Трехфазная обмотка электрических машин при 2p=4с полюсах, z=18с пазах (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромашиностроении, а именно - в трехфазных асинхронных и синхронных машинах. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в повышении обмоточного коэффициента и снижении дифференциального рассеяния σд симметричной m'=3-зонной обмотки при 2р=4·с полюсах и z=18·с пазах. Сущность изобретения заключается в том, что трехфазная обмотка электрических машин при 2р=4с полюсах, z=18c пазах выполняется из 6с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза. При этом согласно первому варианту осуществления данного изобретения двухслойные группы содержат по три катушки с шагами упi=6, 4, 2 и числами витков wк, (1+x)wк, (1-х)wк, где х=0,65. Согласно второму варианту осуществления изобретения одно-двухслойные группы содержат по две катушки с шагами упi=5, 3 и числами витков 2 wк, wк. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

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 yп≈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].

Наиболее близка к предлагаемой m'=3-зонная двухслойная обмотка, выполняемая 2р=4-полюсной в z=18 пазах из 3р=6 катушечных групп с q=z/3р=3 катушками при уп=4 в каждой, которая проще m'=6-зонной обмотки из-за вдвое меньшего числа групп, но имеет низкий обмоточный коэффициент и повышенное дифференциальное рассеяние, что является ее недостатком и ограничивает применение.

В изобретении ставится задача повышения обмоточного коэффициента m'=3-зонной обмотки при понижении ее дифференциального рассеяния σд.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2р=4c-полюсной обмотки, выполненной в z=18c пазах из 6с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам yк=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза:

по первому варианту двухслойные группы содержат по три катушки с шагами yпi=6, 4, 2 и числами витков wк, (1+x)wк, (1-х)wк, где x=0,65;

по второму варианту одно-двухслойные группы содержат по две катушки с шагами yпi=5, 3 и числами витков 2wк, wк.

На фиг.1 показаны развертки пазовых слоев предлагаемой обмотки по первому варианту при 2р=4 (с=1), z=18 пазах с номерами 1...18, 6с=6 катушечных группах с номерами 1Г...6Г с их верхними лобовыми частями, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, а на фиг.2 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при катушках равно- (внутренний) и неравновитковых (наружный) для х=0,5; на фиг.3, 4 - то же, что и на фиг.1, 2, но для второго варианта. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=4с=8, 12,... полюсов, z=18c=36, 54,... и повторе 2, 3,... раза развертки фиг.1, 3. Предлагаемая m'=3-зонная обмотка соединяется в фазах обычным образом при согласном последовательном (a=1) или параллельном (a=2) включении групп фазы: 1Г, 4Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 2Г, 5Г с началом из 2Г в фазе II; 3Г, 6Г с началом из 3Г в фазе III, а фазы могут сопрягаться в звезду (Y) или треугольник (Δ).

Для обмотки по фиг.1 коэффициенты Kyi=sm(90°упiп) укорочения катушек при полюсном делении τп=z/2р=18/4=4,5, 2wк=2 витках паза равны: Кyi=0,8660254 (упi=6), (1+х)0,984808 (упi=4), (1-х)0,642788 (упi=2) и тогда обмоточный коэффициент Коб и средний шаг катушек уп.ср равны:

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

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σд, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2д - квадрат среднего радиуса j=1...q пазовых точек относительно центра, Ro - радиус окружности для основной гармонической МДС [Попов В.И. Определение, оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55]:

при х=0-R2j=22+1+2=7 - для точек j=1, 3, R2j=22=4 - для точки j=2, R2д=Σ(R2j)/3=6, Ro=18·0,83121/2π при Коб=0,83121 из (1) и по (2) σд%=5,82;

при х=0,5-R2j=7 - для j=1,3, R2j=(2+x)2=4+4+x2 - для j=2' и

тогда по (1)-(3) из условия d(σд)/d(х)=0 вычисляется оптимальное значение Хопт=0,65, соответствующее минимальной величине σд%мин: при хопт=0,65-Kоб=0,90531, R2д=21,0225/3, Ro=18·0,90531/2π и σд%мин=4,18, т.е. значение σд% при хопт=0,65 снижается в 5,82/4,18=1,39 раза; с учетом повышения Коб эффективность обмотки равна Кэф=(0,90531/0,83121)(5,82/4,18)=1,52. По (1) при хопт=0,65-Уп.ср=4+2х/3-13,3/3=4,433.

Подобным образом для обмотки по второму варианту (фиг.3, 4):

Kyi=2·0,984808 (yпi=5), 0,8660254 (упi=3), Коб=Σ(Кyiwкi)/3=0,9452, yп.ср=13/3=4,333, R2д=23/3 и σд%=4,56, т.е. по сравнению с равновитковой обмоткой (х=0) по фиг.1 значение σд% снижается в 5,82/4,56=1,28 раза и Кэф=1,45.

Отметим, что m'=6-зонной двухслойной обмотке при 2р=4, z=18, 6р=12 группах, q=z/6p=1,5, yп=4 соответствуют чередование фазных зон по фиг.3 при двух-, однокатушечных чередующихся группах, многоугольник МДС по фиг.4 и параметры Kоб=0,9452, σд%=4,56 предлагаемой m'=3-зонной обмотки (одно-двухслойной) по второму варианту при yп.ср=yп=4.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным Коб, пониженным σд% и эффективнее в Кэф≈1,5 по сравнению с равновитковой обмоткой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

1. Трехфазная обмотка электрических машин при 2р=4·с полюсах, z=18·с пазах, выполняемая из 6·с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза, отличающаяся тем, что двухслойные группы содержат по три катушки с шагами упi=6, 4, 2 и числами витков wк, (1+х)wк, (1-х)wк, где х=0,65.

2. Трехфазная обмотка электрических машин при 2р=4·с полюсах, z=18·с пазах, выполняемая из 6·с равномерно смещенных катушечных групп с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам ук=4, целом числе с=1, 2,... и 2wк витках каждого паза, отличающаяся тем, что одно-двухслойные группы содержат по две катушки с шагами упi=5, 3 и числами витков 2 wк, wк.