ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=6с ПОЛЮСАХ В z=51с ПАЗАХ

ТРЕХФАЗНАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=6с ПОЛЮСАХ В z=51с ПАЗАХ


RU (11) 2293419 (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: 2004124278/09 
(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 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=51с 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=51с пазах. Сущность изобретения состоит в том, что в трехфазной несимметричной дробной обмотке при 2р=6с полюсах в z=51с пазах, выполняемой двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3p=17/3 из 3рс катушечных групп с группировкой 6 5 6 5 6 6 6 6 5, повторяемой с раз, согласно данному изобретению концентрические катушки имеют шаги по пазам yПi=13-2(i-1) и числа витков (1-х)w к для катушек с i=1, 6 и число витков (1+х)wк для катушки с i=3 для всех шестикатушечных групп, шаги по пазам у Пi=12-2(i-1) и число витков (1+х)wк для катушки с i =3 для всех пятикатушечных групп, при этом число витков в остальных катушках катушечных групп составляет wк , где с=1, 2, 3,...; i=1...6 и i =1...5 - номера катушек групп, начиная с наружной; 2w к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой; х=0,55. 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 656566665 для q 17/3; из-за несимметрии фаз возрастает дифференциальное рассеяние.

В изобретении славится задача снижения коэффициентов несимметрии, дифференциального рассеяния несимметричной m =3-зонной обмотки при q=17/3.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной несимметричной пробной обмотки при 2р=6 с полюсах в z=51 с пазах, выполняемой двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р=17/3 из 3р с катушечных групп с группировкой 656566665, повторяемой с раз:

концентрические катушки имеют шаги по пазам y Пi=13-2(i-1) с числами витков (1-х)wк катушек с i=1,6 и (1+x)wк катушки с i=3 для всех групп шестикатушечных групп и y Пi=12-2(i -1) с числом витков (1+x)wк катушки с i =3 для всех пятикатушечных групп при wк витках в остальных катушках групп, где с=1, 2, 3,..., i=1...6 и i=1...5 - номера катушек групп, начиная с наружной, х=0,55, а 2w к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=6, z=51 с номерами 1...51 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-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 2Г; 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=51 с=102, 153,... пазов и 3рс=18, 27,... групп.

Для обмотки фиг.1 ЭДС групп определяются по коэффициентам укорочения концентрических катушек Kyi=sin(90yПi/ П)=sin(180°уПi/17) при полюсном делении П=z/2р=8,5; Кyi=(1-х)0,673696 (у Пi=13), (1+х)0,9957342 (уПi=9), (1-x)0,52643 (yПi=3) при Ет.б=4,85087-х0,204394 для групп шестикатушечных (больших), (1+х)0,9957342 (y Пi=8), при Ет.м=4,324436+х0,9957342 для групп пятикатушечных (малых). Диаграмма фиг.2 построена для 2р=6, z=51, П=360°/z=120°/17 и углах сдвигов осей групп по фиг.1: 2Г 3Г=5,5 Пр=120°-0,5 П и 2Г 1Г=240°+0,5 П; 2Г 4Г=11 Пр=240°- П и 2Г 9Г=120°+ П; 2Г 5Г=16,5 Пр=360°-1,5 П и 2Г 8Г=360°+1,5 П; 2Г 6Г=22,5 Пр=120°-0,5 П; и 2Г 7Г=240°+0,5 П, по которой: EВ=E2Г(м) +2E5Г(б)cos1,5 П=13,8610+x0,593907 - вертикальный вектор, Е 2 А=Е2 4Г(м)+(2Е1Г(б) )2-4Е2 4Г(м)Е1Г(б) cos(180°-1,5 П) и при х=0-ЕA=ЕC=13,9752, угол (фиг.2) определяется по теореме синусов 2Е4Г /sin =EA/sin(180°-1,5 П), откуда =3,2595° и тогда углы сдвигов фазных ЭДС равны: BA= BC=120°- П+ =119,7301, AC=120,5398°. По фазным ЭДС и углам сдвигов определяются линейные ЭДС а=ЕBA=b=ЕBC=24,0740, с=ЕAC=24,7212 и тогда по выражениям: S-а+b+с, А=(а 2+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% =0,55% при Коб=(ЕАС+2ЕВА)/ ·51=0,81983.

Подобным образом для неравновитковой обмотки по фиг.1 при х=0,55: ЕВ=14,18763, ЕА =ЕС=14,2941, =3,5908°, ВА= ВС=120,0614°, АС=119,8772°, а=ЕВА=b=Е ВС=24,6736, с=ЕАС=24,7428, Кнес%=0,16, Kоб=(EAC+2EBA) (z=3x)=0,86679 и z =51-3x=49,35 - эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов, т.е. она имеет больший Коб и меньший Кнес% (в 0,55/0,16=3,44 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=0,81983-R 2 д=1050/51, Ro=51·0,81983/3 и Д%=4,61; при х=0,55 и Коб=0,86679-R 2 д.=1077,445/51, Ro=49,35·0,86679/3 , Д%=2,56 %, т.е. Д% снижается в 4,61/2,56=1,80 раза. С учетом изменений Коб, Кнес%, д% обмотка по фиг.1 при х=0,55 имеет высокую эффективность Кэф=(0,86679/0,81983)(0,55/0,16)(4,61/2,56)(49,35/51)=6,3; при оптимальном значении х=хопт достигается К нес%=0.

Предлагаемая m =3-зонная обмотка, в сравнении с m =6-зонной при z=51, 2р=6, q=z/6р=17/6, уП=7, группировке 333233333323333332, Коб=0,9175, К нес%=0,17, Д%=2,86 имеет пониженное Кнес 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=51с пазах, выполняемая двуслойной m =3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=z/3р=17/3 из 3рс катушечных групп с группировкой 6 5 6 5 6 6 6 6 5, повторяемой с раз, отличающаяся тем, что концентрические катушки имеют шаги по пазам yпi=13-2(i-1) и числа витков (1-x)wк для катушек с i=1, 6 и число витков (1+х) wк для катушки с i=3 для всех шестикатушечных групп, шаги по пазам y пi=12-2(i-1) и число витков (1+х)wк для катушки с i =3 для всех пяти-катушечных групп, при этом число витков в остальных катушках катушечных групп составляет wк , где c=1, 2, 3,...; i=1...6 и i =1...5 - номера катушек катушечных групп, начиная с наружной; 2wк - число витков в пазах, полностью заполненных обмоткой; х=0,55.