трехфазная несимметричная дробная обмотка при 2p=12·c полюсах в z=51·c 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:
2004-11-15 публикация патента:
10.07.2008 |
Использование: электромашиностроение, трехфазные асинхронные и синхронные электрические машины, фазный ротор асинхронных двигателей. В изобретении ставится задача снижения коэффициентов несимметрии и дифференциального рассеяния m=3-фазной, m =m=3-зонной несимметричной петлевой дробной обмотки при 2р=12·с полюсах в z=51·c пазах и q=z/3p=17/6. Сущность изобретения: трехфазная несимметричная дробная обмотка при 2р =12·с полюсах в z=51·c пазах выполняется двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=17/6 из 18·с катушечных групп с номерами 1Г...18Г и группировкой 333233333323333332, повторяемой с раз. Трехкатушечные группы имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с числами витков wк, wк , (1-x)wк для групп 1Г, 3Г, 5Г, 10Г, 12Г, 17Г, (1-x)wк, (1+x)wк , wк для 2Г, wк, (1+x)wк, (1-x)wк для 7Г, 8Г, 14Г, 15Г, yп=4, 4, 4 с (1-x)w к, (1+x)wк, wк витками для 6Г, 13Г и wк, (1+x)w к, (1-x)wк для 9Г, 16Г, а все группы двухкатушечные - y пi=5,3 с числами витков по (1+x)w к, где с=1, 2, 3, ..., 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,50. 4 ил.
Формула изобретения
Трехфазная несимметричная дробная обмотка при 2р=12·с полюсах в z=51·c пазах, выполняемая двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=17/6 из 18·с катушечных групп с номерами 1Г...18Г и группировкой 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 2, повторяемой с раз, отличающаяся тем, что трехкатушечные группы имеют шаги катушек по пазам y пi=6, 4, 2 с числами витков wк, w к, (1-x)wк для групп 1Г, 3Г, 5Г, 10Г, 12Г, 17Г, (1-x)wк, (1+x)w к, wк для 2Г, wк , (1+x)wк, (1-x)wк для 7Г, 8Г, 14Г, 15Г, yп=4, 4, 4 с (1-x)w к, (1+x)wк, wк витками для 6Г, 13Г и wк, (1+x)w к, (1-x)wк для 9Г, 16Г, а все группы двухкатушечные - y пi=5,3 с числами витков по (1+x)w к, где с=1, 2, 3, ..., 2wк - число витков каждого паза, а значение х=0,50.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока - асинхронных двигателей (АД) и синхронных генераторов (СГ).
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/2р, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p=b+c/d, где m'=2m=6 или m'=m=3 - число фазных зон на 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 333233333323333332 для q=17/6; из-за несимметрия фаз возрастает дифференциальное рассеяние.
В изобретении ставится задача снижения коэффициентов несимметрии, дифференциального рассеяния несимметричной m'=3-зонной обмотки при q=17/6.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной несимметричной дробной обмотки при 2p'=12·c полюсах в z=51·с пазах выполняется двуслойной m'=3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=17/6 из 18·с катушечных групп с номерами 1Г...18Г и группировкой 333233333323333332, повторяемой с раз:
трехкатушечные группы имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с числами витков w к, wк, (1-x)wк для групп 1Г, 3Г, 5Г, 10Г, 12Г, 17Г, (1-x)wк , (1+x)wк, wк для 2Г, wк, (1+x)wк, (1-х)wк для 7Г, 8Г, 14Г, 15Г, y п=4, 4, 4 с (1-x)wк, (1+x)w к, wк витками для 6Г, 13Г и w к, (1+x)wк, (1-x)w к для 9Г, 16Г, а все группы двухкатушечные - y' пi=5,3 с числами витков по (1+x)wк , где с=1, 2, 3,..., 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,50.
На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2p=12, z=51 с номерами 1...51 снизу, 3р=18 группах с номерами 1Г...18Г сверху, чередованиями фазных зон А-В-С верхнего, X-Y-Z нижнего слоев и снизу размечены сдвиги осей групп; на фиг.2 построена диаграмма сдвигов групп, их ЭДС фаз EA,EB,E C относительно оси симметрии 2Г, 11Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке построены многоугольники МДС обмотки для катушек равно - фиг.3 и неравновитковых фиг.4. Обмотка фиг.1 соединяется при последовательно-согласном включении групп: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г,13Г, 16Г в фазе I, 2Г, 5Г, 8Г, 11Г, 14Г, 17Г в фазе II, 3Г, 6Г, 9Г, 12Г, 15Г, 18Г в фазе III с началами из 1Г, 2Г, 3Г, а фазы могут сопрягаться в Y и . При, например с=2, обмотка имеет 2р=24 полюса и z=102 пазов при 36 катушечных группах 1Г...36Г.
Для обмотки фиг.1 ЭДС групп определяются по коэффициентам укорочения концентрических катушек Kyi=sin(90yпi / п)=sin(360°y пi/17) при полюсном делении п=z/2p=4,25: Eг.б =2,46745+x0,197717 для 2Г, E'г.б=2,46745-x0,673696 для 1Г, 3Г, 5Г, 17Г, 10Г, 12Г, E г.б=2,46745+x0,32204 для 7Г, 15Г, 8Г, 14Г и Eг.м=(1+x)·1,85699 для групп двухкатушечных (малых). Диаграмма фиг.2 построена для 2р=12, z=51, п=360°/z=120°/17 при углах сдвигов осей групп фиг.1: 2Г 3Г=3 пр=120°+ п и 2Г 1Г=240°- п; 2Г 4Г=5,5 пp=240°- п и 2Г 18Г=120°+ п, 2Г 5Г 8 пр=-3 п и 2Г 17Г=+3 п; 2Г 6Г=11 пp=120°-2 п и 2Г 16Г=-240°+2 п; 2Г 7Г=14 пр=240°- п и 2Г 15Г=120°+ п; 2Г 8Г=17 пр=0° и 2Г 14Г=0°; 2Г 9Г=20 пр=120°+ п и 2Г 13Г=240°- п; 2Г 10Г=23 пp=240°+2 п и 2Г 12Г=120°-2 п; 2Г 11Г=25,5 пp=0°, по которой: E В=E2г+E8г+E 11г+E14г+2E5г cos3 п=13,8610+х1,44238 - вертикальный вектор, E2 A=a '2+b'2-2a'b'cos(180°-3 п) при а'=E1г +E4г+E7г+E 13г-9,259330+x1,76521, b'=E10г +E16г=4,9348941-0,413818 (с учетом неконцентричности групп 13Г, 16Г) и при х=0-EA=E С=13,9752, а угол (фиг.2) определяется по теореме синусов '/sin =EA/sin(180°-3 п), откуда =13,8478° и углы сдвигов фазных ЭДС равны: BA= BC=120°-2 п+ =119,7301 и AC=120,5398°. По фазным ЭДС и их углам сдвигов определяются линейные ЭДС а=Е BA=b=EBC=24,0740, с=E AC=24,2712 и тогда по выражениям: S=a+b+c, А=(a 2+b2+c2)/6, , , , Кнес%=(F/D) [Петров Г.Н. Электрические машины, ч.2. Асинхронные и синхронные машины. М.-Л.: ГЭИ, 1963, с.162] вычисляется коэффициент несимметрии Кнес% =0,55% и .
Подобным образом для неравновитковой обмотки по фиг.1 при х=0,50: EB=14,5822, Е А=ЕC=14,6506, =14,4818°, BA= BC=120,3641°, AC=119,2718°, a=b=Е BA=ЕBC=25,3626, c=E AC=25,2819, Кнес%=0,225, , т.е. она имеет больший Коб и меньший Кнес% (в 0,55/0,225=2,44 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 дифференциалного рассеяния д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС при квадрате среднего радиуса j=1...z пазовых точек R2 д , радиусе Ro окружности для основной гармонической МДС [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55];
По (1)-(2) при х=0: Коб =0,81983-R2 д=285/51, Rо=51·0,81983/6 и д%=13,58; при х=0,50: K об=0,86055-R2 д =301,5/51, Ro=51·0,86055/6 и д%=9,08%, т.е. д% снижается в 13,58/9,08=1,50 раза. С учетом изменений Коб, К нес%, д% обмотка фиг.1 при x=0,50 имеет высокую эффективность Kэф=(0,86045/0,81983)(0,55/0,225)(13,58/9,08)=3,84 при оптимальном 0,45<х=хопт<0,5 достигается Кнес=0.
Предлагаемая m'=3-зонная обмотка, в сравнении с m'=6-зонной при z=51,2р=12, q=z/6р=17/12=1+5/12, yп имеет пониженные Кнес и д при вдвое меньшем числе катушечных групп.
Ее применение позволяет снижать добавочные потери в роторе и магнитные шумы в АД с к.з. ротором, улучшать форму кривой напряжения в СГ.
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