трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=26·c полюсах в z=126·c и z=129·c пазах

Формула изобретения

1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=26·с полюсах в z=126·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=42/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам у _п=5·с (1-x)w_к, w _к, w_к, (1-x)w_к витками групп четырехкатушечных, w_к, (1+х)w _к, (1-х)w_к групп 2Г, 6Г, 10Г, (1-x)w _к, (1+x)w_к, w_к групп 4Г, 8Г, 13Г и у'_пi=7, 5, 3 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками групп 3Г, 7Г, 11Г, 12Г при значении х=0,50, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w _к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=26·с полюсах в z=129·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=43/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w _к, (1-x)w_к, а трехкатушечные - у' _пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w _к, w_к в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 25Г, у_п=5 с w_к, (1+x)w _к, (1-x)w_к в 11Г и (1-x)w _к, (1+x)w_к, w_к в 13Г при значении х=0,40, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

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 3-фазные, 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m'p катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам y_{к п}=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p, 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 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 прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки при 2р=26с полюсах в z=126·с, z=129·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/13 (N=42 и 43) из 3рс катушечных групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М., Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·с раз.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2р=26·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с:

1) в z=126c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=42/13, группировкой по ряду 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3: в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам y_п=5 с (1-x)w _к, w_к, w_к (1-x)w _к витками групп четырехкатушечных, w_к , (1+x)w_к, (1-x)w_к групп 2Г, 6Г, 10Г, (1-x)w_к, (1+x)w _к, w_к групп 4Г, 8Г, 13Г и y' _пi=7, 5, 3 с (1-x)w_к, (1+x)w _к, w_к витками групп 3Г, 7Г, 11Г, 12Г при значении х=0,50;

2) в z=129c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=43/13 и группировкой по ряду 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3: в первой группировке 1Г...13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w _к, w_к, (1-x)w_к , а трехкатушечные - y'_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w _к в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 25Г, y_п =5 с w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 11Г и (1-x)w_к , (1+x)w_к, w_к в 13Г при x=0,40. Такие распределения неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w _к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и 2р=26 с группами 1Г...39Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=42 пазов с номерами 1...42 снизу, 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 z_э=3(N-6х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 31Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0, фиг.3 и х=0,5, фиг.4. На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но при z=129 (для z'=z/3=43), оси симметрии в 25Г и z_э=3(N-х). Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, 5 соединяются при последовательно-согласном включении групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I, 14Г+(3к)Г=14Г, 17Г, 20Г,... в II, 27Г+(3к)Г=27Г, 30Г, 33Г,... в III, а фазы могут сопрягаться в Y или ; при, например, с=2 обмотки имеют 2p=52 при z=252 и z=258.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_об по коэффициентам укорочения К _у=sin(90°y_к/ _п) при y_к=5, _п=z/2р=63/13, распределения К _р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_об =К_уК_р=0,82605; при х 0 к К_об добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при _п=360°/z=20°/7:-x(0,521435+0,603804)(1+2cos _п)=-x3,37292 для 31Г+1Г+22Г, х(0,998757-0,766044)(cos0,5 _п+cos1,5 _п)=+x0,929404 для 7Г+16Г+25Г+37Г, 2х0,998757 [cos2,5 _п-cos(2,5+13)a_п +cos3,5 _п-cos(3,5+13) _п+cos(4,5 _п-cos(4,5+13) _п]=+х1,82403 для 4Г+19Г+10Г+13Г+28Г+24Г при K_yi=0,521435 (y_пi =8), 0,603804 (y_пi=2), 0,766044 (y' _пi=7), 0,998757 (y'_пi=5). K _обN=34,69414, x=-0,6195, 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=42 пазовых точек, R_o и К_об - для гармонической =1:

По (1)-(3) из условия d( _д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,50, соответствующее _д%мин: К_об=0,88165, R² _д=280,5/42, R _o=117·0,88165/13 , _д%мин=4,69 для z_э =3(N-6x)=3·39=117, а при х=0 - _д%=9,98, т.е. значение _д% обмотки по фиг.1 снижается в 9,98/4,69=2,13 раза (из-за устранения гармонической МДС =1/13); с учетом изменений К_об, z _э ее эффективность равна K_эф=(0,88165/0,82605) (9,98/4,69)z_э/z=2,11. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=26, z=126, q=z/6p=21/13, y_п =4, K_об=0,9193 и _д%=5,37 предлагаемая m'=3-зонная обмотка имеет пониженное _д% в 5,37/4,69=1, 4 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Подобным образом по фиг.5...8: К _об=(35,5616+х2,9235)/(43-х), R² _д=(322-26х+98x²)/43, х _опт=0,40, К_об=0,8622 и _{д% мин}=4,55, а при х=0- _д%=9,74 и К_эф =2,21.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cos ₁, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.