трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=22·c полюсах в z=150·c и z=153·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:
2004-11-22 публикация патента:
27.09.2008 |
Использование: электромашиностроение, трехфазные асинхронные и синхронные электрические машины. В изобретении ставится задача снижения коэффициента дифференциального рассеяния д симметричной m'=3-зонной электромашинной дробной (q=50/11 и q=51/11) петлевой обмотки. Сущность изобретения: трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с: 1) в z=150·с пазах с числом пазов на полюс и фазу q=50/11 и группировкой по ряду 55454545454: в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам у пi=11, 9, 7, 5, 3 с числами витков (1-x)w к, wк (1+x)wк , wк, (1-x)wк и четырехкатушечные - у'пi=10, 8, 6, 4 с w к, wк (1+x)wк , wк витками при значении х=0,55; 2) в z=153·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=51/11 и группировкой по ряду 55455455454: в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам упi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)wк, wк (1+x)wк, wк, (1-х) wк витками, а четырехкатушечные - у'=10, 8, 6, 4 с wк, wк, (1+x)wк, wк витками при х=0,56. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; 2w к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.
Формула изобретения
1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах в z=150·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=50/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1 Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 5 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4, повторяемому 3·c раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам упi=11, 9, 7, 5, 3 с числами витков (1-x)wк, wк, (1+x)w к, wк, (1-x)wк , а четырехкатушечные - у'пi=10, 8, 6, 4 с wк, wк, (1+x)w к, wк витками при значении x=0,55, 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=22·с полюсах в z=153·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=51/11, выполняемая из 3рс катушечных групп с номерами от 1 Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 4, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам у пi=11, 9, 7, 5, 3 с числами витков (1-x)w к, wк, (1+x)wк , wк, (1-x)wк, а четырехкатушечные - у'пi=10, 8, 6, 4 с wк, wк, (1+x)w к, wк витками при значении х=0,56, 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 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, 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 v=km'/d±1 [там же, с.450], в том числе низшие v<1 при возрастании дифференциального рассеяния д%, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической v>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении. В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки при 2р=22·с полюсах в z=150·c, z=153·c пазах, выполняемой с q=z/3p=N/11 (N=50 и 51) из 3р·с групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик M. 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 1 Г...33 Г·с: 1) в z=150·с пазах с числом пазов на полюс и фазу q=50/11 и группировкой по ряду 55454545454: в первой группировке 1 Г...11 Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам у пi=11, 9, 7, 5, 3 с числами витков (1-x)w к, wк, (1+х)wк , wк, (1-х)wк, а четырехкатушечные - у'пi=10, 8, 6, 4 с wк, wк, (1+x)w к, wк при х=0,55; 2) в z=153·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=51/11 и группировкой по ряду 55455455454: в первой группировке 1 Г...11 Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам упi=11, 9, 7, 5, 3 с числами витков (1-х)wк, w к, (1+x)wк, wк , (1-x)wк, а четырехкатушечные - у' пi=10, 8, 6, 4 с wк, w к, (1+x)wк, wк при х=0,56. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются 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 z=150, 2p=22·с группами 1 Г...33 Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=50 пазов с номерами 1...50 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 zэ=3(N-х), полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 7Г; 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=153, оси симметрии в 10Г и zэ=3(N-3x). 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, а фазы могут сопрягаться в Y или ; при, например, с=2-2р=44 при z=300; 306.
Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К обо по коэффициентам укорочения Ку =sin(90°ук/ п) при ук=7, п=z/2p=75/11, распределения К р=sin(60°)/Nsin60°/N равен Кобо =КуКр=0,82633; при х 0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при п=360°/z=2,4°:-2x(0,570714-0,999123+0,637424)(cos0,5 п+cos1,5 п+cos2,5 п)=-x1,25088 для 1Г+13Г+4Г+10Г+19Г+28Г, x0,982287(1+2cos п+2cos2 п)=x4,90282 для 7Г+16Г+31Г+22Г+25Г при Куi=0,570714 (упi =11), 0,999123 (упi=7), 0,637424 (у пi=3), 0,982287 (у'пi=6), К обоN=41,3164, х=+3,65194 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=50 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической v=1:
По (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,55, соответствующее д%мин: Коб=0,87614, R2 д=723,395/50, Ro=148,35·0,87614/11 , д%мин 2,28 для zэ =3(N-x)=3·49,45=148,35, а при х=0- д%=5,72, т.е. значение д% обмотки по фиг.1 снижается в 5,72/2,28=2,51 раза (из-за устранения гармонической МДС v=1/11), а с учетом изменений Коб и zэ ее эффективность равна Кэф=(0,87614/0,82633)(5,72/2,28)z э/z=2,63. В сравнении с m'=6-зонной обмоткой при q=z/6p=25/11, уп=5, Коб=0,8725, д%=3,20, предлагаемая m'=3-зонная эффективнее в Кэф=(0,8761/0,8725)(3,20/2,28)z э/z=1,40 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Подобным образом по фиг.5...8 для z=153: Коб=(42,1774+x2,2445)/(51-3x), R2 д=(720-2x+69x 2)/51 и при хопт=0,57-К об=0,8817, д%мин=2,13 для zэ =3(N-3x)=3·49,29=147,87, а при х=0- д%=5,30, т.е. д% обмотки по фиг.5 снижается в 5,30/2,13=2,49 раза при Кэф=2,57.
Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических МДС поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cos 1, а в синхронных 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