трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=22·c полюсах в z=114·c и z=117·c пазах

Формула изобретения

1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах в z=114·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=38/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 3, повторяемому 3·c раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_нi=8, 6, 4, 2·с числами витков (1-x)w_K, w_K , w_K, (1-x)w_K в 1Г, 9Г и (1-x)w_K, (1+x)w_K , w_K, (1-x)w_K в 3Г, 5Г, 7Г, а трехкатушечные - у'_нi=7, 5, 3 с w_K (1+x)w_K , w_K витками при значении х=0,43, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; 2w_K - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах в z=117·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=39/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 4 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3, повторяемому 3·c раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_нi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_K, (1+x)w_K, w_K, (1-x)w_K, а трехкатушечные - у'_нi=7, 5, 3 с w_K , (1+x)w_K, w_K витками при значении х=0,56, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; 2w_K - 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 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 y_{K 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 некратных 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=22·с полюсах в z=114·с, z=117·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/11 (N=38 и 39) из 3р·с групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока./Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·c раз.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2р=22·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с: 1) в z=114·с пазах с числом пазов на полюс и фазу q=38/11 и группировкой по ряду 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 3: в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_ni=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_K, w _K, w_K, (1-х)w_K в 1Г, 9Г и (1-x)w_K, (1+х)w _K, w_K, (1-х)w_K в 3Г, 5Г, 7Г, а трехкатушечные - y'_ni =7, 5, 3 с w_K, (1+х)w_K , w_K при x=0,43; 2) в z=117·с пазах с числом пазов на полюс и фазу q=39/11 и группировкой по ряду 4 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3: в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_ni=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_K, (1+х)w _K, w_K, (1-x)w_K , а трехкатушечные - у'_ni=7, 5, 3 с w_K, (1+x)w_K, w _K при х=0,56. Такие неравновитковые распределения повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; 2w _K - число витков полностью заполненных пазов.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=114, 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=38 пазов с номерами 1...38 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-x) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 16Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки по 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 для обмотки при z=117, оси симметрии в 7Г, z_э=3(N-x). Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1 и 5 соединяются при последовательно-согласном включении групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I, 12Г+(3к)Г=12Г, 15Г, 18Г,... фазе II, 23Г+(3к)Г=23Г, 26Г, 29Г,... фазе III, a фазы могут сопрягаться в Y или ; при, например с=2-2р=44 при z=228; 234.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К _обо по коэффициентам укорочения К_у =sin(90°У_K/ _п) при у_K=5, _п=z/2p=57/11, распределения K _p=sin(60°)/Nsin60°/N равен K_обо =K_yK_p=0,82584; при х 0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при _п=360°/z=60°/19; -2x(0,65675+0,56981)cos2 _п=-x2,43823 для 1Г+31Г, -x(0,65675-0,96940+0,56981)(1+2cos _п)=-x0,7707 для 16Г+7Г+25Г, +2х0,998482(cos0,5 _п+cos1,5 _п+cos2,5a_п)=+x5,96438 для 4Г+28Г+10Г+22Г+13Г+19Г при К_уi=0,656752 (у_ni=8), 0,96940 (у_ni =6), 0,56981 (у_ni=2), 0,998482 (у' _ni=5), К_обоN=31,3820, х=+2,75545 и

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=38 пазовых точек, R_o и К_об - для гармонической =1:

По (1)-(3) из условия d( _д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,43, соответствующее _д%мин: K_об=0,86683, R² _д=317,3826/38, R_o=112,71·0,8668/11 , _д%мин=4,49 для z_э =3(N-x)=3·37,57=112,71, а при х=0- _д%=9,21, т.е. значение _д% обмотки по фиг.1 снижается в 9,21/4,49=2,05 раза (из-за устранения гармонической МДС =1/11), а с учетом изменений К_об и z_э ее эффективность равна К _эф=(0,86683/0,82584)(9,21/4,49)z_э /z=2,13. В сравнении с m'=6-зонной обмоткой при q=z/6p=19/11, у_п=4, K_об=0,8944, _д%=5,20 предлагаемая m'=3-зонная эффективнее в К_эф=(0,8668/0,8944)(5,20/4,49)z _э/z=1,11 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Подобным образом по фиг.5...8 для z=117: К_об=(32,1143+х3,2935)/(39-х), R² _д=(330+10x+52x ²)/39 и при x_опт=0,56-К _об=0,88342 и _д%мин=3,83 для z_э =3(N-х)=3·38,44=115,32, а при х=0- _д%=8,87, т.е. _д% обмотки по фиг.5 снижается в 8,87/3,83=2,32 раза при К_эф=2,45.

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