Трехфазная двухслойная дробная (q=3,25) обмотка электрических машин

Трехфазная двухслойная дробная (q=3,25) обмотка электрических машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из m'p катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам у_п≈z/2р и числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m' - число фазных зон на пару полюсов, равное m'=m=3 - трехзонные, или m'=2m=6 - шестизонные обмотки [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥4 создают гармонические МДС по ряду ν=m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (ν<1) при значительном возрастании дифференциального рассеяния σ_д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+), или обратном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=13/4=3,25, d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке при q'=z/6p=q/2=1,625, d'=8 с группировкой 2 2 1 2 2 1 2 1 но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=3,25) обмотки с группировкой 4 3 3 3, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=39с, пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам y_k=5, целом числе с=1, 2, ... и 2w_к витках паза:

в группах 1Г...4Г первой группировки четырехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, w_к, w_к, (1-х)w_к, а трехкатушечные - у'_пi=7, 5, 3 с числами витков w_к, (1+x)w_к, w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,47.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (c=1), z=39 с номерами 1...39, 12с=12 катушечных группах с номерами 1Г...12Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-x)w_к витков, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=-8с=16, 24,..., z=39с=78, 117, ... и развертка фиг.1 повторяется с=2, 3,... раза. Обмотка при m'=3 зонах соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп фазы: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 5Г, 8Г, 11Г, 2Г с началом из 5Г в фазе II; 9Г, 12Г, 3Г, 6Г с началом из 9Г в фазе III, а фазы могут сопрягаться звездой (Y) или треугольником (Δ).

Для обмотки фиг.1 при q=13/4=3,25 (N=13, d=4), у_пi=8, 6, 4, 2 для четырехкатушечных групп, у_п=7, 5, 3 трехкатушечных (у_к=5) обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) определяется по коэффициентам К_у=sin(90°у_к/τ_п) укорочения (при τ_п=z/2p=4,875 и у_п=5), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен К_об.о=К_уК_р=0,827217. При неравновитковых катушках к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп 1Г, 7Г, совпадающих с осью симметрии фазы: х(0,999189-0,534466-0,600742)=-х0,13602 при K_уi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,999189 (у'_пi=5) и 0,534466 (у_пi=8), 0,600742 (у_пi=2), тогда К_об при K_об.oN=10,753821:

Из многоугольников МДС фиг.2 и 3 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) определяется по соотношениям

коэффициент дифференциального рассеяния σ_д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, R_o - радиус окружности для гармонической ν=1 [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9; с.53-55}:

тогда по (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,47, соответствующее σ_д%мин: при х_отп=0,47-z_э=3(N-x)=3·12,53=37,59 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, К_об=0,853144, R² _д=88,7971/13, R_о=z_эК_об/рπ=37,59·0,853144/4π и σ_д%мин=4,88, а при х=0-σ_д%=9,71, т.е. σ_д% при х_опт=0,47 снижается в 9,71/4,88=1,99 раза; с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,85314/0,82722)(9,71/4,88)(z_э/z)=1,98.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2p=8, z=39, 6р=24 группах, q=z/6p=1,625, у_п=4 соответствуют параметры К_об=0,9175 и σ_д%=5,31, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,47 превосходит ее в 5,31/4,88=1,09 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,98 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп и превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,09 раза.

Трехфазная двухслойная дробная (q=3,25) обмотка электрических машин, выполненная 2р=8с - полюсной с группировкой 4 3 3 3 в z=39с пазах из 12 с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г, с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=5, целом числе с=1, 2, ... и 2 w_к витках паза, отличающаяся тем, что в группах 1Г...4Г первой группировки четырехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_ni=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, w_к, w_к, (1-х)w_к, а трехкатушечные - у_n=7, 5, 3 с числами витков w_к, (i+x)w_к, w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,47.