Двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=78 пазах, 2p=34 полюсах

Двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=78 пазах, 2p=34 полюсах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные, 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m'p катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам у_к≈τ_п=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m'=m=3 или m'=2m=6 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные симметричные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥2, не кратных m=3, создают при синусоидальном токе гармонические МДС по ряду ν=cm'd±1 [там же, с.450], в том числе субгармонические (ν<1) при возрастании дифференциального рассеяния σ_д% где ±с - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д% и его минимизация для m=3-фазной обмотки в z=78 пазах и 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной дробной при q=z/3p=26/17 с группировкой катушек по ряду [Лившиц-Гарик. М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.226] 22121212121212121, повторяемому три раза.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной m=3-фазной обмотки при z=78 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=26/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 22121212121212121, повторяемому три раза:

катушки имеют шаги по пазам у_пi=3,1 с числами витков w_к, (1-х)w_к для двухкатушечных концентрических групп и у_п=2с (1+x)w_к для однокатушечных, где 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном x=x_опт=0,59.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при m'=3 для z'=z/3=26 пазов с номерами 1...26 снизу и р=17 групп с номерами 1Г...17Г сверху, фазными зонами А-В-С, X-Y-Z в верхнем, нижнем слоях, где зачерненные пазы содержат по (2-х)w_к витков при 2w_к витках в остальных пазах и эквивалентном числе z_э=3(N-x) пазов, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 построена диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии в 10Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в 0,5 единиц длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 для х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4).

Обмотка по фиг.1 с группами 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г, ... в фазе I; 18Г+(3к)Г=18Г, 21Г, 24Г, ... в фазе II; 35Г+(3к)Г=35Г, 38Г, 41Г, ... в фазе III соединяется обычным образом при последовательно согласном включении групп фаз; фазы (с началами из 1Г, 18Г, 25Г) могут сопрягаться в Y или в Δ. Группам 1Г...17Г первой группировки соответствуют группы зон А всей обмотки, чередующиеся с интервалом в р+1=18 групп, начиная с 1Г, и полученная таким образом нумерация показана сверху на фиг.1 и соответствует фиг.2.

Для обмотки по фиг.1 при x=0, у_п=2, τ_п=z/2p=39/17, N=26 обмоточный коэффициент по коэффициентам укорочения К_уi=sin(90°У_пi/τ_п), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен K_обо=K_уK_р=0,8105, а при х≠0 к K_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по диаграмме фиг.2 при угле сдвига пазов α_п=360°/z=60°/13 и равное Σх=х2,1365 при K_обоN=21,0730, тогда

Из фиг.3 и 4 (с единичными векторами токов фазных зон в центре) по соотношениям [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55]

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N=26 пазовых точек, R_o и К_об - для гармонической ν=1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=(-20+50х)(21,0730+х2,1365)-2х2,1365(53-20x+25x²)=0 вычисляется оптимальное значение х_опт=0,59, соответствующее σ_д%мин, при котором: К_об=0,8789, R² _д=49,9025/26, R_o=76,23·0,8789/17π и σ_д%мин=21,95 для z_э=3(N-х)=76,23, а при х=0-σ_д%=45,48, т.е. она имеет высокую эффективность К_эф=(0,8789/0,8105)(45,48/21,95)z_э/z=2,20 в сравнении с равновитковой (х=0) m'=3-зонной обмоткой.

По сравнению с m'=6-зонной равновитковой обмоткой при z=78, 2p=34, q=z/6p=13/17<1, у_п=2 предлагаемая m'=3-зонная обмотка имеет значительно меньшее σ_д% (из-за устранения из МДС субгармонической ν=1/17) и технологичнее ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Применение предлагаемой обмотки с оптимизированными параметрами на статоре АД с короткозамкнутым ротором позволяет снижать добавочные потери в стали и электрические ротора, моменты от гармонических полей, улучшать виброакустические характеристики, повышать значения кпд, cosϕ₁, пускового М_п и максимального М_м моментов АД, а в синхронных маломощных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.

Двухслойная петлевая m=3-фазная обмотка электрических машин в z=78 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемая m'3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=26/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 22121212121212121, повторяемому три раза, отличающаяся тем, что катушки имеют шаги по пазам У_пi=3,1 с числами витков w_к, (1-x)\w_к (для групп двухкатушечных концентрических и у_п=2 с (1+x)w_к для однокатушечных, где 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном x=х_опт=0,59.