ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=27c ПАЗАХ

ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=27c ПАЗАХ


RU (11) 2268537 (13) C1

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

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004112988/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.04.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.04.27 
(45) Опубликовано: 2006.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ВОЛЬДЕК А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978, с.392-393. RU 2085009 C1, 20.07.1997. RU 94042988 А1, 20.09.1996. SU 1758782 A1, 30.08.1992. SU 1644303 A1, 23.04.1991. SU 705603 А, 26.12.1979. GB 1090376 А, 08.11.1967. ЛИВШИЦ-ГАРИК М. Обмотки переменного тока. - М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1959, с.224. Ж. "Электричество", 1997, №9, с.53-55. 
(72) Автор(ы): Ахунов Турсун Абдалимович (RU); Макаров Лев Николаевич (RU); Попов Виктор Иванович (RU); Петров Юрий Николаевич (RU); Тихонов Сергей Иванович (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. Октября, 74, ОАО "ELDIN", патентная группа 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=27c ПАЗАХ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении, трехфазных асинхронных и синхронных машинах. Технический результат заключается в снижении дифференциального рассеяния д m'=6-зонной электромашинной дробной (q=4,5) петлевой обмотки. Трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=2с полюсах в z=27с пазах выполнена из 6р чередующихся пяти- и четырехкатушечных групп с концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам ук=9 и с=1, 2, 3,.... Группы нечетные пятикатушечные с yni=13-2(i-1) и четные четырехкатушечные с y'ni=12-2(1'-1) имеют числа витков по (1+х)w к для катушек с i=1, 2, i'=1, 2 и по (i-x)w к витков для катушек с i=4,5, i'=3,4, при wк . Катушки с i=3 имеют wк витков. В каждом пазу имеется 2wк витков, i=1...5 и i'=1...4 - номера катушек в группах, начиная с наружной, а х=0,54. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


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 ук=2q...3q 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 d2 (не кратном числу фаз m=3) создают гармонические МДС по ряду =m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе четные и низшие (<1) при значительном возрастании дифференциального рассеяния д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической >0 при ее прямом (+), или встречном (-) вращении.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=6-зонной дробной петлевой симметричной обмотки при 2р=2·с полюсах и z=27·с пазах (q=z/6p=9/2, N=9, d=2) с группировкой катушек по ряду 5454... [Лившиц-Гарик M. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], выполняемой из концентрических катушек с их средним шагом по пазам ук=2q=9.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-х слойной обмотки при 2р=2·с, z=27·с, выполняемой из 6р чередующихся пяти- и четырехкатушечных групп с концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам ук=2q=9: группы нечетные пятикатушечные с упi=13-2(i-1) и четные четырехкатушечные с у'пi=12-2(i'-1) имеют числа витков по (1+x)w к для катушек с i=1, 2, i'=1, 2 и по (1-x)w к витков для катушек с i=4, 5, i'=3, 4 при wк витках для катушек с i=3 и 2wк витках в каждом пазу, где i=1...5 и i'=1...4 - номера катушек в группах, начиная с наружной, а x=0,54.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=2 полюсах, z=27 пазах с номерами 1...27 (снизу) и номерами катушечных групп от 1Г до 6Г (сверху), чередованиями фазных зон в последовательности А-Z-B-X-C-Y верхнего и нижнего слоев; на фиг.2 построены по треугольной сетке многоугольники МДС обмотки фиг.1 при x=0 (внутренний) и x=0,5 (наружный). Такая m'=6-зонная обмотка по фиг.1 соединяется обычным образом при последовательно-встречном включении в фазах четных групп относительно нечетных (1Г, 4Г для фазы первой, 3Г, 6Г для фазы второй, 5Г, 2Г для фазы третьей) с их началами из начал групп 1Г, 3Г, 5Г для I, II, III фаз, а фазы могут сопрягаться звездой или треугольником. При с=2, 3,... обмотка имеет 2р=2с=4, 6,... полюсов при z=27c=54, 81,... пазах и 6р=12 (1Г...12Г), 18 (1Г...18Г),... катушечных группах.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент Коб определяется по коэффициентам укорочения Куi=sin(90°упi/ п)=sin(20°упi/3) (при полюсном делении п=z/2p=13,5) концентрических катушек с учетом их неравновитковости x:

Куi=(1+х)0,998308 (упi=13, i=1), (1+x)0,957990 (упi=11, i=2), 0,8660254 (упi =9, i=3), (1-x)0,727374 (упi=7, i=4), (1-x)0,549509 (упi=5, i=5) для i=1...5 групп пятикатушечных; (1+x)0,984808 (у'пi=12, i=1), (1+x)0,918216 (у'пi =10, i=2), (1-x)0,802123 (у'пi=8, i=3), (1-x)0,642788 (у'пi=6, i'=4), для i'=1...4 групп четырехкатушечных, тогда



Из многоугольников МДС фиг.2 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) определяется по треугольной сетке и соотношениям



коэффициент дифференциального рассеяния д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R2 д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, Ro - радиус окружности для гармонической =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( д)/d(x)=0 вычисляется оптимальное xопт=0,54, соответствующее д%мин: при xопт=0,54 - Коб=0,89585, R2 д=536,0256/9, Rо=27·0,89585/ и д%мин=0,471, а при x=0- д%=0,809, т.е. д% при xопт=0,54 снижается в 0,809/0,471=1,72 раза, что характеризует ее эффективность; с учетом повышения Коб эффективность неравновитковой обмотки равна К эф=(0,89585/0,82760)(0,809/0,471)=1,86, а ее средний шаг катушек по пазам равен уп.cp=(у пi)/9=9+20x/9=10,2.

Таким образом, предлагаемая m'=6-зонная обмотка характеризуются повышенным Коб , пониженным д% и эффективнее в Кэф=1,86 раза в сравнении с равновитковой. Ее применение позволяет снижать добавочные потери в роторе и магнитные шумы в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, улучшать форму кривой напряжения в синхронных генераторах. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Трехфазная двухслойная электромашинная обмотка при 2р=2с полюсах в z=27c пазах, выполненная из 6р чередующихся последовательно-встречновключенных в фазах нечетных пяти- и четных четырехкатушечных групп с концентрическими катушками со средним шагом по пазам ук=9, отличающаяся тем, что нечетные пятикатушечные и четные четырехкатушечные группы имеют шаг по пазам соответственно yпi=13-2(i-1) и y'пi=12-2(i'-1), причем концентрические катушки с i=1,2 и i'=1,2 имеют по (i+x)wк витков, с i=4,5 и i'=3,4 - по (1-x)wк витков и с i=3-wк витков при 2 wк витков в каждом пазу, где i=1...5 и i'=1...4 - номера концентрических катушек указанных соответственно нечетных пяти- и четных четырехкатушечных групп, начиная с наружной, при коэффициенте неравновитковости концентрических катушек х=0,54 и с=1,2,3....