трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=22·c полюсах в z=156·c и z=159·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. В изобретении ставится задача снижения коэффициента дифференциального рассеяния д симметричной m'=3-зонной электромашинной дробной (q=52/11 и q=53/11) петлевой обмотки. Сущность изобретения: трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах выполняется из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·c: 1) в z=156·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=52/11 и группировкой 55545554554: в первой группировке 1Г...11Г катушки имеют шаги по пазам упi =11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)wк, w к, (1+x)wк, wк , (1-x)wк витками, а четырехкатушечные - у'пi=10, 8, 6, 4 с w к, (1+x)wк, (1+x)w к, wк витками при значении х=0,41; 2) в z=159·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=53/11 и группировкой катушек 55555455554: в первой группировке 1Г...11Г катушки имеют шаги по пазам упi=11, 9, 7, 5, 3 с wк, wк, wк, wк, (1-x)w к, витками в 1Г, 5Г, 7Г, 10Г и wк , wк, (1+x)wк, w к, (1-x)wк в 3Г, у п=7 с (1-x)wк, wк , (1+x)wк, wк, w к в 2Г, 8Г wк, wк , (1+x)wк, wк, (1-x)w к, в 4Г, 9Г и у'пi=10, 8, 6, 4 с wк, (1+x)wк, (1+x)wк, wк витками в 6Г, 11Г при значении х=0,52. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2wк - 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=156·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=52/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 5 5 5 4 5 5 5 4 5 5 4, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам упi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-х) w к, wк, (1+x) wк , wк, (1-х) wк, витками, а четырехкатушечные - у'пi=10, 8, 6, 4 с wк, (1+x) wк, (1+x)wк, wк витками при значении х=0,41, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.
2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=22·с полюсах в z=159·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=53/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 5 5 5 5 5 4 5 5 5 5 4, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г катушки имеют шаги по пазам упi=11, 9, 7, 5, 3 с w к, wк, wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 5Г, 7Г, 10Г и wк, w к, (1+x)wк, wк , (1-x)wк в 3Г, уп =7 с (1-x)wк, wк, (1+x)wк, wк, w к в 2Г, 8Г wк, wк , (1+x)wк, wк, (1-x)w к, в 4Г, 9Г и у'пi=10, 8, 6, 4 с wк (1+x)wк, (1+x)w к, wк витками в 6Г, 11Г при значении х=0,52, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w к - число витков каждого паза.
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 равно-шаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам yк 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=22с полюсах в z=156·с, z=159·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/11 (N=52 и 53) 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=22·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с: 1) в z=156c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=52/11, группировкой по ряду 55545554554: в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)w к, wк, (1+x)wк , wк, (1-x)wк витками, а четырехкатушечные - y'пi=10, 8, 6, 4 с wк, (1+x)wк, (1+x)wк, wк витками при значении х=0,41;
2) в z=159c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=53/11 и группировкой по ряду 5555545554: в первой группировке 1Г...11Г катушки имеют шаги по пазам y пi=11, 9, 7, 5, 3 с wк, w к, wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 5Г, 7Г, 10Г и w к, wк, (1+x)wк , wк, (1-x)wк в 3Г, yп=7 с (1-x)wк, w к, (1+x)wк, wк , wк в 2Г, 8Г wк, wк, (1+x)wк , wк, (1-x)wк, в 4Г, 9Г и y'пi=10, 8, 6, 4 w к, (1+x)wк, (1+x)w к, wк витками в 6Г, 11Г при значении x=0,52. Такое распределение 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=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=52 пазов с номерами 1...52 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-2х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 4Г; 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=159 (для z'=z/3=53), оси симметрии и 25Г и zэ=3N. 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,... в II, 23Г+(3к)Г=23Г, 26Г, 29Г,... в III, а фазы могут сопрягаться в Y или ; при, например, с=2 обмотки имеют 2p=44 при z=312 и z=318.
Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент Кобо по коэффициентам укорочения К у=sin(90°yк/ п) при yк=7, п=z/2р=78/11, распределения К р=sin(60°)/Nsin60°/N равен Кобо =КуКр=0,8269; при х 0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при п=360°/z=30°/13:-x(0,6479154-0,999797+0,616719)(cos0,5 п+cos1,5 п+cos2,5 п+cos3,5 п)=-x2,10969 для 1Г+7Г+10Г+31Г+13Г+28Г+16Г+25Г, +х(0,979791+0,0,970942)(1+2cos п)=x5,849033 для 4Г+19Г+22Г, при Kyi=0,6479154 (yпi =11), 0,999797 (yпi=7), 0,616719 (y пi=3), 0,979791 (y'пi=8), 0,970942 (y'пi=6), Kобо N=42,99784, x=3,7394,
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=52 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической =1:
По (1)-(3) из условия d( д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,41, соответствующее д%мин: Коб=0,8701, R2 д=793,9644/52, Ro=153,54·0,8701/11 , д%мин=2,17 для zэ =3(N-2x)=3·51,18=153,54, а при х=0 - д%=4,90, т.е. значение д% обмотки по фиг.1 снижается в 4,90/2,17=2,26 раза (из-за устранения гармонической МДС =1/11); с учетом изменений Коб, z э ее эффективность равна Kэф=(0,8701/0,8269)(4,90/2,17)z э/z=2,40. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=22, z=156, q=z/6p=26/11, yп=6, K об=0,9272 и д%=2,74, предлагаемая m'=3-зонная обмотка эффективнее в Кэф=(0,8701/0,9272)(2,74/2,17) zэ/z-1,17 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.
Подобным образом по фиг.5...8: z=159: Коб=0,82604+х0,06573, R2 д=(800+62х+66x 2)/53, хопт=0,52-К об=0,8602 и д%мин=2,39 для zэ =3N=159, а при х=0 - д%=4,50, т.е д% обмотки по фиг.5 снижается в 4,5/2,39=1,90 раза при Кэф=1,96.
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.
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