Многофазная (m3) 2p=4-полюсная обмотка при z=54 пазах

 

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в многофазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты. В изобретении ставится техническая задача выполнения в z=54 пазах двухслойной 2Р=4-полюсной петлевой обмотки m=9-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом σ_д дифференциального рассеяния. Сущность изобретения состоит в следующем. Для двухслойной 2р=4-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при дробном числе q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками: при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам у_пi=12, 10 и числах витков w_к, (1-x)w_к для групп нечетных, y_пi=11 c (1+x)w_к витками для групп четных. При этом в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2w_к число витков каждого паза, x=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе. 2 ил.

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ).

Известны петлевые симметричные 2р-полюсные m≥3-фазные, m’=2m-зонные двухслойные обмотки переменного тока, выполняемые в z=2pmq пазах из 2pm катушечных групп при дробном числе q=z/2pm=b+0.5 пазов на полюс и фазу с равношаговыми или концентрическими катушками [Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. - Л.: Энергия, 1978, с.402-450].

Наиболее близкой к предлагаемой является m=3-фазная, m’=2m=6-зонная 2р=4-полюсная двухслойная обмотка, выполняемая в z=6pq=54 пазах при дробном числе q=z/6p=4,5 (b=4) из 6р=12 равномерно смешанных 5- и 4-катушечных групп.

В изобретении ставится задача выполнения в z=54 пазах двухслойной 2 р=4-полюсной петлевой обмотки m=9-фазной с улучшенным гармоническим составом МДС и пониженным коэффициентом σ_д дифференциального рассеяния [Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. // Электричество, 1987, №6, с.50-53] при его оптимизации [Попов В.И. Оптимизация электромагнитных параметров трехфазных дробных обмоток. // Электричество, 1996, №10, с.28-34].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной 2р=4-полюсной обмотки, выполняемой петлевой в z=54 пазах при дробном числе q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками: при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам y_пi=12, 10 и числах витков w_к, (1-х)w_к для групп нечетных, y_пi=11 с (1+x)w_к витками для групп четных и в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2w_к - число витков каждого паза, х=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе.

Нa фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой двухслойной петлевой обмотки с концентрическими катушками при 2р=4 полюсах z=54 пазах, m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах в последовательности A-A’-A”-Z-Z’-Z”-B-B’-B”-X-X’-X”-C-C’-C”-Y-Y’-Y” и 36 катушечных группах с номерами от 1 Г до 36 Г (сверху) и номерами пазов от 1 до z=54 (снизу); на фиг.2 - построение многоугольника МДС обмотки по фиг.1, где в центре показаны векторы симметричной m’=2m=18-фазной системы токов фазных зон при их сдвиге на угол α_фз=360°/m’=20°, имеющие обозначения фазных зон.

Обмоточные коэффициенты определяются по коэффициентам укорочения катушек K_yi=sin(90°y_пi/τ_п) при полюсном делении τ_п=z/2p=13,5 с учетом неравновитковости катушек по фиг.1 при y_пi=12, 10 и y_пi=11:

Пазовые точки i=1...54 многоугольника МДС на фиг.2 строятся при х=0 по вспомогательным равнобедренным треугольникам в соответствии с направлениями токов фазных зон пазов фиг.1, откуда при МДС одного слоя паза в единицу длины определяются (по теоремам синусов и косинусов): отрезок (2-5)=2(1+2sin70°)sin80° при (1-2)=2sin70°=(2-3), (3-4)=2sin80°, радиус точки i=2(i=5)-R_i=2=(2-5)/2sin20°, R²_i=1=R²_i=3=R²_i=2+(2sin70°)²-2R_i=2(2sin70°)cos80°, тогда квадрат среднего радиуса для трех точек одной повторяющейся части многоугольника равен R²_д=Σ(R²_i)/3=67,48542559; при К_об=0,95367 по (1), радиусе окружности R=zК_об/pπ=54·0,95367/2π для основной гармонической МДС вычисляется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д%=[(R_д/R)²-1]100=0,458 для х=0. При оптимальном значении x=х_опт=0,30 и К_об=0,95765 по (1) σ_д% снижается на ≈10% и равен σ_д%=0,415, что ниже значения σ_д%=0,494 трехфазной обмотки по прототипу. Средний шаг но пазам катушек обмотки y_п.ср=11+х/3 при х=0,3 равен y_п.ср=11,1.

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет улучшенный гармонический состав кривой МДС и пониженное дифференциальное рассеяние, что снижает добавочные потери в стали и индуктивное сопротивление рассеяния фазы АД с такой обмоткой.

Применение предлагаемой обмотки при m=9 фазах в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 9-фазного тока позволяет в три раза снижать фазный ток в сравнении с 3-фазными ППЧ, что снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при упрощении его схемы.

Формула изобретения

Многофазная (m≥3) 2р=4-полюсная обмотка при z=54 пазах, выполненная двухслойной петлевой с дробным q=z/2pm=b+0,5 пазов на полюс и фазу из 2pm чередующихся (b+1)- и b-катушечных групп с концентрическими катушками, отличающаяся тем, что при m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах, q=1,5 и b=1 обмотка содержит 36 катушечных групп с номерами от 1Г до 36Г при шагах катушек по пазам y_пi=12, 10 и числах витков w_к, (1-x)w_к для групп нечетных; y_пi=11 c (1+x)w_к витками для групп четных и в первой фазе соединены последовательно группы 1Г, -10Г, 19Г, -28Г, а номера групп каждой из последующих фаз чередуются с интервалом в две группы относительно групп первой фазы, где 2w_к число витков каждого паза, x=0,30 и знак (-) для номера группы означает ее встречное включение в фазе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2