Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=108·c пазах при 2р=22·с и 2р=26·с полюсах

Иллюстрации

Показать все

Использование: электромашиностроение. В изобретении ставится задача снижения коэффициента дифференциального рассеяния σд симметричной m′=3-зонной электромашинной дробной (q=36/11 и q=36/13) петлевой обмотки. Сущность изобретения: трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=108c пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=36/11 выполняется из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 43343334333, повторяемому 3·c раз: в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=8, 6, 4, 2 с (1-x)wк, wк, wк, (1-x)wк витками, трехкатушечные - y′пi=7, 5, 3 с (1-x)wк, (1+x)wК, wК в 6Г, 10Г, y′пi=5, 5, 5 с wк, (1+x)wк, (1-x)wк в 2Г, 5Г, 9Г и с (1-x)wк, (1+x)wК, wк в 3Г, 7Г, 11Г при значении х=0,485; 2) при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=36/13 выполняется из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 3332332332332, повторяемому 3·с раза: в первой группировке 1Г...13Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 4Г, 6Г, 8Г, 10Г, 12Г и (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 7Г, 11Г, yпi=4, 4, 4 с (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 2Г и с wк, (1+x)wк, (1-x)wк в 3Г, а двухкатушечные при y′пi=5,3 - по (1+x)wк витков при значении х=0,49, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой. Указанные распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

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 ук≈τп=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p, где m'=2m=6 или m'=m=3 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥2, не кратных m=3, создают гармонические МДС по ряду ν=km'/d±1 [там же, с.450], в том числе низшие ν<1 при возрастании дифференциального рассеяния σд%, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической МДС ν>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки в z=108·c пазах при 2p=22·с и 2р=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=36/p (N=36) из 3р·с групп по известным группировкам [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=108·с пазах: 1) при 2p=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=36/11, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·c и группировкой катушек по ряду 43343334333, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам упi=8, 6, 4, 2 с (1-x)wк, wк, wк, (1-х)wк витками, трехкатушечные - у'пi=7, 5, 3 с (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 6Г, 10Г, у'пi=5, 5, 5 с wк, (1+х)·wк, (1-x)wк в 2Г, 5Г, 9Г и с (1-х)wк, (1+x)wк, wк в 3Г, 7Г, 11Г при х=0,485;

2) при 2p=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=36/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с и группировкой катушек по ряду 3333233323332, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...13Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам упi=6, 4, 2 с wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 4Г, 6Г, 8Г, 10Г, 12Г и (1-х)wк, (1+х)wк, wк в 7Г, 11Г, упi=4,4,4 с (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 2Г и с wк, (1+x)wк, (1-x)wк в 3Г, а двухкатушечные при у'пi=5,3 - по (1+x)wк витков при значении х=0,49, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков полностью заполненных обмоткой пазов. Указанные распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=108 для 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=36 пазов с номерами 1...36 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности A-B-C, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных zэ=3(N-6х), полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 19Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но для обмотки при 2p=26, оси симметрии в 22Г и zэ=3N. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, фиг.5 соединяются при последовательно-согласном включении групп зон А, В, С в фазах I, II, III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ. При, например, с=2-z=216.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент Кобо по коэффициентам укорочения Кy=sin(90°укп) при yк=5, τп=z/2p=54/11 и распределения Kp=sin(60°)/Nsin60°/N равен КобоyКp=0,82676, а при х≠0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при αп=360°/z=10°/3: -x(0,549509+0,59716)(1+2cosαп)=-x3,436123 для 19Г+1Г+4Г, 2х(0,999577-0,784416)cos0,5αп=0,43014 для 10Г+28Г, х0,999577[cos1,5αп-cos(1,5+11)αп+cos2,5αп-cos(2,5+11)αп+cos3,5αп-cos(3,5+11)αп]=x1,69140 для 7Г+31Г+13Г+25Г+16Г+22Г при Kyi=0,549509 (yпi=8), 0,59716 (yпi=2), 0,784416 (y'пi=7), 0,999577 (y'пi=5), тогда KобоN=29,763363, ∑х=-10,3146 и

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

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σд%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R2д - квадрат среднего радиуса j=1...N=36 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической МДС ν=1:

По (1)-(3) из условия d(σд)/d(х)=0 вычисляется оптимальное хопт=0,485, соответствующее σд%миноб=0,88020, R2д=240,3126/36, Ro=99,27·0,8802/11π, σд%мин=4,41 для zэ=3(N-6x)=3·33,09=99,27, а при х=0-σд%=9,85, т.е. значение σд% обмотки фиг.1 снижается в 9,85/4,41=2,23 раза, а с учетом повышения Коб ее эффективность равна Кэф=(0,88020/0,82676)(9,85/4,41)zэ/z=2,18.

Подобным образом по фиг.5...8 для 2р=26: Kоб=0,82571+x0,7385, R2д=(195-14х+49x2)/36 и при xопт=0,49-Коб-0,86190, σд%мин=6,89 для zэ=3N-108, а при х=0-σд%=13,61, т.е. σд% обмотки по фиг.5 снижается в 13,61/6,89=1,98 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/13 и Кэф=2,06. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=26, z=108, q=z/6p=18/13, yк=5, Коб=0,9066, σд%=8,26, m'=3-зонная обмотка имеет пониженное σд% в 8,26/6,89=1,20 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) групп.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических МДС поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cosϕ1, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.

1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=108·c пазах при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=36/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=8, 6, 4, 2 с (1-x)wк, wк, wк, (1-x)wк витками, трехкатушечные - y′пi=7, 5, 3 с (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 6Г, 10Г, y′пi=5, 5, 5 с wк (1+x)wк, (1-x)wк в 2Г, 5Г, 9Г и с (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 3Г, 7Г, 11Г при значении х=0,485 и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков полностью заполненных обмоткой пазов.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=108·c пазах при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=36/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 2 3 3 3 2 3 3 3 2, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...13Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 4Г, 6Г, 8Г, 10Г, 12Г и (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 7Г, 11Г, yпi=4,4,4 с (1-x)wк, (1+x)wк, wк в 2Г и с wк, (1+x)wк, (1-x)wк в 3Г, а двухкатушечные при y′пi=5,3 - по (1+x)wк витков при значении х=0,49 и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков каждого паза.