ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=21c ПАЗАХ

ТРЕХФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=21c ПАЗАХ


RU (11) 2268538 (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: 2004112991/09 
(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 A, 26.12.1979. GB 109376 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=21c ПАЗАХ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении в трехфазных асинхронных и синхронных машинах. Технический результат заключается в снижении дифференциального рассеяния д m'=6-зонной электромашинной дробной (q=3,5) петлевой обмотки. Трехфазная двухслойная петлевая обмотка при 2р=2с полюсах в z=21c пазах выполнена из 6р чередующихся четырех- и трехкатушечных групп с концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам ук=7 и с=1, 2, 3,.... Группы нечетные четырехкатушечные с упi=10-2(i-1) и четные трехкатушечные с у'пi=9-2(i'-1) имеют числа витков по (1+x)w к для катушек с i=1, 2, i'=1. Катушки с i=3, 4, i'=3 имеют по (1-x)wк витков. Катушки с i'=2 имеют wк витков. В каждом пазу имеются 2 wк витка, где i=1...4 и i'=1...3 - номера катушек в группах, начиная с наружной, a x=0,57. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока и 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 симметричной обмотки при 2р=2·с полюсах и z=21·с пазах (q=z/6p=7/2, N=7, d=2) с группировкой катушек по ряду 4 3 4 3... [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=7.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной 2-слойной обмотки при 2р=2·с, z=21·с, выполняемой из 6р чередующихся четырех- и трехкатушечных групп с концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам ук=2q=7:

группы нечетные четырехкатушечные с упi=10-2(i-1) и четные трехкатушечные с у'm=9-2(i'-1) имеют числа витков по (1+х)wк для катушек с i=1, 2, i'=1 и по (1-x)wк витков для катушек с i=3, 4, i'=3 при wк витках для катушек с i'=2 и 2wк витках в каждом пазу, где i=1...4 и i'=1...3 - номера катушек в группах, начиная с наружной, а x=0,57.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1, 2р=2 полюсах, z=21 пазах с номерами 1...21 (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=21c=42, 63,... 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) (при полюсном делении п=z/2p=21/2=10,5) концентрических катушек с учетом их неравновитковости x:

Куi=(1+х)0,997204 (у пi=10, i=1), (1+x)0,930874 (упi=8, i=2), (1-х)0,781831 (упi=6, i=3), (1-x)0,563320 (упi =4, i=4), для i=1...4 групп четырехкатушечных; (1+x)0,974928 (у'пi=9, i'=1), 0,866024 (у'пi =7, i'=2), (1-x)0,680173 (у'пi=5, i=3), для i'=1...3 групп трехкатушечных, 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=0,57, соответствующее д%мин: при xопт=0,57 - Коб=0,89923, R2 д=254,9392/7, Ro=21·0,89923/ и д%мин=0,80, а при x=0 - д%=1,253, т.е. д% при xопт=0,57 снижается в 1,253/0,80=1,57 раза, что характеризует ее эффективность; с учетом повышения Коб эффективность неравновитковой обмотки равна К эф=(0,89923/0,827765)(1,253/0,80)=1,70, a ее средний шаг катушек по пазам равен уп.ср=(у пi)/7=7+12x/7=7,98.

Таким образом, предлагаемая m'=6-зонная обмотка характеризуется повышенным Коб , пониженным д% и эффективнее в Кэф=1,70 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=21c пазах, выполненная из 6р чередующихся последовательно-встречновключенных в пазах нечетных четырех- и четных трехкатушечных групп с концентрическими катушками со средним шагом по пазам ук=7, отличающаяся тем, что нечетные четырехкатушечные и четные трехкатушечные группы имеют шаг по пазам соответственно упi=10-2(i-1) и y'пi=9-2(i'-1), причем концентрические катушки с i=1,2 и i'=1 имеют по (1+х)wк витков, с i=3,4 и i'=3 - по (1-x)wк витков и с i'=2-w к витков при 2wк витков в каждом пазу, где i=1,...4 и i'=1,...3 - номера концентрических катушек указанных соответственно нечетных и четных четырех- и трехкатушечных групп, начиная с наружной, при коэффициенте неравновитковости концентрических катушек х=0,57 и с=1, 2, 3....