Многофазная дробная (q=6/5) обмотка электрических машин переменного тока
Патент 2224346
Авторы
Классы МПК
Многофазная дробная (q=6/5) обмотка электрических машин переменного тока
Реферат
Использование относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к двенадцатифазным асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, питаемым от полупроводниковых преобразователей частоты в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока. Технический результат состоит в выполнении двухслойной m=12-фазной, m'=12-зонной дробной обмотки при q=6/5 и р=5 в z=12pq=72 пазах при устранении из ее МДС наиболее сильно выраженной гармонической дробного порядка для снижения дифференциального рассеяния. Сущность изобретения: обмотка выполняется двухслойной 2р=10-полюсной в z=72 пазах с числом пазов на полюс и фазу q=6/5 из 12р=60 катушечных групп с номерами от 1Г до 60К и шагом катушек по пазам уп при их группировке по ряду 2 1 1 1 1. Группы двухкатушечные 1Г+5(к) содержат по (1-x)wк витков в катушках, а однокатушечные - по wк витков для групп 2Г+5(к), 5Г+5(к) и по (1+х)wк витков для групп 3Г+5(к) и 4Г+5(к). В первой фазе включены последовательно согласно группы 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г с началом фазы из начала 1Г и ее концом из конца 49Г, а группы каждой последующей из m=12 фаз чередуются с интервалом в 25 номеров в пределах 60 групп относительно групп первой фазы, где уп=9; 2wк - число витков каждого паза; x=0,13 и значение к в номерах групп изменяется в пределах от 0 до m' - 1=11 при числе фазных зон m'=m= 12. 3 ил.
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнугым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ).
Известны m3-фазные, m'=2m-зонные петлевые симметричные обмотки переменного тока, выполняемые двухслойными из 2pm катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками с дробным числом q=z/2pm=b+c/d=N/d пазов z на полюс р и фазу при группировке катушек в катушечных группах, зависимой от дробной части c/d числа q [1, 2]. При знаменателе дробности d4 обмотки характеризуются повышенным содержанием гармонических МДС, что существенно ухудшает показатели электрических машин с такими обмотками; при увеличении числа фаз обмотки гармонический состав ее МДС улучшается. Наиболее близкой к предлагаемой является дробная m=3-фазная, m'=6-зонная обмотка при q=1+1/5=6/5 и р=5, выполняемая двухслойной в z=6pq пазах с группировкой катушек по ряду 2 1 1 1 1 (для c/d=1/5 и b=1), повторяемому 2m=6 раз [1]. В изобретении ставится задача выполнения двухслойной m=12-фазной, m'= 12-зонной дробной обмотки при q=6/5 и р=5 в z=12pq=72 пазах при устранении из ее МДС наиболее сильно выраженной дробной гармонической для снижения дифференциального рассеяния [3]. Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной дробной 2р= 10-полюсной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q=6/5 и группировкой по ряду 2 1 1 1 1, выполняемой в z=72 пазах m=12-фазной, m'=12-зонной из 12р= 60 катушечных групп с номерами от 1Г до 60Г при шаге катушек по пазам yп: двухкатушечные группы 1Г+5(к) содержат по (1-x)wк витков в катушках, однокатушечные - по wк витков для групп 2Г+5(к), 5Г+5(к) и по (1+x)wк витков для групп 3Г+5(к) и 4Г+5(к), в первой фазе включены последовательно-согласно группы 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г с началом фазы из начала 1Г и ее концом из конца 49Г, а группы каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 25 номеров в пределах 60 групп относительно групп первой фазы, где yп=9; 2wк - число витков каждого паза, х=0,13 и значение к в номерах групп изменяется в пределах от 0 до m'-1=11. На фиг.1 показана развертка по пазам пазовых слоев с чередованиями m'=12 фазных зон A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-Y-Y' предлагаемой 2р=10-полюсной, m= 12-фазной, m'= 12-зонной двухслойной дробной обмотки при z=72 пазах и q= z/12p=6/5 (N=6, d=5) с разметкой сверху номеров групп 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г первой фазы (зоны А) и снизу номеров пазов (от 1 до z=72); на фиг.2 - диаграммы сдвига осей катушечных групп первой фазы для полюсностей р=5 (сверху) гармонической МДС (ЭДС) =1 и p = 7 гармонической МДС дробного порядка = 7/5 (в центре) при углах п = 360/z = 5 и = п/2d = 0,5; на фиг.3 - построение части многоугольника МДС по [3] обмотки фиг.1 при х=0, где в центре показаны векторы m'= 12-фазной системы токов фазных зон A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-Y-Y'. Обмотка по фиг.1 при 2р=10 полюсах, z=72 пазах, m=12 фазах, m'=12 фазных зонах выполнена двухслойной из 12р=60 групп с шагом катушек по пазам yп=9 и имеет дробное число пазов на полюс и фазу q=6/5 при N=6 и d=5, т.е. по группировке [1] 2 1 1 1 1 из каждых N=6 катушек формируются d=5 катушек. Обмотка при m'=12 фазных зонах и d=5 создает вращающуюся МДС с гармоническими по ряду [2] =12k/d1=1 (+), 7/5 (-), 17/5 (+), 19/5 (-),..., где k - любое целое число, при котором >0 (k=0 для основной гармонической =1), знак (+) соответствует гармоническим прямым и (-) обратным. Для определения углов сдвига осей катушечных групп первой из m'=12 симметричных фаз для полюсностей р= 5 = 1) и p = p = 7 (=7/5) на фиг.1 (снизу) размечены сдвиги по пазам между осями групп 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г, ось их симметрии лежит по оси 1Г и относительно ее оси групп имеют углы: для р=5 - 1Г13Г14,5пp = 14,525 = 362,5-360 = +0,5п и 1Г49Г = -0,5п, 1Г25Г28,525 = 712,5-720 = -1,5п и 1Г37Г = +1,5п, по которым построена диаграмма фиг.2 (верхняя) при угле п = 5; для и 1Г-->49Г=772o-7 1Г-->25Г-->28,535o= 1472o-21 и 1Г-->37Г=1472o+21, по которым построена диаграмма фиг.2 (в центре) при разбивке окружности на р=5 частей (360o/5=72o) с учетом встречного вращения гармонической МДС =7/5, где = п/2d = 0,5. По фиг.2 определяется коэффициент распределения с учетом неравновитковости катушек путем вычисления проекций ЭДС катушек на ось их симметрии (вертикальную); при коэффициенте Ky = sin(90уп/п) укорочения катушек (для шага yп=9 и полюсного деления п = z/2p = 7,2) затем определяется обмоточный коэффициент Kоб: для p = 7 (=7/5) (при Kу = 0,3827), откуда по условию Kоб = 0 определяется значение х=0,13, при котором из ЭДС (МДС) обмотки фиг.1 устраняется гармоническая =7/5 с p = 7; для р= 5 (=1) (Ку=0,92388), т.е. для равновитковой обмотки (х=0) амплитуда МДС гармонической =7/5 имеет относительное значение или 2,40%, а при х=0,13 - F/F = 0. Дифференциальное рассеяние обмотки, определяемое из ее многоугольника МДС фиг. 3 по [3] путем вычисления квадратов радиусов i=N=6 пазовых точек одной повторяющейся части обмотки относительно центра, для неравновитковой обмотки при х=0,13 снижается на 30%. Таким образом, предлагаемая обмотка имеет одинаковое заполнение каждого паза проводом одинакового сечения, характеризуется пониженным дифференциальным рассеянием из-за устранения из МДС (ЭДС) дробной гармонической порядка = 7/5, является симметричной m=12-фазной, m'=12-зонной и каждая ее фаза образована катушечными группами зон соответственно A, A', Z, Z', В, В', X, X', С, С', Y, Y' со смещением начал фаз на электрический угол 30o (так как интервалу в 25 групп соответствует электрический угол сдвига начал фаз 25пpq = 25256/5 = 750-2360 = 30). Применение ее в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 12-фазного тока позволяет вчетверо снижать фазный ток по сравнению с 3-фазными ППЧ, что существенно снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при упрощении его схемы. Источники информации 1. Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока. / Пер. с англ. - М. -Л.: ГЭИ, 1959, с.224 - прототип. 2. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. - Л.: Энергия, 1978. 3. Попов В. И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. //Электричество, 1987, 6, с.50-53.Формула изобретения
Многофазная дробная (q=6/5) обмотка электрических машин переменного тока, выполненная 2р=10-полюсной двухслойной в z=72 пазах с числом пазов на полюс и фазу q=6/5 из 12р=60 катушечных групп с номерами от 1Г до 60Г при шаге катушек по пазам уп и их группировке по ряду 2 1 1 1 1, отличающаяся тем, что при числе фаз m=12 и фазных зон m'=12 двухкатушечные группы 1Г+5(к) содержат по (1 – x)wк витков в катушках, однокатушечные – по wк витков для групп 2Г+5(к), 5Г+5(к) и по (1+x)wк витков для групп 3Г+5(к) и 4Г+5(к), при этом в первой фазе включены последовательно–согласно группы 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г с началом фазы из начала 1Г и ее концом из конца 49Г, а группы каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 25 номеров в пределах 60 групп относительно групп первой фазы, где уп=9; 2wк – число витков каждого паза, х=0,13 и значение к в номерах групп изменяется в пределах от 0 до m' – 1=11.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3