Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=10, z=96 (q=16/5)

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к трехфазным асинхронным и синхронным электрическим машинам. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния σ_д m'=6-зонной электромашинной дробной (q=16/5) петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в следующем. Трехфазная двухслойная петлевая обмотка при числе полюсов 2p=10, размещенных в z=96 пазах с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3, повторяемой 6 раз, выполняется из 6р=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам y_к=8. При этом, согласно изобретению, в группах 1Г...5Г первой группировки группа 1Г имеет числа витков (1-x)w_к в первой и четвертой катушках, а катушечные группы 3Г и 4Г имеют по (1+x)w_к витков в средней катушке, при числе витков w_к в остальных катушках групп и при числе витков 2w_к каждого паза. Указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке при показателе неравновитковости групп фазы x=0,24. 3 ил.

 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин, может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные, m'=2m=6-зонные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из 6р катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам y_к≈z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/6p целом или дробном [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/6p=N/d и d≥4 создают гармонические МДС по ряду ν=6k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (ν<1) при возрастании дифференциального рассеяния σ_д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=6-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=10 полюсах, z=96 пазах (q=z/6p=16/5, d=5) с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной двухслойной обмотки при 2р=10, z=96 с группировкой 4 3 3 3 3, повторяемой 6 раз, выполняемой из 6р=30 катушечных групп с номерами 1 Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам y_к=8:

для групп 1Г...5Г первой группировки группа 1Г имеет числа витков по (1-х)w_к катушек первой и четвертой, а группы 3Г и 4Г - по (1+х)w_к витков в средней катушке при w_к витках в остальных катушках групп и 2w_к витках каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,24.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=10, z=96 с номерами 1...96 (для z'=z/2=48 пазов) и номерами катушечных групп от 1Г до 30Г (размечены группы первой фазы 1Г+3(с)Г=1Г, 4Г, 7Г...), чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y; на фиг.2 показаны диаграммы сдвига осей нечетных групп первой фазы относительно оси симметрии 1Г для полюсности р=5 основной ν=1 (наружная) и p_ν=νp=1 низшей ν=1/5 (центральная) гармонических: на фиг.3 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 (внутренняя), х=0,25 (наружная). Такая m'=6-зонная обмотка по фиг.1 соединяется обычным образом при встречном включении в фазах четных групп относительно нечетных с их началами из начал групп 1Г, 11Г, 21Г для фаз I, II, III и фазы могут сопрягаться звездой или треугольником.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) (у_к=8, τ_п=z/2p=48/5) и распределения K_p=0,5/Nsin(30°/N) равен K_об.o=K_yK_p=0,922556. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы по фиг.2 при угле сдвига пазов α_п=360°/z=3,75°: -2x0,965926(cos7,5α_п)=-x1,703741 для 1Г и 2х0,965926·cos(0,5α_п)=+х1,930817 для 13Г+19Г при K_y=sin(90°у_п/τ_п)=0,965926 (y_п=8), ∑х/16=+х0,01419 и тогда

Из многоугольников МДС фиг.3 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) определяется по соотношениям

коэффициент дифференциального рассеяния σ_д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, R_o - радиус окружности для гармонической ν=1 [Попов В. И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55]:

тогда по (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,24, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,24-К_об=0,92596, R² _д=517,6528/16, R₀=96·0,92596/5π и σ_д%мин=1,03, а при х=0σ_д%=1,64, т.е. σ_д% при х_опт=0,24 снижается в 1,64/1,03=1,59 раза, что характеризует высокую эффективность предложенной обмотки.

Такое снижение дифференциального рассеяния обусловлено устранением из МДС обмотки фиг.1 низшей гармонической ν=1/5 с полюсностью р_ν=νp=1, для которой по центральной диаграмме фиг.2 при К_yν=sin(ν90°у_к/τ_п)=0,25882, угле γ=α_п/2d=0,375°: К_pν=∑E_ν/16=0,05365 и -2x0,25882cos1,5α_п=-x0,5152 для 1Г, -2x0,25882cos(0,5α_Г-γ)=-x0,4208 для 13Г+19Г при α_Г=360°/p=72° и ∑х/16=-х0,05849, тогда

откуда по условию определяется значение х'=0,24, при котором из МДС обмотки фиг.1 полностью устраняется низшая гармоническая ν=1/5.

Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным коэффициентом дифференциального рассеяния σ_д%, повышенным К_об и эффективнее при х_опт=0,24 в К_эф=1,60 раза в сравнении с равновитковой обмоткой; ее применение, например на статоре АД, позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cosϕ₁, перегрузочную способность машины.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2p=10, числе пазов z=96, q=16/5 с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 3, повторяемой 6 раз, выполняемая из 6p=30 катушечных групп с номерами 1Г...30Г при среднем шаге катушек по пазам y_к=8, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки катушечная группа 1Г имеет числа витков (1-x)w_к в первой и четвертой, а катушечные группы 3Г и 4Г имеют по (1+x)w_к витков в средней катушке при числе витков w_к в остальных катушках катушечных групп и при числе витков 2w_к каждого паза, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где x=0,24 - показатель неравновитковости групп фазы.