Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=81·c пазах при 2p=22·c и 2p=26·c полюсах

Иллюстрации

Показать все

Использование: электромашиностроение. Техническим результатом от использования изобретения является снижение коэффициента дифференциального рассеяния σд симметричной m′=3-зонной электромашинной дробной (q=27/11 и q=27/13) петлевой обмотки. Сущность изобретения: трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=81·c пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=27/11 выполняется из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 32323232322, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с (1-x)wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 9Г и (1-x)wк, (1+x)wк, (1-x)wк в 3Г, 5Г, 7Г, а двухкатушечные - y′пi=5, 3 с wк, (1+x)wк витками при х=0,43; 2) при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=27/13 выполняется из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 3222222222222, повторяемому 3·с раза: в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам yп=3 с числами витков (1-x)wк, wк, (1-x)wк, в 1Г, (1+x)wк, (1-x)wк в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, (1-x)wк, (1+x)wк в 9Г, 10Г, 11Г, 12Г, 13Г и y′пi=4, 2 с (1+x)wк, (1-x)wк в 7Г, 8Г при значении х=0,44. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой. 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 yк≈τп=z/2р, 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=81·с пазах при 2р=22·с и 2p=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=27/p (N=27) 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=81·с пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=27/11, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с и группировкой катушек по ряду 32323232322, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с (1-x)wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 9Г и (1-x)wк, (1+x)wк, (1-х)wк в 3Г, 5Г, 7Г, а двухкатушечные - y'пi=5, 3 с wк, (1+х)wк витками при значении х=0,43;

2) при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=27/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с и группировкой катушек по ряду 3222222222222, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам yп=3 с числами витков (1-х)wк, wк, (1-х)wк в 1Г, (1+x)wк, (1-x)wк в 2Г, 3Г, 4Г, 5Г, 6Г, (1-x)wк, (1+x)wк в 9Г, 10Г, 11Г, 12Г, 13Г и y'пi=4, 2 с (1+x)wк, (1-x)wк в 7Г, 8Г при значении х=0,44. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=81 для 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=27 пазов с номерами 1...27 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-x), полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 16Г; 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), х=0,5 (фиг.4). На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но для обмотки при 2р=26 при оси симметрии в 1Г и zэ=3(N-2х). Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1 и 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=162.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент Кобо по коэффициентам укорочения Kу=sin(90°yкп) при yк=4, τп=z/2p=81/22, распределения Кр=sin(60°)/Nsin60°/N равен КобоyКр=0,81959; при х≠0 к Кобо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при αп=360°/z=40°/9: -x2(0,54951+0,753436)cos2αп=-x2,57459 для 1Г+31Г, -х(0,54951-0,99080+0,753436)(1+2cosαп)=-x0,93456 для 16Г+7Г+25Г, 2x0,95789(cos0,5αп+cos1,5αп+cos2,5αп)=+x5,69763 для 4Г+28Г+10Г+22Г+13Г+19Г при Кyi=0,54951 (yпi=6), 0,99080 (yпi=4), 0,753436 (yпi=2), 0,95789 (yпi=3), KобоN=22,12895, ∑х=+2,1885 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=27 пазовых точек, Ro и Коб - для гармонической ν=1:

По (1)-(3) из условия d(σд)/d(х)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,43, соответствующее σд%мин: Коб=0,86827, R2д=117,8887/27, Ro=79,71·0,86827/11π, σд%мин=8,86 для zэ=3(N-х)=3·26,57=79,71, а при х=0-σд%=20,43, т.е. значение σд% обмотки фиг.1 снижается в 20,43/8,86=2,31 раза, а с учетом повышения Коб ее эффективность равна Kэф=(0,86827/0,81959)(20,43/8,86)zэ/z=2,40.

Подобным образом по фиг.5...8 для 2р=26: Коб=(22,29663+х1,6189)/(27-2х), R2д=(87-18х+34х2)/27 и при хопт=0,44-Коб=0,8809, σд%мин=11,06 для zэ=3(N-2х)=78,36, а при х=0-σд%=20,12, т.е. σд% обмотки по фиг.5 снижается в 20,12/11,06=1,82 раза (из-за устранения гармонической МДС ν=1/13) при Кэф=1,88.

В сравнении с m'=6-зонными обмотками при 2р=26, z=81, q=z/6p=27/22 и 27/26 предлагаемые m'=3-зонные обмотки имеют пониженное σд% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных 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=81·с пазах при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=27/11, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 33Г·с и группировкой катушек по ряду 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 2, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...11Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам yпi=6, 4, 2 с (1-x)wк, wк, (1-x)wк витками в 1Г, 9Г и (1-x)wк, (1+x)wк, (1-x)wк в 3Г, 5Г, 7Г, а двухкатушечные - y′пi=5, 3 с wк, (1+x)wк витками при значении х=0,43 и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка в z=81·c пазах при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=27/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г с и группировкой катушек по ряду 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам yп=3 с числами витков (1-x)wк, wк, (1-x)wк в 1Г, (1+x)wк, (1-x)wк в 2Г, 3Г, 4Г, 5Г, 6Г, (1-x)wк, (1+x)wк в 9Г, 10Г, 11Г, 12Г, 13Г и y′пi=4, 2 с (1+x)wк, (1-x)wк в 7Г, 8Г при значении х=0,44 и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3, ...; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.