Результат интеллектуальной деятельности: ТРЕХФАЗНАЯ ОДНОСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ОБМОТКА ПРИ 2p=2c ПОЛЮСАХ В z=36c 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 равно шаговыми 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<q 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 шестиугоугольников. в отличие от цепных укороченных обмоток с несплошными фазными зонами и нечетным шагом y_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 2p=2·c полюсах и z=36·с пазах (q=z/6p=6), выполняемой по схеме цепной обмотки с укороченным нечетным шагом катушек у_к=3q.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной одслойной обмотки при 2р=2·с, z=36·с и q=z/6p=6, выполняемой цепной из К=18·с равномерно смещенных катушек с их шагом по пазам у_к<3q: каждые q/2=3 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 у_к=2,5q=15.

На фиг.1 показана развертка пазового слоя предлагаемой обмотки при с=1,2р=2 полюсах, z=36 пазах с номерами 1...36 (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=15; 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=2c-4,6,... полюсов при z=36c=72, 108,... 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 К_у=sin(90°у_к/τ_п)=sin(75°) (при у_к=15 и полюсном делении τ_п=z/2p=18), распределения K_p=[sin(3α_к/2)]/3sin(α_к/2) (при электрическом угле сдвига катушек α_к=360°р/К=20°): К_об=0,9271.

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 K_об=0,9271 вычисляются: R_o=36·0,9271/π и σ_д%=0,415.

Для однослойной обмотки "в развалку", выполняемой при 2р=2, z=36, у_к=15, К_об=0,9561, имеющей сплошные фазные зоны, по многоугольнику МДС фиг.2, при смещении в вершину пазовой точки 4', определяются R² _д=724/6 и σ_д%=0,525, т.е. σ_д% цепной обмотки по фиг.1 снижается в 0,525/0,415=1,27 раза, что характеризует ее эффективность; с учетом снижения К_об эффективность обмотки фиг.1 равна К_эф=(0,9271/0,9561)(0,525/0,415)=1,23 при одинаковом с обмоткой "в развалку" шаге катушек у_к=15 и расходе медного обмоточного провода.

Таким образом, предлагаемая m'=6-зонная однослойная цепная укороченная обмотка характеризуется пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,23 раза и сравнении с обмоткой "в развалку". Ее применение позволяет снижать добавочные потери в роторе и магнитные шумы в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, улучшать форму кривой напряжения в синхронных генераторах.