Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=14c полюсах в z=48c пазах

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=14c полюсах в z=48c пазах

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 y_к≈z/2p 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 встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=14·с полюсах, z=48·с пазах (q=z/3р=16/7, d=7) с группировкой катушек по ряду 3223222 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке с q'=z/6p=q/2=8/7 с группировкой 2111111, но проще ее из-за вдвое меньшего числа групп.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-х слойной обмотки при 2р=14·с, z=48·с с группировкой 3223222, повторяемой 3·с раза, выполняемой из 3р=21·с катушечных групп с номерами 1Г...21(с)Г при среднем шаге катушек по пазам y_к=3: в группах 1Г...7Г первой группировки группы 1Г, 4Г, 5Г, 7Г при шаге y_п=3 имеют числа витков (1-х)w_к, w_к, (1-x)w_к для 1Г, 4Г, (1+х)w_к, w_к для 5Г и w_к, (1+х)w_к для 7Г, а концентрические группы 2Г, 3Г, 6Г при шагах y_пi=4, 2 имеют числа витков (1+x)w_к, w_к для 2Г, 3Г, (1+х)w_к, (1-x)w_к для 6Г и указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где c=1, 2, 3,..., 2w_к - число витков каждого паза и х=0,38.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=14, z=48 с номерами 1...48 и номерами катушечных групп от 1Г до 21Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г, 16Г, 19Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего, X, Y, Z нижнего слоев; на фиг.2 показана диаграмма сдвига осей групп первой фазы, а на фиг.3, 4 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп в фазах с их началами из начала групп 1Г, 8Г, 15Г для фаз I, II, III и фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=14с=28, 42,... полюсов при z=48c=96, 144,... пазах.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=3 и τ_п=z/2р=24/7, распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,81163. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при оси симметрии в 13Г и угле сдвига пазов α_п=360°/z=7,5°:х(0,965926-0,793353)=+х0,1725725 для 13Г, -х0,980785·2[cos(0,5α_п+7α_п)+cos(0,5α_п-7α_п)]=-x2,3831436 для 1Г+14Г, х0,965926·2cosα_п=+х1,9153244 для 10Г+16Г, х0,980785·2cos(2-3,5)α_п=+х1,9238795 для 7Г+19Г при K_yi=sin(90°y_пi/τ_п)=0,965926 (y_пi=4), 0,793353 (у_пi=2), 0,980785 (у_п=3), тогда Σх/16=+х0,10790 и К_об равен:

Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (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=0,38, соответствующее σ_д%мин; при х_опт=0,38-K_об=0,85268, R²д=60,6384/16, R_o=48·0,85268/7π и σ_д%мин=9,41, а при х=0-σ_д%=19,47, т.е. σ_д% при х_опт=0,38 снижается в 19,47/9,41=2,07 раза из-за устранения низшей ν=1/7 гармонической МДС; с учетом повышения К_об эффективность неравновитковой обмотки равна К_эф=(0,85268/0,81168)(19,47/9,41)=2,17.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2р=14, z=48, q=z/6p=8/7 и у_п=3 соответствуют параметры К_об=0,9373, σ_д%=13,50, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,38 превосходит ее в 13,50/9,41=1,44 раза.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д%, и эффективнее в К_эф=2,17 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп, превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,44 раза.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=14с полюсах в z=48c пазах с группировкой катушек по ряду 3223222, повторяемой 3с раза, выполненная из 3р=21с катушечных групп с номерами 1Г,...21(с)Г при последовательно-согласном включении в фазах групп и среднем шаге катушек по пазам у_к=3, отличающаяся тем, что в первой группировке групп 1Г,...7Г в группах 1Г, 4Г, 5Г, 7Г с шагом по пазам у_п=3 группы 1Г, 4Г имеют (1-x)w_к, w_к, (1-x)w_к витков, группа 5Г-(1+x)w_к, w_к, витков, группа 7Г-w_к, (1+х)w_к, витков, а в концентрических группах 2Г, 3Г, 6Г с шагами по пазам y_пi=4, 2 группы 2Г, 3Г имеют (1+x)w_к, w_к витков, группа 6Г имеет (1+х)w_к, (1-x)w_к витков, причем указанное распределение неравновитковых катушек с коэффициентом неравновитковости х=0,38 повторяется в каждой последующей группировке катушек по указанному ряду, при этом с=1, 2, 3....