трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=66·c пазах при 2p=26·c полюсах (q=22/13)
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:
2004-12-06 публикация патента:
10.05.2008 |
Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД). В изобретении ставится задача снижения коэффициента дифференциального рассеяния д симметричной т'=3-зонной электромашинной дробной (q=22/13) петлевой обмотки. Сущность изобретения: трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=66·c пазах при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=22/13 выполняется из 3р·с катушечных группе номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 2221221221221, повторяемому 3·с раза, при этом для первой группировки 1Г...13Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=3, 3 с числами витков (1-x)wк, w к в 1Г и wк, (1-x)w к в 3Г, yпi=4, 2 с числами витков (1-x)wк, (1+x)wк в 2Г и (1-x)wк, wк в 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 11Г, 12Г, а однокатушечные 4Г, 7Г, 10Г, 13Г при уп=3-(1+х)wк витков, где с=1, 2, 3,...; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой, а значение х=0,47. Такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке. 4 ил.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=66·c пазах при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=22/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что для первой группировки 1Г...13Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=3, 3 с числами витков (1-x)wк, wк , wк в 1Г и wк, (1-х)w к в 3Г, упi=4, 2 с числами витков (1-x)wк (1+x)wк в 2Г и (1-х)wк, wк в 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 11Г, 12Г, а однокатушечные 4Г, 7Г, 10Г, 13Г при уп=3-(1+х)wк витков, причем такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2w к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой, а значение х=0,47.
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'=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=66·с пазах при 2p=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=22/13 (N=22, d=13) из 3р·с катушечных групп с группировкой по ряду 2221221221221, повторяемому 3·с раза [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=66·c пазах при 2p=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=22/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с и группировкой катушек по ряду 2221221221221, повторяемому 3·с раз:
для первой группировки 1Г...13Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам у пi=3, 3 с числами витков (1-x)wк, wк в 1Г и wк, (1-х)w к в 3Г, упi=4, 2 с числами витков (1-x)wк, (1+x)wк в 2Г и (1-x)wк, wк в 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 11Г, 12Г, а однокатушечные 4Г, 7Г, 10Г, 13Г при уп=3-(1+х)wк витков и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2w к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой, а значение х=0,47.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=66 с группами 1Г...39Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=22 пазов с номерами 1...22 (снизу) и чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных zэ=3(N-4х) пазах, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 28Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (фиг.3), х=0,5 (фиг.4). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении в фазах групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г, ..., 14Г+(3к)Г=14Г, 17Г, 20Г, ..., 27Г+(3к)Г=27Г, 30Г, 33Г,... в фазах I, II, III, а фазы могут сопрягаться в звезду или треугольник. При, например с=2, обмотка выполняется в z=132 пазах и 2р=52 полюсах из 78 катушечных групп 1Г...78Г.
Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент Кобо по коэффициентам укорочения K у=sin(90°ук/ п) при ук=3, п=z/2p=33/13, распределения К р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К обо=КуКр=0,79380, а при х 0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек групп, определяемое по фиг.2 при п=360/z=60°/11: -2x0,959493cos(4+6,5) п=-x1,037482 для 1Г+16Г, х(0,945001-0,618159)=+х0,326842 для 28Г, -x0,618159(cos п+cos2 п+cos3 п)=-x3,6309343 для 19Г+37Г+22Г+34Г+25Г+31Г, +2x0,959493(cos0,5 п+cos1,5 п)=+х3,816266 для 4Г+13Г+7Г+10Г при Kуi=0,618159 (упi =4), 0,945001 (упi=2), 0,959493 (у п=3), КобN=17,46347 и х=-0,52531 тогда
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=22 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической =1:
По (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное хопт=0,47, соответствующее д%мин: Коб=0,85570, R2 д=42,0432/22, Ro=60,36·0,85570/13 и д%мин=19,49 (для эквивалентных пазов zэ=3(N-4х)=3·20,12=60,36, полностью заполненных обмоткой); при х=0- д%=49,16, т.е. значение д%, при хопт =0,47 снижается в 49,16/19,49=2,52 раза из-за устранения гармонической МДС =1/13, а с учетом повышения Коб ее эффективность равна Кэф=(0,85570/0,79380)(49,16/19,49)z э/z=2,49 в сравнении с равновитковой (х=0) обмоткой; по сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2p=26, z=66 и q=z/6p=11/13<1, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется пониженным д% и значительно проще 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 МДС поля, улучшать вибро-акустические характеристики, повышать КПД и cos 1, перегрузочную способность машины, 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