двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=78 пазах, 2p=34 полюсах
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): | Попов Виктор Иванович (RU), Петров Юрий Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (ВГИПА) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-01-31 публикация патента:
27.11.2007 |
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромашиностроении, в частности - в статорах трехфазных асинхронных и синхронных электрических машин, в фазных роторах асинхронных двигателей. В изобретении ставится техническая задача снижения дифференциального рассеяния д% и его минимизация для m=3-фазной двухслойной петлевой дробной обмотки в z=78 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной с известной группировкой катушек в группах. Сущность изобретения состоит в следующем. Двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка при z=78 пазах 2р=34 полюсах, выполняется m'=3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=26/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 22121212121212121, повторяемому три раза. Катушки имеют шаги по пазам уm=3,1 с числом витков w к, (1-x)wк групп двухкатушечных концентрических и уп=2 с числами витков (1+x)w к групп однокатушечных, где 2wк - число витков в пазах, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном хопт=0,59. 4 ил.
Формула изобретения
Двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=78 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемая m'3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=26/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 22121212121212121, повторяемому три раза, отличающаяся тем, что катушки имеют шаги по пазам Упi=3,1 с числами витков w к, (1-x)wк (для групп двухкатушечных концентрических и уп=2 с (1+x)w к для однокатушечных, где 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном x=хопт=0,59.
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/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m'=m=3 или m'=2m=6 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные симметричные обмотки при q=z/m'p=N/d и d 2, не кратных m=3, создают при синусоидальном токе гармонические МДС по ряду =cm'd±1 [там же, с.450], в том числе субгармонические ( <1) при возрастании дифференциального рассеяния д% где ±с - целое число, дающее порядок гармонической >0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния д% и его минимизация для m=3-фазной обмотки в z=78 пазах и 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной дробной при q=z/3p=26/17 с группировкой катушек по ряду [Лившиц-Гарик. М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.226] 22121212121212121, повторяемому три раза.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной m=3-фазной обмотки при z=78 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=26/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 22121212121212121, повторяемому три раза:
катушки имеют шаги по пазам у пi=3,1 с числами витков wк, (1-х)w к для двухкатушечных концентрических групп и у п=2с (1+x)wк для однокатушечных, где 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном x=x опт=0,59.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при m'=3 для z'=z/3=26 пазов с номерами 1...26 снизу и р=17 групп с номерами 1Г...17Г сверху, фазными зонами А-В-С, X-Y-Z в верхнем, нижнем слоях, где зачерненные пазы содержат по (2-х)wк витков при 2w к витках в остальных пазах и эквивалентном числе z э=3(N-x) пазов, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 построена диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии в 10Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в 0,5 единиц длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 для х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4).
Обмотка по фиг.1 с группами 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г, ... в фазе I; 18Г+(3к)Г=18Г, 21Г, 24Г, ... в фазе II; 35Г+(3к)Г=35Г, 38Г, 41Г, ... в фазе III соединяется обычным образом при последовательно согласном включении групп фаз; фазы (с началами из 1Г, 18Г, 25Г) могут сопрягаться в Y или в . Группам 1Г...17Г первой группировки соответствуют группы зон А всей обмотки, чередующиеся с интервалом в р+1=18 групп, начиная с 1Г, и полученная таким образом нумерация показана сверху на фиг.1 и соответствует фиг.2.
Для обмотки по фиг.1 при x=0, уп=2, п=z/2p=39/17, N=26 обмоточный коэффициент по коэффициентам укорочения Куi=sin(90°У пi/ п), распределения К р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен K обо=KуKр=0,8105, а при х 0 к Kобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по диаграмме фиг.2 при угле сдвига пазов п=360°/z=60°/13 и равное х=х2,1365 при KобоN=21,0730, тогда
Из фиг.3 и 4 (с единичными векторами токов фазных зон в центре) по 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=26 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической =1:
По (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=(-20+50х)(21,0730+х2,1365)-2х2,1365(53-20x+25x 2)=0 вычисляется оптимальное значение х опт=0,59, соответствующее д%мин, при котором: К об=0,8789, R2 д =49,9025/26, Ro=76,23·0,8789/17 и д%мин=21,95 для z э=3(N-х)=76,23, а при х=0- д%=45,48, т.е. она имеет высокую эффективность Кэф=(0,8789/0,8105)(45,48/21,95)z э/z=2,20 в сравнении с равновитковой (х=0) m'=3-зонной обмоткой.
По сравнению с m'=6-зонной равновитковой обмоткой при z=78, 2p=34, q=z/6p=13/17<1, у п=2 предлагаемая m'=3-зонная обмотка имеет значительно меньшее д% (из-за устранения из МДС субгармонической =1/17) и технологичнее ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Применение предлагаемой обмотки с оптимизированными параметрами на статоре АД с короткозамкнутым ротором позволяет снижать добавочные потери в стали и электрические ротора, моменты от гармонических полей, улучшать виброакустические характеристики, повышать значения кпд, cos 1, пускового Мп и максимального Мм моментов АД, а в синхронных маломощных 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