|
(21), (22) Заявка: 2003134352/11, 26.11.2003
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
26.11.2003
(45) Опубликовано: 27.09.2005
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
СЕРГЕЕВ П.С. и др. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 1970, с.450-451. ЖЕРВЕ Г.К. Обмотки электрических машин. – Л.: Энергоатомиздат, 1989, с.321-328. RU 2020696 С1, 30.09.1994. GB 2175751 A, 03.12.1986.
Адрес для переписки:
150040, г.Ярославль, пр. Октября, 74, ОАО “ELDIN”, патентный отдел
|
(72) Автор(ы):
Ахунов Т.А. (RU), Макаров Л.Н. (RU), Попов В.И. (RU), Петров Ю.Н. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Ярославский электромашиностроительный завод – ОАО “ELDIN” (RU), Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (ВГИПА) (RU)
|
(54) ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ДРОБНАЯ (q=5,5) ПОЛЮСОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ В ОТНОШЕНИИ 2p1/2p2=2/1 ОБМОТКА
(57) Реферат:
Трехфазная двухслойная дробная (q=5,5) полюсопереключаемая в отношении 2p1/2p2=2/1 обмотка с соединением фаз по схеме Y/YY или /YY выполняется в z=6p2q пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с шагом катушек по пазам уп z/2р1 при разделении каждой фазы на две части с нечетными группами в одной, четными в другой и с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе. При 2p1/2p2=4/2, 8/4, 12/6 концентрические группы нечетные шестикатушечные имеют шаги катушек упi=13-2(i-1) с числом витков (1-x)wк катушек с i=1, 6 и (1+x)wк катушки с i=3, а четные пятикатушечные – у’пi=12-2(i-1) с числом витков (1+x)wк катушки с i=3 при wк витках остальных катушек групп, где z=33 для 2p1/2p2=4/2, z=66 для 2p1/2p2=8/4, z=99 для 2p1/2p2=12/6, i=1…6 – номер катушки в группе, начиная с наружной, 2wк – число витков каждого паза при значении х=0,52. Такое выполнение обмотки обеспечивает выравнивание ЭДС и сопротивлений больших и малых катушечных групп m=3-фазной двухслойной дробной обмотки при q=5,5, что позволяет выполнять ее в качестве полюсопереключаемой обмотки с числами полюсов 2p1/2p2=4/2, 8/4, 12/6. 3 ил. 
Изобретение относится к трехфазным полюсопереключаемым в отношении 2:1 обмоткам (ППО) электрических машин переменного тока и может использоваться на статоре трехфазных двух- и многоскоростных асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором.
Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные ППО с числами полюсов в отношении 2p1/2p2=2/1 со схемами соединения фаз Y/YY или /YY, выполняемые в z пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с q=z/6p2 катушками в каждой при их шаге по пазам yп z/2р1 и разделении каждой фазы на две одинаковые части с нечетными группами в одной и четными в другой с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе, где q – целое число [Сергеев П.С. и др. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1970, с.450-451]. При дробном числе q=z/6p2=b+0,5 (b=1, 2, 3,…) m=3-фазные обмотки имеют неодинаковые чередующиеся большие (b+1) – катушечные и малые b-катушечные группы [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.409-411], что не позволяет выполнять их в качестве таких симметричных ППО.
В изобретении ставится задача выравнивания ЭДС и сопротивлений больших и малых катушечных групп m=3-фазной дробной обмотки при q=5,5, что позволяет выполнять ее в качестве симметричной ППО с числами полюсов 2p1/2p2=4/2, 8/4, 12/6.
Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной двухслойной дробной (q=5,5) полюсопереключаемой в отношении 2pl/2p2=2/1 обмотки с соединением фаз по схемам Y/YY или /YY, выполняемой в z=6p2q пазах из Nкг=6p2 катушечных групп с шагом катушек по пазам Уп z/2p1 при разделении каждой фазы на две части с нечетными группами в одной, четными в другой и с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе: при 2pl/2p2=4/2, 8/4, 12/6 полюсах, g=5,5 концентрические группы нечетные шестикатушечные имеют шаги катушек упi=13-2(i-1) с числами витков (1-x)wк катушек с i=1, 6 и (1+x)wк катушки с i=3, а четные пятикатушечные – у‘ пi=12-2(i-1) с числом витков (1+х)wк катушки с i=3 при wк витках остальных катушек групп, где z=33 для 2pl/2p2=4/2, z=66 для 2p1/2p2=8/4, z=99 для 2p1/2p2=12/6, i=1…6 – номер катушки в группе, начиная с наружной, 2wк – число витков каждого паза при значении х=0,52.
На фиг.1 показаны развертки пазовых слоев предлагаемой двухслойной трехфазной обмотки при 2р1/2р2=4/2, q=5,5 и z=33 пазах с номерами 1…33, Nкг=6 катушечных группах с номерами 1Г…6Г: сверху – для полюсности 2р2=2 с чередованиями фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y, где пронумерованы группы 1Г, 4Г первой фазы, и снизу – для полюсности 2р1=4 с чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С для верхнего и X, Y, Z нижнего слоя; на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) многоугольники МДС обмотки по фиг.1 для полюсностей 2p2=2 (наружные) и 2p1=4 (внутренние) при катушках равно-(фиг.2) и неравновитковых (фиг.3) для х=0,5. ППО для 2p1/2p2=8/4 (z=66) и 2p1/2p2=12/6 (z=99) повторяют параметры обмотки по фиг.1 при ее повторе два и три раза.
Соединения фаз, например Y/YY для ППО при 2p1/2p2=8/4 полюсах соответствуют: Y – для полюсности 2p1=8 с выводами начал фаз а, b, с при последовательно-согласном включении в каждой фазе нечетных групп в одной части и четных в другой с дополнительными выводами (а’, b’, с’) из их средних точек (например, в фазе а группы 1Г, 7Г, 10Г, 4Г с дополнительным выводом а‘ из конца 7Г и начала 10Г), поэтому ППО для 2p1=8 имеет m’=m=3 фазные зоны на пару полюсов с чередованиями по нижней развертке фиг.1; YY – для 2p2=4 с выводами а’, b’, с’ (выводы а, b, с закорочены) при параллельно-встречном включении тех же групп (например, в фазе а’ – группы 10Г, 4Г и -7Г, -1Г), поэтому ППО для 2р2=4 имеет m’=2m=6 фазных зон на пару полюсов с чередованиями по верхней развертке фиг.1 с зонами A-Z-B-X-C-Y (начиная с группы 4Г).
Обмотка по фиг.1 для шестикатушечных групп (нечетных) имеет шаги катушек по пазам yпi=13-2(i-1)=13, 11, 9, 7, 5, 3 (yк.cp=z/2pl-0,25=8) с числами витков (1-x)wк катушек с i=1, 6 и (1+х)wк катушки с i=3, а для пятикатушечных групп (четных) – y‘ пi=12-2(i-1)=12, 10, 8, 6, 4 с числом витков (1+х)wк катушки с i=3 при wк витках в остальных катушках групп, где значение “х” определяется из условия получения одинаковых ЭДС больших и малых групп для полюсности 2р2, соответствующей ее соединению YY. По коэффициентам укорочения Kyi=sin(90°Упi/ n) катушек для каждой полюсности определяются ЭДС Ег больших, малых катушечных групп при полюсном делении п=z/2p и 2wк=2 витках паза: для 2p1=4 при п=z/2p1=8,25-Kyi=(1-x)0,618159(yпi=13), 0,86603(упi=11), (1+х)0,989821(упi=9), 0,971812 (yпi=7), 0,81458 (упi=5), (1-x)0,540641 (упi=3) и Eг.б= (KyiWki)=4,8010339-х0,16898 – для групп больших (нечетных), Куi=0,75575 (у‘ пi=12), 0,945001 (У‘ пi=10), (1+х)0,998867 (у‘ пi=8), 0,909632 (у‘ пi=6), 0,690079 (у‘ пi=4) и Ег.м=4,299329+х0,99887 – для групп малых (четных) и обмоточный коэффициент для полюсности 2p1 равен

для 2р2=2 при п=z/2p2=16,5-Куi=(1-х)0,945008 (упi=13), 0,86603 (yпi=ll), (1+х)0,75575 (упi=9), 0,618159 (упi=7),0,458227 (упi=5), (1-х)0,281733 (упi=3) и Ег.б=3,92490-х0,47099 – для групп больших, Kyi=0,909632 (у’пi=12), 0,814576 (У’пi=10), (1+х)0,690079 (у‘ пi=8), 0,540641 (у‘ пi=6), 0,371663 (у’пi=4) и Ег.м=3,326591+х0,690079 – для малых групп и из условия Ег.б=Ег.м определяется значение х=0,52; Коб.р2 для полюсности 2р2 равен

а средний шаг катушек при х=0,52 равен Уп.ср= (упiwki)11=8-8x/11=7,622.
Суммарные шаги уг.б и уг.м больших и малых групп при х=0,52 равны уг.б=48-7х=44,36, yг.м=40+8x=44,16, т.е. практически одинаковы, поэтому практически одинаковы и сопротивления (активные и индуктивные рассеяния) больших и малых групп.
Таким образом, предлагаемая неравновитковая обмотка по фиг.1 при х=0,52 имеет одинаковые ЭДС, сопротивления для 2р2 всех групп, что обеспечивает симметрию ППО для полюсности 2р2 при соединении в YY.
Из многоугольников МДС фиг.2 и 3 по соотношениям

определяется для каждой полюсности ППО коэффициент дифференциального рассеяния д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где RД 2 – квадрат среднего радиуса j=1…2q пазовых точек относительно центра многоугольника и Ro
Из многоугольников МДС фиг.2, 3 по (1)-(3) при стороне сетки в единицу длины для х=0 и х=0,5 по теореме косинусов определяются:
для 2р2 при х=0 (фиг.2) – Rд 2= (Rj 2)/11=531/11, Ro=33·0,65923/ , д%=0,67 и при х=0,52(фиг.3) – R2 д=(531+30х+9x2)/11, Ro=33·0,6696/ и д%=0,89, т.е. д.р2 возрастает в 0,89/0,67=1,33 раза;
для 2p1 при х=0 (фиг.2) – RД 2=215/11, Ro=33·0,8273/2 и Д%=3,53; при х=0,52 (фиг.3) – R2 д=(215+22x+17x2)/11, Ro=33·0,86654/2 , Д%=1,40 и значение д.р1 снижается в 3,53/1,40=2,52 раза.
Если эффективность неравновитковой ППО по фиг.1 оценивать произведениями ее коэффициентов обмоточных по (1)-(2) и дифференциального рассеяния по (3), то при х=0,52 коэффициент ее эффективности равен Кэф=(0,6696·0,8665/0,6592·0,8273)(0,67·3,53/0,89·1,40)=2,02, что характеризует высокую степень эффективности предлагаемой обмотки.
Таким образом, предложенная неравновитковая ППО по фиг.1 при х=0,52 характеризуется полной ее симметрией для полюсностей 2p1 и 2р2, имеет высокие обмоточные коэффициенты и пониженное дифференциальное рассеяние д.р1 для большей полюсности 2p1. Значение показателя “х” неравновитковости катушек при реальном проектировании трехфазного АД с такой ППО может отличаться от найденного значения х=0,52 на ±(2…3)%. Равновитковая (х=0) ППО при q=5,5 имеет ухудшенные электромагнитные параметры из-за ее несимметричности для полюсности 2р2 (с соединением в двойную звезду YY) и наличия уравнительных токов.
Формула изобретения
Трехфазная двухслойная дробная (q=5,5) полюсопереключаемая в отношении 2p1/2p2=2/1 обмотка с соединением фаз по схеме Y/YY или /YY, выполняемая в z=6p2q пазах из Nкг=6р2 катушечных групп с шагом катушек по пазам уп z/2p1 при разделении каждой фазы на две части с нечетными группами в одной, четными в другой и с дополнительными выводами средних точек в каждой фазе, отличающаяся тем, что при 2p1/2p2=4/2, 8/4, 12/6 концентрические группы нечетные шестикатушечные имеют шаги катушек упi=13-2(i-1) с числом витков (1-x)wк катушек с i=1, 6 и (1+х)wк катушки с i=3, а четные пятикатушечные – у’пi=12-2(i-1) с числом витков (1+x)wк катушки с i=3 при wк витках остальных катушек групп, где z=33 для 2p1/2p2=4/2, z=66 для 2p1/2p2=8/4, z=99 для 2p1/2p2=12/6, i=1…6 – номер катушки в группе, начиная с наружной, 2wк – число витков каждого паза при значении х=0,52.
РИСУНКИ
|
|