Трехфазная дробная обмотка

 

Использование: в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями. Сущность изобретения: в первой группировке катушечных групп трехфазной дробной обмотки якоря с q = 3,25 числа витков катушек равны (1 + x) · W_к, W_к, (1 - x) · W_к для групп с номерами 1ʹ, 2ʹ, 3ʹ; (1 - x) · W_к, (1 + x) · W_к, W_к, (1 - x) · W_к для группы 4ʹ, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где p ≥ 2 - четное число; Z = 19,5 · p; к = 0,1,2,..., 2p - 1; 2W_к - число витков в пазах, а значение x выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,55. 5 ил.

Изобретение относится к обмоткам к электрических машин переменного тока и может применяться совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе.

Известны трехфазные дробные обмотки машин переменного тока, выполняемые двухслойными из равношаговых или концентрических катушек [1] Такие обмотки характеризуются повышенным дифференциальным рассеянием, что увеличивает сопротивление рассеяния обмоток, и это особенно неблагоприятно отражается при применении дробных обмоток в совмещенных электрических машинах [2] Наиболее близкой конструктивно к предлагаемой является трехфазная дробная обмотка с полюсностью р=2, выполненная в Z=39 пазах двухслойной из концентрических катушек [3] Цель изобретения уменьшение расхода меди и снижение дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q=3,25.

Цель достигается тем, что для трехфазной дробной обмотки якоря с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q=3,25, выполненной двухслойной из концентрических катушек в Z пазах из 6р катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1' +3к, 5' +3к, 9' +3к, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, катушки группируются в катушечных группах по ряду 3 3 3 4, повторяемому 3р/2 раза, группы с номерами 4' +4к содержат четыре катушки с шагами по пазам у'_п=10, 8, 6, 4, а остальные группы три катушки с у_п=9, 7, 5: в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны (1+х)w_к, w_к, (1-х)w_к для групп с номерами 1' 2' 3' (1-х)w_к,(1+x)w_к, w_к, (1-х)w_к для группы 4' а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где р≥2 четное число; Z= 19,5 р; 2w_к число витков в пазах; значение х выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при р=2 и Z= 39; на фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам известной (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3) обмоток; на фиг. 4 многоугольники МДС известной (внутренний) и предлагаемой (наружный) обмоток; на фиг. 5 диаграмма сдвига оcей катушечных групп, где α15^о/q.

Обмотка (фиг. 1) выполнена двухслойной, трехфазной с полюсностью р=2 в Z=39 пазах (q=Z/6p=3,25) из 6р=12 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1' +3к=1' 4' 7' 10' 5' +3к=5' 8' 11' 2' 9' +3к=9' 12' 3' 6' где к=0,1,2,2р-1=3. Группы фаз соединены последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных; зажимы начал фаз (из начал групп 1' 5' 9' ) обозначены как С1, С2, С3, а их концы (из начал групп 10' 2' 6' ) С4, С5, С6. Катушки группируются в катушечных группах по ряду 3 3 3 4, повторяемому 3р/2=3 раза, и группы с номерами 4' +4к=4' 8' 12' содержат четыре катушки с шагами по пазам у'_п10, 8, 6, 4, а остальные группы три катушки с у'_п=9, 7, 5. В первой группировке катушечных групп (группы с номерами 1' 2' 3' 4' ) числа витков катушек равны (1+х)w_к, w_к, (1-х)w_к для групп 1' 2' 3' (1-х)w_к, (1+х)w_к, w_к, (1-х)w_к для группы 4' где 2w_к число витков в каждом пазу (за исключением пазов с номерами 8, 9, 21, 22, 34, 35, заполненных на 1/4 и зачерненными на фиг. 3), а значение х выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55. Каждая последующая группировка катушечных групп повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки. На фиг. 2 и 3 фазные зоны обозначены как А-Х, В-Y, C-Z, где зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам групп, а Х, Y, Z их конечным сторонам. По фиг. 2 и 3 строятся многоугольники МДС (фиг. 4) с использованием вспомогательной треугольной сетки, и векторы токов фазных зон показаны в центре фиг. 4. На фиг. 5 сдвига осей катушечных групп угол α15^о/q.

Коэффициенты укорочения катушек при полюсном делении τ=Z/2p=3q=9,75 равны sin( π ˙9/2τ )=0,9927; sin( π˙ 7/2τ )=0-9035; sin ( π˙ 5/2τ )=0,7212; sin(˙ π˙ 10/2τ )=0,9992; sin( π˙ 8/2 τ)=0,9605; sin( π˙ 6/2τ )=0,8230; sin ( π˙ 4/2 τ)=0,6007 и тогда с учетом фиг. 5 получают для предлагаемой обмотки (фиг. 3) при х=0,5 ЭДС фазы Е_ф=[(0,9927˙ ˙1,5+0,9035+0,7212^. 0,5) ^.(1+2 cos α )+(0,9992^{. .}0,5+0,9605^. 1,5+0,8230+0,6007 ^.0,5)]w_к=11,3052 w_к, обмоточный коэффициент К_об= Е_ф/w_ф=11,3052/12,5=0,9044, где w_ф=12,5 w_к (с учетом неполностью заполненных пазов по фиг. 3), средний шаг катушек по пазам у_п.ср.[(9 1,5+7 +5 0,5)3+(10 0,5+8 1,5+6 +4. ^.0,5)]/12,5=94/12^.5=7,52; для известной обмотки (фиг. 2) при у_п=8-К_об=0,9175.

Коэффициент дифференциального рассеяния σ_д=[(R_д/R)²-1]˙ 100, характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой ее МДС высших и низших гармонических, определяется по мно- гоугольнику МДС, где R²_д R²_i квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника, а R²=(ZK_oб/р π )² квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС. По наружному многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за 0,5 единиц длины) для предлагаемой обмотки определяются R²_д= 4593/(4 39), R²=(37,5 0,9044/2 π)²=29,135596, где Z'=37,5 эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов (фиг. 3), σ_д=1,053% по внутреннему многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за единицу длины) для известной обмотки определяются R²_д=1284/39, R²=(39 0,9175/2 π)²= 32,432589 и σ_д=1,512% Таким образом, по сравнению с известной обмоткой (фиг. 2) предлагаемая обмотка (фиг. 3) имеет меньший средний шаг катушек по пазам (в 8/7,52=1,064 раза), т.е. меньший расход меди, а также значительно меньшее дифференциальное рассеяние (в 1,512/1,053=1,44 раза), что существенно снижает амплитуды высших гармонических МДС, уменьшает добавочные потери в стали, магнитный шум, увеличивает КПД машины с предлагаемой обмоткой. Предлагаемая обмотка может применяться, например, на статоре синхронных машин серии ОС-51, ОС-52 с системой возбуждения от третьей гармонической магнитного поля, в которых основная обмотка статора (Z=39) с полюсностью р=2 выполнена двухслойной с у_п=8 (фиг. 2).

Формула изобретения

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА якоря с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 3,25, выполненная двуслойной из концентрических катушек в Z пазах из 6p катушечных групп с номерами в фазах первой, второй и третьей соответственно 1ʹ+3к, 5ʹ+3к, 9ʹ+3к, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, катушки группируются в катушечных группах по ряду 3 3 3 4, повторяемому 3p/2 раза, группы с номерами 4ʹ+4к содержат четыре катушки с шагами по пазам 6,4, а остальные группы три катушки с Y_п 9,7,5, отличающаяся тем, что в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны (1 + X) · W_к, W_к, (1 X) · W_к для групп с номерами 1ʹ,2ʹ,3ʹ, (1 - X) · W_к (1 + X) · W_к, W_к, (1 X) · W_к для группы 4ʹ, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где p ≥ 2 четное число, Z 19,5 · p, к 0,1,2, 2p 1, 2W_к число витков в пазах, а значение X выбирается в пределах 0,45 ≅ X ≅ 0,55.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5