Многофазная 2p=2-полюсная обмотка при z=54 пазах
Патент 2235401
Авторы
Классы МПК
Многофазная 2p=2-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. Техническая задача изобретения состоит в выполнении в z=54 пазах двухслойной 2р=2-полюсной петлевой симметричной обмотки m =12-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом Д дифференциального рассеяния. Сущность изобретения состоит в том, что двухслойная 2р=2-полюсная обмотка, выполняемая петлевой в z=54 пазах с концентрическими катушками катушечных групп. Согласно изобретению, при m=12 фазах содержит 12 равномерно смещенных катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г с шагами их катушек по пазам уm=18, 16, 14, 12, 10 для групп нечетных 5-катушечных, уm=17, 15, 13, 11 для четных 4-катушечных с началами фаз из начала каждой группы. Внутренняя катушка групп нечетных содержит (1-х)wк витков, а наружная групп четных - (1+x)wк витков при wк витках во всех остальных катушках групп, где 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,51. 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’=m- или m’=2m-зонные двухслойные обмотки переменного тока, выполняемые в z пазах из рm’ катушечных групп с концентрическими катушками при числе q=z/pm’ пазов на полюс и фазу целом или дробном; для дробных обмоток при q=N/d отношение d/m - нецелое и несократимое [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=2-полюсная двухслойная обмотка, выполняемая с q=z/6p=9 в z=54 пазах при из 6р=6 равномерно смещенных катушечных групп. В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двухслойной симметричной обмотки при 2р=2 полюсах, m=12=m’ фазах и фазных зонах (q=9/2, d=2) с пониженным дифференциальным рассеянием [Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток//Электричество, 1997, №6, с.50-53]. Решение поставленной задачи достигается тем, что для петлевой 2-слойной 2р=2-полюсной обмотки, выполняемой концентрической в z=54 пазах: при m=12 фазах обмотка содержит 12 катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г с шагами катушек по пазам упi=18, 16, 14, 12, 10 для групп нечетных 5-катушечных и y’пi=17, 15, 13,11 для четных 4-катушечных с началами фаз из начала каждой группы, при этом внутренняя катушка нечетных групп содержит (1-x)wk витков, а наружная четных групп - (1+x)wk витков при wk витках во всех остальных катушках групп, где 2wk - число витков каждого паза при значении х=0,51. На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой двухслойной петлевой обмотки с концентрическими катушками при 2р=2 полюсах, z=54 пазах, m=12=m’ фазах и фазных зонах в последовательности A-A’-Z-Z’-B-B’-X-X’-C-C’-Y-Y’, 12 катушечных группах с номерами от 1Г до 12Г (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’=m=12-фазной системы токов фазных зон при их сдвиге на угол фз=360/m’=30. В обмотке по фиг.1 при q=z/pm’=9/2 (d=2) группы нечетные содержат по 5 катушек с шагами по пазам yпi=18, 16, 14, 12, 10 и (1-x)wk витками во внутренней катушке (yпi=10), а четные - 4 катушки с y’пi=17, 15, 13, 11 и (1+х)wk витками в наружной катушке (y’пi=17) при 2wk витках в каждом пазу. ЭДС групп Ет=Еki больших E1г и малых E2г определяются по коэффициентам укорочения катушек Кyi=sin(90yпi/п) при полюсном делении п=z/2p=27: E1г=(3,58782-x0,54951)wk и E2г=(2,88493+x0,83549)wk, тогда обмоточный коэффициент Коб и средний шаг катушек yп.ср равны - Коб=(Е1г+Е2г)/9wk=0,719195+0,031775, yп.ср=(yпiwki)/9wk=14+7x/9, откуда по условию E1г=E2г значение x=0,51 и тогда Kоб=0,7354 при yп.ср=14,4. Пазовые точки i=1...54 многоугольника МДС на фиг.2 построены по направлениям токов фазных зон пазов из фиг.1. Для точек i=1...9 одной повторяющейся части обмотки при МДС одного слоя паза в единицу длины (для x=0), отрезках ..., и радиусах R5=R14 точек i=5, 14 относительно центра О по теореме косинусов определяются: для и - квадрат среднего радиуса пазовых точек. Тогда коэффициент дифференциального рассеяния д%[(Rд/R)2-1]100 при радиусе R=zKoб/р=540,7192/ для основной гармонической МДС равен д%=0,129 (x=0). При х=0,51 и Koб=0,7354-д% 0,11. В сравнении с обмоткой при m=3, m’=6, 2р=2, z=54, q=9, yп=18, имеющей Коб=0,8275 и д%=0,35, предлагаемая обмотка имеет в 0,35/0,11=3,18 раза меньшее дифференциальное рассеяние при меньшем шаге катушек п.ср=14,4<18, что снижает расход обмоточного провода и добавочные потери в стали АД с такой обмоткой. Таким образом, предлагаемая неравновитковая обмотка при x=0,51 имеет одинаковые ЭДС всех катушечных групп при их равномерном смещении на угол фз=30, т. е. является симметричной m=12-фазной, характеризуется пониженным в 3,18 раза коэффициентом д% дифференциального рассеяния, уменьшенным расходом обмоточного провода. Ее применение в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 12-фазного тока позволяет вдвое снижать фазный ток по сравнению с 3-фазными ППЧ, что снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при возможности упрощения его схемы.Формула изобретения
Многофазная 2р=2-полюсная обмотка при z=54 пазах, выполненная двухслойной петлевой с концентрическими катушками катушечных групп, отличающаяся тем, что при m=12 фазах обмотка содержит 12 равномерно смещенных катушечных групп с номерами от 1Г до 12Г с шагами их катушек по пазам m=18, 16, 14, 12, 10 для групп нечетных 5-катушечных, уm=17, 15, 13, 11 для четных 4-катушечных с началами фаз из начала каждой группы, при этом внутренняя катушка групп нечетных содержит (1-х)wк витков, а наружная групп четных - (1+x)wк витков при wк витках во всех остальных катушках, где 2wк - число витков каждого паза при значении х=0,51.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2