Трехфазная одно-двухслойная электромашинная обмотка при 2p=2c полюсах в z=27c пазах (q=4,5)

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в трехфазных синхронных и асинхронных электрических машинах. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния σД m'=6-зонной электромашинной дробной (q=4,5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная одно-двухслойная петлевая обмотка при 2р=2·с полюсах в z=27·c пазах, q=4,5 выполняется из 3р равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками при 2wк витках каждого паза и с=1, 2, 3,... При этом согласно данному предложению каждая группа содержит по шесть катушек с шагами по пазам упi=18, 16, 14, 12, 10, 8 и с числами витков wк, 2wк, 2wк, 2wк, (1+x)wк, (1-х)wк, соответственно, при значении x=0,13. 2 ил.

Реферат

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

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

Наиболее близкой к предлагаемой является трехфазная одно-двухслойная обмотка при 2р=4 полюсах и z=54 пазах (q=4,5), выполняемая из 3р=6 одинаковых равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками с шагами по пазам упi=18, 16, 14, 12, 8 и числами витков wк, 2wк, 2wк, 2wк, 2wк при 2wк витках каждого паза [Технический каталог ОАО "ELDIN", Ярославль, 2002 г., с. 30 - синхронные генераторы типа SJ250 - прототип].

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния обмотки по прототипу. Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной одно-двухслойной обмотки при 2р=2с полюсах в z=27c пазах (q=4,5), выполняемой из 3р равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками при 2wк витках каждого паза и c=1, 2, 3...:

каждая группа содержит по шесть катушек с шагами по пазам упi=18, 16, 14, 12, 10, 8 с числами витков wк, 2wк, 2wк, 2wк, (1+x)wк, (1-x)wк, где x=0,13.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев с верхними лобовыми частями предлагаемой обмотки при с=1, 2р=2, z=27 с номерами 1...27 (снизу) и 3р=3 катушечными группами с номерами 1Г, 2Г, 3Г (сверху) с чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y; на фиг.2 построены по треугольной сетке (при ее стороне в единицу длины) многоугольники МДС обмоток по фиг.1 при x=0,5 (наружный), по прототипу (внутренний). При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=2с=4, 6,... полюсов и z=27c=54, 81,... пазов при 3р=6 - (1Г...6Г), 9 - (1Г...9Г) группах и их согласном включении в фазах (1Г и 4Г, 2Г и 5Г, 3Г и 6Г в фазах I, II, III при 2р=4), а фазы могут сопрягаться звездой или треугольником.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент определяется по коэффициентам укорочения концентрических катушек Kуi=sin(90°упiп) при τп=z/2p=13,5; Куi=0,866025 (упi=18), 2·0,957990 (упi=16), 2·0,998308 (упi=14), 2·0,984808 (упi=12), (1+х)0,918216 (упi=10), (1-х)0,802123 (упi=8), и тогда

Из наружного многоугольника МДС фиг.2 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) по треугольной сетке и соотношениям

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σд, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2д - квадрат среднего радиуса j=1...2q пазовых точек, Ro - радиус окружности для основной гармонической [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(σд)/d(х)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,13, соответствующее σд%мин: при xопт=0,13 - Коб=0,94263, R2д=594,0969/9, Ro=54·0,94263/2π и σд%мин=0,578, а при x=0 - σд%=0,582, т.е. обмотку можно выполнять и при x=0. Для обмотки по прототипу при Коб=0,92805, R2д=577/9 (по внутреннему многоугольнику фиг.2) и σд%=0,777, т.е. σд% при xопт=0,13 снижается в 0,777/0,578=1,34 раза, что характеризует эффективность предложенной обмотки. С учетом повышения Коб эффективность обмотки по фиг.1 равна Кэф=(0,94263/0,928055)(0,777/0,578)=1,37 при среднем шаге катушек по пазам уп.cp=(120+2x)/9=13,36 (для обмотки по прототипу уп.ср=118/9=13,11).

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуются пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния σд%, повышенным Коб и эффективнее при xопт=0,13 в Кэф=1,37 раза в сравнении с обмоткой по прототипу. Ее применение в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения, а, например, на статоре АД - позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cosϕ1, перегрузочную способность машины.

Трехфазная одно-двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=2 с в z=27 c пазах, q=4,5, выполняемая из 3р равномерно смещенных на 2q=9 пазов катушечных групп с концентрическими катушками при числе витков 2wк каждого паза, отличающаяся тем, что каждая катушечная группа содержит по шесть катушек с шагами по пазам упi=18, 16, 14, 12, 10, 8 и с числами витков wк, 2 wк, 2 wк, 2 wк, (1+x)wк, (1-х)wк соответственно, при значении х=0,13.