=0,5, а 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=6, z=60 с номерами 1...60 снизу, 3р=9 группах с номерами 1Г...9Г сверху, чередованиями фазных зон А-В-С верхнего, X-Y-Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-х)wк витков при 2wк витках в остальных пазах, а снизу размечены сдвиги осей групп; на фиг.2 построена диаграмма сдвигов ЭДС групп, фаз ЕА, ЕВ. ЕС относительно оси симметрии 2Г группировки; на фиг.3, 4 построены по треугольной сетке построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 для катушек равно- (фиг.3) и не равновитковых (фиг.4). m'-зонная обмотка фиг.1 соединяется при последовательно-согласном включении в фазах групп: 1Г, 4Г, 7Г в фазе I, 2Г, 5Г, 8Г в фазе II, 3Г, 6Г, 9Г в фазе III c началами из 1Г, 2Г, 3Г; фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=6с=12, 18,... полюсов, z=60с=120, 180,... пазов и 3рс=18, 27,... группах.
Для обмотки фиг.1 ЭДС групп определяются по коэффициентам укорочения концентрических катушек Kyi=sin(90yi/ П)=sin(9°уi) при полюсном делении П=z/2р=10: Ет.б=5,69572-x0,17557 для групп семикатушечных (больших), Ет.м=5,17160+х0,98769 для шестикатушечных (малых).
Диаграмма фиг.2 построена для 2р=6, z=60, П=360°/z=6° и углах сдвигов осей групп по фиг.1: 2Г 3Г=6,5 Пр=117°=120°+0,5 П; 2Г 1Г=240°+0,5 П и 2Г-4Г=13(18°)=234°=240°+ П и 2Г 9Г=120°+ П; 2Г 5Г=19,5(18°)=351°=360°-1,5 П и 2Г 8Г=360°+1,5 П; 2Г 6Г=26,5(18°)=120°-0,5 П и 2Г 7Г=240°+0,5 П, по которой ЭДС фаз равны EВ=E 2Г(м)+2E5Г(б)cos(9°)=16,4228+x0,64087 - вертикальный вектор, Е2 А=(2Е1Г(б) )2+Е2 4Г(м)-4Е1Г(б) Е4Г(м)cos(180°-9°) - по теореме косинусов и при х=0-ЕA-ЕC=16,5182, а угол на фиг.2 определяется по теореме синусов Ет.м /sin =EA/sin(171°), откуда =2,8073°, тогда углы сдвигов фазных ЭДС равны BA= BC=120°-3°+ =119,8073 и AC=120,3854°. По фазным ЭДС и углам сдвигов определяются линейные ЭДС а=ЕBA=b=ЕBC=28,50, с=ЕAC=28,6658, тогда по выражениям: S-а+b+с, А=(а 2+b2+с2)/6, B= , D= и Kнес%=(F/D)100 [Петров Г.Н. Электрические машины, ч.2. Асинхронные и синхронные машины. М.-Л.: ГЭИ, 1963, C.162] вычисляется коэффициент несимметрии Кнес% =0,84 % при Коб=(ЕАС+2ЕВА)/ ·60=0,82432 (x=0).
Подобным образом для неравновитковой обмотки по фиг.1 при х=0,5: ЕВ=16,7432, ЕА=ЕС=16,8349, =3,0177°, ВА= ВС=120,0177°, АС=119,9646°, а=ЕВА=b=Е ВС=29,0822, с=ЕАС=29,1537, Кнес%=0,16, Kоб=(EАС+2EВА) (z=3x)=0,86176 и z'=60-3x=58,5 - эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов, т.е. она имеет больший Коб и меньший Кнес% (в 0,84/0,16=5,25 раза).
Из многоугольников МДС фиг.3, 4 (с единичными векторами токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y в центре) по треугольной сетке и соотношениям
определяется коэффициент дифференциального рассеяния Д%, характеризующий качество обмотки но гармоническому составу МДС при квадрате среднего радиуса j=1...z пазовых точек R2 д, радиусе Ro окружности для основной гармонической [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество. 1997, №9, с.53-55]:
По (1)-(2): при x=0, Коб=0,82432-R 2 д=1707/60, Ro=60·0,82432/3 , Д%=3,31; при х=0,5 и Коб=0,86176-R 2 д=1746,5/60, Ro=58,5·0,86176/3 (для z'=60-3х=58,5), Д%=1,74 %, т.е. Д% снижается в 3,31/1,74=1,90 раза; средний шаг катушек уПср= (уПiwKi)/z'=(600-33x)/(60/3x)=9,974. С учетом изменений Коб, Кнес%, д% обмотка по фиг.1 при х=0,5 имеет высокую эффективность Кэф=(0,86176/0,82432)(0,84/0,16)(3,31/1,74)(58,5/60)=10,2.
Предлагаемая m =3-зонная обмотка в сравнении с m =6-зонной при z=60, 2р=6, q=z/6р=10/3, уП=4, группировке 433334343 имеет пониженные Кнес и Д при вдвое меньшем числе групп.
Ее применение позволяет снижать добавочные потери в роторе и магнитные шумы в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, улучшать форму кривой напряжения в синхронных генераторах.
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