Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=16·c полюсах в z=3(8·b+3)·c пазах

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=16·c полюсах в z=3(8·b+3)·c пазах

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/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 σ_д%, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки при 2p=16·с полюсах в z=3(8·b+3) с пазах при b=2, 3, 4, выполняемой из 3р·с катушечных групп с q=z/3p=N/8 (N=19, 27, 35) по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.; ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·с раз.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2р=16·с полюсах: 1) в z=57·с пазах с q=19/8 и группировке 32322322: в первой группировке 1Г...8Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у'_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, w_к, (1-x)w_к, а двухкатушечные - у'_пi=5, 3 с w_к, (1+x)w_к витками при значении х=0,38;

2) в z=81·с пазах с q=27/8 и группировке 43433433: в первой группировке 1Г...8Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные у'_пi=7, 5, 3 с w_к, (1-x)w_к, w_к витками при значении х=0,38;

3) в z=105·с пазах с q=35/8 и группировке 54544544: в первой группировке 1Г...8Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)w_к, w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к витками, а четырехкатушечные - у'_пi=10, 8, 6, 4 с w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к при значении х=0,38. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; 2w_к - число витков, полностью заполненных обмоткой пазов.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и 2р=16, z=57 с группами 1Г...24Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=19 пазов с номерами 1...19 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое и зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-x) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно осей симметрии 10Г и 22Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 фиг.3, х=0,5 фиг.4. На фиг.5, 6, 7 показано то же, что и на фиг.1, 3, 4, но при z=81 для z'=z/3=27. На фиг.8, 9, 10 - то же, что и на фиг.1, 3, 4, но при z=105 для z'=z/3=35. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, 5, 8 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 обмотки имеют 2p=32 полюса при z=114, 162, 210 пазах.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=4, τ_п=z/2р=57/16, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_уК_р=0,81206; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=120°/19; -x(0,771917+0,475947)(1+2cosα_п)=-x3,72845 для 22Г+1Г+19Г, х0,9694 (1+2cosα_п+2cos2α_п)=+x4,78831 для 10Г+4Г+16Г+7Г+13Г при К_уi=0,475947 (у_пi=6), 0,771917 (у_пi=2), 0,96940 (у'_пi=3), К_обоN=15,4292 и Σx=+1,05986, тогда

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 σ_до%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N=19 пазовых точек, R_o, и К_об - для гармонической ν=1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,38, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8503, R² _д=73,9840/19, R_o=55,86·0,8503/8π и σ_д%мин=9,03 для z_э=3(N-x)=3·18,62·3=55,86, а при х=0-σ_д%=22,58, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 22,58/9,03=2,50 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/8; с учетом изменений К_об, z_э эффективность такой обмотки равна К_эф=(0,8503/0,8121)(22,58/9,03)z_э/z=2,57.

Подобным образом: по фиг.5...7: К_об=(22,3302+x1,39394)/(27-x), R² _д=(210-26x+68x²)/27, х_опт=0,38 и σ_д%мин=4,43; при х=0-σ_д%=9,47 и К_эф=2,19; по фиг.8...10: К_об=(28,7905+x1,50634)/(35-x), R² _д=(440-36x+108x²), х_опт=0,38, σ_д%мин=2,78, а при х=0-σ_д%=6,44, К_эф=2,36. В сравнении с m'=6-зонными обмотками при 2р=16 и q=z/6p=N/16 (N=19,27,35), m'=3-зонные обмотки имеют пониженные σ_д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) групп.

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

1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=16·с-полюсах в z=3(8·b+3)·c пазах, выполняемая из 3р·c катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г·с, отличающаяся тем, что при b=2, z=57·c, q=z/3p=19/8 и группировке катушек по ряду 3 2 3 2 2 3 2 2, повторяемому 3·с раз, в первой группировке 1Г...8Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, (1-x)w_к, двухкатушечные - у'_пi=5, 3 с w_к, (1+x)w_к витками при значении х=0,38, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=16·с-полюсах в z=3(8·b+3)-c пазах, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г·с, отличающаяся тем, что при b=3, z=81·c, q=z/3p=27/8 и группировке катушек по ряду 4 3 4 3 3 4 3 3, повторяемому 3·с раз, в первой группировке 1Г...8Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к и трехкатушечные - у'_пi=1, 5, 3 с w_к, (i+x)w_к, w_к витками при значении х=0,38, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

3. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=16·с-полюсах в z=3(8·b+3)·c пазах, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 24Г·с, отличающаяся тем, что при b=4, z=105c, q=z/3p=35/8 и группировке катушек по ряду 5 4 5 4 4 5 4 4, повторяемому 3·с раз, в первой группировке 1Г...8Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)w_к, w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к витками, а четырехкатушечные - у'_пi=10, 8, 6, 4 с w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к витками при значении х=0,38, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.