Патент на изобретение №2335064

(54) ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=26·c ПОЛЮСАХ В z=126·c И z=129·c ПАЗАХ

(57) Реферат:

Использование: электромашиностроение. В изобретении ставится задача снижения коэффициента дифференциального рассеяния _д симметричной m’=3-зонной электромашинной дробной (q=42/13 и q=43/13) петлевой обмотки. Для этого трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=26·с полюсах выполняется из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г…39Г·c: 1) в z=126·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=42/13 и группировкой 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3: в первой группировке 1Г…13Г катушки имеют шаги по пазам у_п=5 с (1-x)w_к, w_к, w_к (1-x)w_к витками групп четырехкатушечных, w_к, (1+х)w_к, (1-x)w_к групп 2Г, 6Г, 10Г, (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к групп 4Г, 8Г, 13Г и у’_пi=7, 5, 3 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками групп 3Г, 7Г, 11Г, 12Г при значении х=0,50; 2) в z=129·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=43/13 и группировкой катушек 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3: в первой группировке 1Г…13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные – у’_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 25Г, у’_п=5 с w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 11Г и (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 13Г при значении х=0,40. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к – число витков пазов, полностью заполненных обмоткой 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

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

Известны петлевые двухслойные симметричные 3-фазные, 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m’p катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам y_кп=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m’p, где m’=2m=6 или m’=m=3 – число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные обмотки при q=z/m’p=N/d и d2 не кратных m=3 создают гармонические МДС по ряду =km’/d±1 [там же, с.450], в том числе низшие <1 при возрастании дифференциального рассеяния _д%, где ±k – целое число, дающее порядок гармонической >0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m’=3-зонной обмотки при 2р=26с полюсах в z=126·с, z=129·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/13 (N=42 и 43) из 3рс катушечных групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М., Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·с раз.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2р=26·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г…39Г·с:

1) в z=126c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=42/13, группировкой по ряду 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3: в первой группировке 1Г…13Г катушки имеют шаги по пазам y_п=5 с (1-x)w_к, w_к, w_к (1-x)w_к витками групп четырехкатушечных, w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к групп 2Г, 6Г, 10Г, (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к групп 4Г, 8Г, 13Г и y’_пi=7, 5, 3 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками групп 3Г, 7Г, 11Г, 12Г при значении х=0,50;

2) в z=129c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=43/13 и группировкой по ряду 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3: в первой группировке 1Г…13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные – y’_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 25Г, y_п=5 с w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 11Г и (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 13Г при x=0,40. Такие распределения неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к – число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и 2р=26 с группами 1Г…39Г (пронумерованы сверху) для z’=z/3=42 пазов с номерами 1…42 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-6х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 31Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0, фиг.3 и х=0,5, фиг.4. На фиг.5…8 показано то же, что и на фиг.1…4, но при z=129 (для z’=z/3=43), оси симметрии в 25Г и z_э=3(N-х). Такие m’=3-зонные обмотки по фиг.1, 5 соединяются при последовательно-согласном включении групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,… в фазе I, 14Г+(3к)Г=14Г, 17Г, 20Г,… в II, 27Г+(3к)Г=27Г, 30Г, 33Г,… в III, а фазы могут сопрягаться в Y или ; при, например, с=2 обмотки имеют 2p=52 при z=252 и z=258.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_об по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°y_к/_п) при y_к=5, _п=z/2р=63/13, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_об=К_уК_р=0,82605; при х0 к К_об добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при _п=360°/z=20°/7:-x(0,521435+0,603804)(1+2cos_п)=-x3,37292 для 31Г+1Г+22Г, х(0,998757-0,766044)(cos0,5_п+cos1,5_п)=+x0,929404 для 7Г+16Г+25Г+37Г, 2х0,998757 [cos2,5_п-cos(2,5+13)a_п+cos3,5_п-cos(3,5+13)_п+cos(4,5_п-cos(4,5+13)_п]=+х1,82403 для 4Г+19Г+10Г+13Г+28Г+24Г при K_yi=0,521435 (y_пi=8), 0,603804 (y_пi=2), 0,766044 (y’_пi=7), 0,998757 (y’_пi=5). K_обN=34,69414, x=-0,6195, тогда

определяется коэффициент дифференциального рассеяния _д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д – квадрат среднего радиуса j=1…N=42 пазовых точек, R_o и К_об – для гармонической =1:

По (1)-(3) из условия d(_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,50, соответствующее _д%мин: К_об=0,88165, R² _д=280,5/42, R_o=117·0,88165/13, _д%мин=4,69 для z_э=3(N-6x)=3·39=117, а при х=0 – _д%=9,98, т.е. значение _д% обмотки по фиг.1 снижается в 9,98/4,69=2,13 раза (из-за устранения гармонической МДС =1/13); с учетом изменений К_об, z_э ее эффективность равна K_эф=(0,88165/0,82605) (9,98/4,69)z_э/z=2,11. По сравнению с m’=6-зонной обмоткой при 2р=26, z=126, q=z/6p=21/13, y_п=4, K_об=0,9193 и _д%=5,37 предлагаемая m’=3-зонная обмотка имеет пониженное _д% в 5,37/4,69=1, 4 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.

Подобным образом по фиг.5…8: К_об=(35,5616+х2,9235)/(43-х), R² _д=(322-26х+98x²)/43, х_опт=0,40, К_об=0,8622 и _{д% мин}=4,55, а при х=0-_д%=9,74 и К_эф=2,21.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и cos₁, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.

Формула изобретения

1. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=26·с полюсах в z=126·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=42/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г…13Г катушки имеют шаги по пазам у_п=5·с (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к витками групп четырехкатушечных, w_к, (1+х)w_к, (1-х)w_к групп 2Г, 6Г, 10Г, (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к групп 4Г, 8Г, 13Г и у’_пi=7, 5, 3 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками групп 3Г, 7Г, 11Г, 12Г при значении х=0,50, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к – число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

2. Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=26·с полюсах в z=129·c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=43/13, выполняемая из 3р·с катушечных групп с номерами от 1Г до 39Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3, повторяемому 3·с раз, отличающаяся тем, что в первой группировке 1Г…13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные – у’_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 25Г, у_п=5 с w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 11Г и (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 13Г при значении х=0,40, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к – число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

РИСУНКИ