ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=6с ПОЛЮСАХ В z=66с ПАЗАХ

ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=6с ПОЛЮСАХ В z=66с ПАЗАХ


RU (11) 2293421 (13) C2

(51) МПК
H02K 3/04 (2006.01)
H02K 3/28 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004124313/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.08.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.08.09 
(43) Дата публикации заявки: 2006.01.27 
(45) Опубликовано: 2007.02.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЛИВШИЦ-ГАРИК М. Обмотки машин переменного тока. - Л.: ГЭИ, 1959, с.254. RU 2002122164 A1, 15.02.2002. RU 2091958 C1, 27.09.1997. RU 2079946 C1, 20.05.1997. US 3348084 A, 17.10.1967. GB 1303992 A, 24.10.1973. ВОЛЬДЕК А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978, с.392-394. 
(72) Автор(ы): Ахунов Турсун Абдалимович (RU); Макаров Лев Николаевич (RU); Попов Виктор Иванович (RU); Петров Юрий Николаевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН) (RU); Волжская государственная инженерно-педагогическая академия (ВГИПА) (RU) 
Адрес для переписки: 150040, г.Ярославль, пр-т Октября, 74, ОАО "ELDIN", патентная группа 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=6с ПОЛЮСАХ В z=66с ПАЗАХ

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в трехфазных асинхронных и синхронных электрических машинах, в частности в фазных роторах асинхронных двигателей. Технический результат - снижение коэффициентов несимметрии и дифференциального рассеяния несимметричной петлевой дробной обмотки при 2p=6c полюсах в z=66с пазах. Сущность изобретения состоит в том, что в трехфазной несимметричной дробной обмотке при 2р=6с полюсах в z=66с пазах выполняемой двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=22/3 из 3рс катушечных групп 1Г...9Г с группировкой 8 7 7 7 7 8 7 8 7, повторяемой с раз, согласно изобретению концентрические катушки имеют шаги по пазам yПi=18-2(i-1) и числа витков (1-х)w к для катушек с i=1,8 и число витков (1+х)wк для катушки с i=4 для восьмикатушечных групп 1Г, 6Г, 8Г, шаги по пазам у Пi=17-2(i-1) и число витков (1+x)wк для катушки с i=4 для всех семикатушечных групп, число витков (1-х)wк для катушки с i=1 в катушечных группах 3Г, 4Г и с i=7 в катушечных группах 7Г, 9Г, а для катушечных групп 2Г, 5Г шаги по пазам равны уП=11-(1+х)wк для катушки с i=7 в катушечной группе 2Г и c i=1 в катушечной группе 5Г, при этом число витков в остальных катушках катушечных групп равно wк, где: с=1, 2, 3,...; i=1...8 и i=1...7 - номера катушек групп, начиная с наружной; 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой; х=0,5. 4 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока асинхронных двигателей (АД) и синхронных генераторов (СГ).

Известны петлевые двухслойные m=3-фазные дробные обмотки, выполняемые при 2р полюсах в z пазах из m p катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при среднем шаге по пазам yк z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m p=b+c/d, где m =2m=6 или m =m=3 - число фазных зон на пару полюсов, c/d<1; по условиям симметрии отношения 2p/d - целые, d/m -нецелые [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394].

Группировки катушек в группах дробных несимметричных (d/m - целое) обмоток задаются рядами и зависят от c/d [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. Л.: ГЭИ,1959, с.254], например 877778787 для q=22/3; из-за несимметрии фаз возрастает дифференциальное рассеяние.

В изобретении славится задача снижения коэффициентов несимметрии, дифференциального рассеяния несимметричной m =3-зонной обмотки при q=22/3.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной несимметричной пробной обмотки при 2р=6с полюсах в z=66с пазах, выполняемой двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р=22/3 из 3рс катушечных групп 1Г...9Г с группировкой 877778787, повторяемой с раз:

концентрические катушки имеют шаги по пазам y Пi=18-2(i-1) с числами витков (1-x)wк катушек с i=1,8 и (1+х)wк катушки с i=4 для групп восьмикатушечных 1Г, 6Г, 8Г, y'Пi=17-2(i'-1) с числом витков (1+х)wк катушки с i'=4 для семикатушечных групп при (1-х)wк витках катушки с i'=1 в 3Г, 4Г и с i'=7 в 7Г, 9Г, а для групп 2Г, 5Г при yП=11-1(1+х)w к катушки с i'=7 в 2Г и с i'-1 в 5Г при wк витках в остальных катушках групп, где с=1, 2, 3,..., i=1...8 и i'=1...7 - номера катушек групп, начиная с наружной, х=0,5, а 2wк - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=6, z=66 с номерами 1...66 снизу, 3р=9 группах с номерами 1Г...9Г сверху, чередованиями фазных зон А-В-С верхнего, X-Y-Z нижнего слоев и зачерненные пазы содержат 2(1-х)wк витков при 2wк витках в остальных пазах, а снизу размечены сдвиги осей групп, на фиг.2 построена диаграмма сдвигов групп, их ЭДС фаз ЕА, ЕВ, ЕС относительно оси симметрии 8Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке построены многоугольники МДС обмотки для катушек равно- (фиг.3) и не равновитковых (фиг.4). Обмотка фиг.1 соединяется при последовательно-согласном включении групп: 1Г, 4Г, 7Г в фазе I, 2Г, 5Г, 8Г в фазе II, 3Г, 6Г, 9Г в фазе III c началами из 1Г, 2Г, 3Г; фазы могут сопрягаться в Y и . При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=6с=12, 18,... полюсов, z=66 с=132, 198,... пазов и 3рс=18, 27,... групп.

Для обмотки фиг.1 ЭДС групп определяются по коэффициентам укорочения концентрических катушек Kyi=sin(90yПi/ П)=sin(90°уПi/11) при полюсном делении П=z/2р=11; Кyi=(1-х)0,540641 (у Пi=18 и 4), (1+х)0,9898214 (уПi=12) для групп восмикатушечных (больших) при Ет.б=6,39169+х0,09146, (1-х)0,654861 (y'Пi=17 или 5), (1+х)1,0 (y' Пi=11) при Ет.м.=5,911215+х0,3451393 для групп 3Г, 4Г, 7Г, 9Г семикатушечных (малых).

Диаграмма фиг.2 построена для 2р=6, z=66, П=360°/z=60°/11 при углах сдвигов осей групп по фиг.1: 8Г 9Г=7,5 Пр=120°+0,5 П и 8Г 7Г=240°-0,5 П; 8Г 1Г=15 Пp=240°+ П и 8Г 6Г=120°- П; 8Г 2Г=22,5 Пр=360°+1,5 П и 8Г 5Г=360°-1,5 П; 8Г 3Г=29,5 Пр=120°+0,5 П; и 8Г 4Г=240°-0,5 П, по которой: EВ=E8Г(б) +2E2Г(м)cos1,5 П=18,093781+x0,8069011 - вертикальный вектор, где для неконцентрических групп 2Г, 5Г-2x[cos1,5 П-cos(1,5+3,3) П]=x0,89836125; Е2 А=(2Е 4Г(м))2+Е2 1Г(б)-4Е 4Г(м)Е1Г(б)cos(180°-1,5 П) - по теореме косинусов и при х=0-ЕA -ЕC=18,1699, угол на (фиг.2) определяется по теореме синусов 2Е4Г /sin =EA/sin(180°-1,5 П), откуда =5,31313° и тогда углы сдвигов фазных ЭДС равны BA= BC=120°- П+ =119,8586 и AC=120,2828°. По фазным ЭДС и углам их сдвигов определяются линейные ЭДС а=ЕBA=b=ЕBC =31,3829, с=ЕAC=31,5159 и тогда по выражениям: S=а+b+с, А=(а2+b2+с2)/6, B= , D= , Kнес%=(F/D) [Петров Г.Н. Электрические машины, ч.2. Асинхронные и синхронные машины. М.-Л.: ГЭИ, 1963, C.162] вычисляется коэффициент несимметрии Кнес%=0,27% при Коб=(ЕАС+2ЕВА)/ ·66=0,82475.

Подобным образом для неравновитковой обмотки по фиг.1 при х=0,5: ЕВ=18,49723, ЕА =ЕС=18,47103, =5,3793°, ВА= ВС=119,9247°, АС=120,1505°, а=ЕВА=b=Е ВС=32,0033, с=ЕАС=32,0170, Кнес%=0,041, Kоб=(EАС+2EВА) (z-3x)=0,859523 и z =66-3x=64,5 - эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов, т.е. она имеет больший Коб и меньший Кнес% (в 0,27/0,04=6,6 раза).

Из многоугольников МДС фиг.3, 4 (с единичными векторами токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y в центре) по треугольной сетке и соотношениям



определяется коэффициент дифференциального рассеяния Д%, характеризующий качество обмотки но гармоническому составу МДС при квадрате среднего радиуса j=1...z пазовых точек R2 д, радиусе Ro окружности для основной гармонической [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество. 1997, №9, с.53-55]:



По (1)-(2): при x=0, Коб=0,82475-R 2 д=2262/66, Ro=66·0,82475/3 и Д%=2,75; при х=0,5 и Коб=0,85952-R 2 д=2322/66, Ro=64,5·0,85952/3 , Д%=1,68 %, т.е. Д% снижается в 2,75/1,68=1,64 раза. С учетом изменений Коб, Кнес%, д% обмотка по фиг.1 при х=0,5 имеет высокую эффективность Кэф=(0,85952/0,82475)(0,27/0,04)(2,75/1,68)(64,5/66)=11,0; при оптимальном значении х=хопт-Кнес%=0.

Предлагаемая m =3-зонная обмотка, в сравнении с m =6-зонной при z=66, 2р=6. q=z/6р=11/3, уП=9, группировке 433333343333334333, Коб=0,9138, К нес%=0,29, Д%=1,96 имеет пониженные Кнес и д при вдвое меньшем числе групп.

Ее применение позволяет снижать добавочные потери в роторе и магнитные шумы в АД с к. з. ротором, улучшать форму кривой напряжения в СГ.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Трехфазная несимметричная дробная обмотка при 2p=6с полюсах в z=66с пазах, выполняемая двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р=22/3 из 3рс катушечных групп 1Г...9Г с группировкой 8 7 7 7 7 8 7 8 7, повторяемой с раз, отличающаяся тем, что концентрические катушки имеют шаги по пазам yпi=18-2(i-1) и числа витков (1-x)w к для катушек с i=1,8 и число витков (1+х)wк для катушки с i=4 для восьмикатушечных групп 1Г, 6Г, 8Г, шаги по пазам y пi=17-2(i-1) и число витков (1+х)wк для катушки с i=4 для всех семикатушечных групп, число витков (1-х)wк для катушки с i=1 в катушечных группах 3Г, 4Г и с i=7 в катушечных группах 7Г, 9Г, а для катушечных групп 2Г, 5Г шаги по пазам равны уп=11-(1+х)wк для катушки с i=7 в катушечной группе 2Г и с i=1 в катушечной группе 5Г, при этом число витков в остальных катушках катушечных групп равно wк, где c=1, 2, 3,...; i=1...8 и i=1...7 - номера катушек катушечных групп, начиная с наружной; 2w к - число витков в пазах, полностью заполненных обмоткой; х=0,5.