Многофазная (m3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах
Патент 2231892
Авторы
Классы МПК
Многофазная (m3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах
Реферат
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в многофазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты. В изобретении ставится техническая задача выполнения в z=54 пазах двухслойной 2Р=4-полюсной петлевой обмотки m=9-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом д дифференциального рассеяния. Сущность изобретения состоит в следующем. Для двухслойной 2р=4-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при дробном числе q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками: при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам упi=12, 10 и числах витков wк, (1-x)wк для групп нечетных, yпi=11 c (1+x)wк витками для групп четных. При этом в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2wк число витков каждого паза, x=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе. 2 ил.
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ). Известны петлевые симметричные 2р-полюсные m3-фазные, m’=2m-зонные двухслойные обмотки переменного тока, выполняемые в z=2pmq пазах из 2pm катушечных групп при дробном числе q=z/2pm=b+0.5 пазов на полюс и фазу с равношаговыми или концентрическими катушками [Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. - Л.: Энергия, 1978, с.402-450]. Наиболее близкой к предлагаемой является m=3-фазная, m’=2m=6-зонная 2р=4-полюсная двухслойная обмотка, выполняемая в z=6pq=54 пазах при дробном числе q=z/6p=4,5 (b=4) из 6р=12 равномерно смешанных 5- и 4-катушечных групп. В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двухслойной 2 р=4-полюсной петлевой обмотки m=9-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом д дифференциального рассеяния [Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. // Электричество, 1987, №6, с.50-53] при его оптимизации [Попов В.И. Оптимизация электромагнитных параметров трехфазных дробных обмоток. // Электричество, 1996, №10, с.28-34]. Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной 2р=4-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при дробном числе q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками: при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам yпi=12, 10 и числах витков wк, (1-х)wк для групп нечетных, yпi=11 с (1+x)wк витками для групп четных и в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2wк - число витков каждого паза, х=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе. Нa фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой двухслойной петлевой обмотки с концентрическими катушками при 2р=4 полюсах z=54 пазах, m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах в последовательности A-A’-A”-Z-Z’-Z”-B-B’-B”-X-X’-X”-C-C’-C”-Y-Y’-Y” и 36 катушечных группах с номерами от 1 Г до 36 Г (сверху) и номерами пазов от 1 до z=54 (снизу); на фиг.2 - построение многоугольника МДС обмотки по фиг.1, где в центре показаны векторы симметричной m’=2m=18-фазной системы токов фазных зон при их сдвиге на угол фз=360/m’=20, имеющие обозначения фазных зон. Обмоточные коэффициенты определяются по коэффициентам укорочения катушек Kyi=sin(90yпi/п) при полюсном делении п=z/2p=13,5 с учетом неравновитковости катушек по фиг.1 при yпi=12, 10 и yпi=11: Пазовые точки i=1...54 многоугольника МДС на фиг.2 строятся при х=0 по вспомогательным равнобедренным треугольникам в соответствии с направлениями токов фазных зон пазов фиг.1, откуда при МДС одного слоя паза в единицу длины определяются (по теоремам синусов и косинусов): отрезок (2-5)=2(1+2sin70)sin80 при (1-2)=2sin70=(2-3), (3-4)=2sin80, радиус точки i=2(i=5)-Ri=2=(2-5)/2sin20, R2i=1=R2i=3=R2i=2+(2sin70)2-2Ri=2(2sin70)cos80, тогда квадрат среднего радиуса для трех точек одной повторяющейся части многоугольника равен R2д=(R2i)/3=67,48542559; при Коб=0,95367 по (1), радиусе окружности R=zКоб/p=540,95367/2 для основной гармонической МДС вычисляется коэффициент дифференциального рассеяния д%=[(Rд/R)2-1]100=0,458 для х=0. При оптимальном значении x=хопт=0,30 и Коб=0,95765 по (1) д% снижается на 10% и равен д%=0,415, что ниже значения д%=0,494 трехфазной обмотки по прототипу. Средний шаг но пазам катушек обмотки yп.ср=11+х/3 при х=0,3 равен yп.ср=11,1. Таким образом, предлагаемая обмотка имеет улучшенный гармонический состав кривой МДС и пониженное дифференциальное рассеяние, что снижает добавочные потери в стали и индуктивное сопротивление рассеяния фазы АД с такой обмоткой. Применение предлагаемой обмотки при m=9 фазах в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 9-фазного тока позволяет в три раза снижать фазный ток в сравнении с 3-фазными ППЧ, что снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при упрощении его схемы.Формула изобретения
Многофазная (m3) 2р=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, выполненная двухслойной петлевой с дробным q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками, отличающаяся тем, что при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам yпi=12, 10 и числах витков wк, (1-x)wк для групп нечетных; yпi=11 c (1+x)wк витками для групп четных и в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2wк число витков каждого паза, x=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2