Результат интеллектуальной деятельности: ТРЕХФАЗНАЯ ОДНОСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=48c ПАЗАХ

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 однослойные симметричные m=3-фазные, m'=2m=6-зонные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах с целым числом пазов на полюс и фазу q=z/6p из 3р катушечных групп с q равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам у_к=3q [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.415-422].

Известны также трехфазные петлевые однослойные обмотки, выполняемые при четных числах q=z/6p=4...8 при разделении каждой группы на две половины с отгибом лобовых частей их катушек в разные стороны (обмотки "в развалку") со средним шагом катушек у_к<3q и более короткими лобовыми частями, но эквивалентные электромагнитными свойствами диаметральному шагу у_к=3q. Все эти обмотки характеризуются сплошными фазными зонами и многоугольниками МДС в виде симметричных шестиугольников, в отличие от цепных укороченных обмоток с несплошными фазными зонами и нечетным шагом у_к<3q катушек [там же, с.419-422], в которых может улучшаться гармонический состав МДС и снижаться дифференциальное рассеяние σ_д.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=6-зонной петлевой симметричной однослойной обмотки при 2р=2·с полюсах и z=48 с пазах (q=z/6p=8), выполняемой по схеме цепной обмотки с укороченным нечетным шагом катушек y_к<3q.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной однослойной обмотки при 2р=2·с, z=48 с и q=z/6p=8, выполняемой цепной из К=24 с равномерно смещенных катушек с их шагом по пазам y_к<3q: каждые q/2=4 соседние катушки соединяются последовательно-согласно в 6р катушечных полугрупп при встречном включении в каждой фазе четных полугрупп относительно нечетных, где шаг катушек по пазам равен y_к=2,5q-1=19.

На фиг.1 показана развертка пазового слоя предлагаемой обмотки при с=1, 2р=2 полюсах, z=48 пазах с номерами 1...48 (снизу) и номерами катушечных полугрупп от 1П до 6П (сверху), чередованиями несплошных фазных зон в последовательности A-Z-B-X-C-Y при шаге катушек у_к=19; на фиг.2 по треугольной сетке (при ее стороне в две единицы длины) построен многоугольник МДС обмотки фиг.1. Такая m'=6-зонная однослойная обмотка по фиг.1 соединяется обычным образом при последовательно-встречном включении в фазах четных полугрупп относительно нечетных (1П, 4П для фазы первой, 3П, 6П для фазы второй, 5П и 2П для фазы третьей) с их началами из начал полугрупп 1П, 3П, 5П 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=48c=96, 144,... пазах, 6р=12 (1П...12П), 18 (1П...18П),... катушечных полугруппах.

Для обмотки фиг.1 обмоточный коэффициент К_об=К_уК_р определяется по коэффициентам укорочения катушек K_y=sin(90°y_к/τ_п)=sin(71,25°) (при у_к=19 и полюсном делении τ_п=z/2p=24), распределения K_p=[sin(4α_к/2)]/4sin(α_к/2) (при электрическом угле сдвига катушек α_к=360°р/К=15°): К_об=0,9068.

Из многоугольника 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 σ_д, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...q пазовых точек, R_o - радиус окружности для основной гармонической [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55]:

тогда по (1)-(2) при К_об=0,9068 вычисляются: R_о=48·0,9068/π и σ_д%=0,283.

Для однослойной обмотки "в развалку", выполняемой при 2р=2, z=48, у_к=20, К_об=0,9556, имеющей сплошные фазные зоны, по многоугольнику МДС фиг.2, при смещении пазовых точек 4', 5', 6' на стороны 6-угольника, определяются R² _д=1712/8=214 и σ_д%=0,387, т.е. σ_д% цепной обмотки по фиг.1 снижается в 0,387/0,283=1,37 раза, что характеризует ее эффективность: с учетом снижения К_об эффективность обмотки фиг.1 равна К_эф=(0,9068/0,9556)(0,387/0,283)=1,30 при шаге у_к=19 и меньшем в сравнении с обмоткой "в развалку" (у_к=20) расходе медного обмоточного провода.

Таким образом, предлагаемая m'=6-зонная однослойная цепная укороченная обмотка характеризуется пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,30 раза в сравнении с обмоткой "в развалку" при меньшем шаге и расходе обмоточного провода. Ее применение позволяет снижать добавочные потери в роторе и магнитные шумы в асинхронных двигателях с коротко-замкнутым ротором, улучшать форму кривой напряжения в синхронных генераторах.