Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2p=10c полюсах в z=36c пазах

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается выполнения обмоток трехфазных асинхронных и синхронных электрических машин. В изобретении ставится задача достижения технического результата, состоящего в снижении дифференциального рассеяния σ_Д m'=3-зонной электромашинной дробной q=12/5 петлевой обмотки. Сущность изобретения состоит в том, что трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=10·с полюсах в z=36·c пазах с группировкой катушек по 3 2 3 2 2, повторяемой 3·c раза, выполняется из 15·с катушечных групп с номерами от 1Г до 15(с)Г и с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=4, а также при числе с=1, 2, 3,.... При этом, согласно изобретению, в группах 1Г...5Г первой группировки трехкатушечные группы 1Г, 3Г имеют шаги по пазам y_пi=6, 4, 2 катушек с числами витков (1-x)w_к, w_к, (1-x)w_к, а двухкатушечные группы 2Г, 4Г, 5Г имеют шаги по пазам у'_пi=5, 3 катушек с числами витков w_к, (1+х)w_к соответственно, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,38 - показатель неравновитковости групп фазы. 3 ил.

 

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

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из m′p катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам y_п≈z/2p и числе пазов на полюс и фазу q=z/m′p целом или дробном, где m′ - число фазных зон на пару полюсов, равное m′=m=3 - трехзонные, или m′=2m=6 - шестизонные обмотки [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/m′p=N/d и d≥4 создают гармонические МДС по ряду ν=m′k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (ν<1) при значительном 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 σ_д m′=3-зонной дробной симметричной обмотки при 2р=10·с полюсах, z=36·с пазах (q=z/3p=12/5,d=5) c группировкой катушек по ряду 3 2 3 2 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. М. - Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m′=6-зонной обмотке при q′=z/6p=q/2=6/5 с группировкой 2 1 1 1 1, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа катушечных групп, где с=1, 2, 3,... - целое число.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=10·с, z=36·с с группировкой 3 2 3 2 2, повторяемой 3·с раза, выполняемой из 3р=15·с катушечных групп с номерами 1 Г...15(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам y_k=4: в группах 1Г...5Г первой группировки трехкатушечные группы 1Г, 3Г имеют шаги катушек у_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_k, w_k, (1-x)w_k, а двухкатушечные 2Г, 4Г, 5Г - у'_пi=5, 3 с числами витков w_k, (1+x)w_k, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... - целое число и х=0,38.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=10, z=36 с номерами 1...36 и 15 катушечных группах с номерами 1Г...15Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего, X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-x)w_k витков при 2w_k витках во всех остальных пазах, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). Такая m′=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 6Г, 9Г, 12Г, 15Г, 3Г с началом из 6Г в фазе II; 11Г, 14Г, 2Г, 5Г, 8Г с началом из 11 Г в фазе III; фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=10с=20, 30,... полюсов при z=36c=72, 108 пазах.

Для обмотки фиг.1 при q=12/5 (N=12, d=5) У_пi=6, 4, 2 для трехкатушечных групп, y′_пi=5,3 двухкатушечных (у_k=4), обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°y_k/τ_п) при τ_п=z/2p=3,6, распределения K_p=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_об.о=К_уК_р=0,815464. Для неравновитковых катушек к К_об.о добавляется зависимое от показателя неравновитковости х групп фазы значение, при оси симметрии по оси 7Г и сдвигах относительно нее на ±α_п=360°/z=10° групп 4Г, 10Г и ±0,5α_п=5° групп 13Г, 1Г: x[0,965926(1+2cosα_п)-2(0,50+0,766044)cos0,5α_п]=x0,34598 при К_yi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,50 (у_пi=6), 0,766044 (y_пi=2) и 0,965926 (y′_пi=3), тогда К_об при К_об.о·N=9,785569 равен:

Из многоугольников МДС фиг.2 и 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=0,38, соответствующее σ_д%мин: при х_опт=0,38-z_э=3(N-x)=3·11,62=34,86 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, К_об=0,85345, R² _д=46,7516/12, R_o=z_эK_об/рπ=34,86·0,85345/5π и σ_д%мин=8,60, а при х=0σ_д%=21,68, т.е. σ_д% при x_опт=0,38 снижается в 21,68/8,60=2,52 раза из-за устранения низшей ν=1/5 гармонической МДС; с учетом повышения К_об ее эффективность равна

K_эф=(0,85345/0,815464)(21,68/8,60)(z_э/z)=2,555.

Отметим, что m′=6-зонной обмотке при 2р=10, z=36, q=z/6p=6/5 и у_п=3 соответствуют параметры К_об=0,9236, σ_д%=11,59, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,38 превосходит ее в 11,59/8,60=1,35 раза.

Таким образом, предлагаемая m′=3-зонная обмотка характеризуется повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=2,55 раза в сравнении с равновитковой; она проще m′=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп, превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,35 раза.

Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при числе полюсов 2р=10·с в z=36·c пазах с группировкой катушек по ряду 3 2 3 2 2, повторяемой 3·с раза, выполняемая из 2р·с=15·с катушечных групп с номерами 1Г...15(с)Г и с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам y_к=4, отличающаяся тем, что в катушечных группах 1Г...5Г первой группировки трехкатушечные группы 1Г, 3Г имеют шаги по пазам y_пi=6, 4, 2 катушек с числами витков, (1-х)w_к, w_к, (1-х)w_к соответственно, а двухкатушечные группы 2Г, 4Г, 5Г имеют шаги по пазам y'_пi=5, 3 катушек с числами витков w_к, (1+х)w_к соответственно, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,... - целое число, х=0,38 - показатель неравновитковости групп фазы.