Многофазная двухслойная обмотка машины переменного тока

 

Использование: в асинхронных двигателях средней мощности с механизированной укладкой обмоток. Сущность изобретения: обмотка содержит в каждой фазе по 2р идентичных катушечных групп по q концентрических катушек в каждой. Наибольший шаг катушек равен q-1, а стороны катушек одной фазы с этим шагом расположены в смежных пазах. 3 ил, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ы2 1803953 А1 (я)5 Н 02 К 3/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "" -" -,", аК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О/ =!пт(Wï.(1 — )1

2i — 1

2а а шаг i-той катушки выполнен равным

gl — mq 21+1, (21) 4854542/07 (22) 26.07.90 (46) 23.03.93. Бюл. М 11 (71) .Львовский политехнический институт м, Ленинского комсомола (72) В.Д.Завгородний ф6) Проектирование электрических машин, / Под ред. И.П. Копылова. М,: Энергия, 1980, с. 75-78.

Асинхронные двигатели общего назнаЧения. / Под ред. В.М.Петрова и А.Э.Кравчика. М.: Энергия, 1980, с. 125 — 127.

Авторское свидетельство СССР

N 1757026, кл. Н 02 К 3/28, 1990.

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к асинхронным двигателям средней мощности общепроМышленного и специального назначения с

Механизированной укладкой статорных обмоток.

Целью изобретения является повышение использования активного объема мащины за счет равномерного заполнения пазов и улучшение использования меди обмотки за счет уменьшения среднего шага ее витков.

Указанная цель достигается тем, что в известной многофазной двухслойной обмотке машины переменного тока, содержаей в каждой из m-фаз по 2р идентичных к тушечных групп, состоящих из q концентрических разновитковых и разношаговых катушек, причем шаг каждой последующей катушки меньше надва пазовыхделения шага предыдущей катушки, число витков 1т и катушки выполнено в соответствии с соотношением (54) МНОГОФАЗНАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ ОБМОТКА МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Использование: в асинхронных двигателях средней мощности с механизированной укладкой обмоток. Сущность изобретения: обмотка содержит в каждой фазе по 2р идентичных катушечных групп по q концентрических катушек в каждой. Наибольший шаг катушек равен y>=m q-1, а стороны катушек одной фазы с этим шагом расположены в смежных пазах. 3 ил, 2 табл. где W4 — допустимое число витков в каждом из пазов по условиям их заполнения;

i=1, 2, ..., р — номер катушки в катушечной группе при начале их нумерации с катушки наибольшего шага;

m 2 — число фаз обмотки; р > 1 — число пар полюсов обмотки;

Int — оператор округления числа в фигурных скобках до ближайшего целого числа, На фиг. 1 схематически показана структура одной из катушечных групп многофазной двухслойной обмотки машины переменного тока с произвольным числом фаз m и числом пазов на полюс и фазу q c указанием шагов катушек у;, выраженных в пазовых делениях; на фиг. 2 — схема укладки

1803953 катушечных групп обмотки по переходам для случая m=3; 2р=4; ц=4; на фиг. 3 — структура фазной зоны обмотки и привязка системы координат.

Многофазная двухслойная обмотка машины переменного тока содержит 2р одинаковых катушечных групп (фиг. 1), Каждая катушечная группа состоит из концентрически расположенных катушек (1, 2, ...„... q), Номер 1 присвоен катушке с наибольшим шагом у1= mq — 1, остальным катушкам присвоены номера в порядке убывания их шага

2, 3, ..., q, при этом, поскольку шаг каждой последующей катушки на два пазовых деления меньше шага предыдущей катушки, то шаг катушки с произвольным номером i удовлетворяет соотношению

yl=mq — 2i+1

Число витков!-той катушки выполнено по соотношению

2i — 1

Wl= Int(Wn(1 )).

25

Величины шагов катушек в пазовых делениях и их числа витков W*l, выраженные в долях числа витков паза Wn(W*l=

Wi 2i — 1 30 =1 ) для наиболее расW. гц пространенных трехфазных обмоток при разных числах пазов на полюс и фазу ц, приведены в табл, 1.

Предложенная обмотка характеризует- 35 ся равномерным заполнением пазов проводниками, т.к. числа витков катушек удовлетворяют соотношению

Wi+Wq-l+1=Wn=COAST, действительно:

Wl+ Wq — I+ 1=

=W (1 — — +1

2i — 1

2ц

) — И4.

Укладка в пазы предложенной обмотки производится по известным алгоритмам ук- 50 ладки обычных двухслойных концентрических обмоток для механизированной укладки, В качестве примера на фиг. 2 показана укладка по переходам для случая m=3; р=4 и ц=4, Такая обмотка уложена в 2=2врц=2 3.2; х4=48 пазов в четыре перехода, за каждый из которых укладывается 2mp/4=2 3 2/4=3 катушечных группы с шагом между ними укг=4ц= 4 4=16, а шаг между переходами

yn=q=4

Для обозначения принадлежности катушечных групп к отдельным фазам на фиг, 2 использована различная штриховка: "отмывка" — фаза А; "косая клетка" — фаза С;

"прямая клетка" — фаза В. Пазы с номера 27 по номер 42 на фиг. 2 не показаны по условиям соблюдения габаритов чертежа.

За первый переход укладывается три катушечных группы, в каждой из которых

q=4 катушек с шагом между катушечными группами укг=16 соответственно, принадлежащих фазам А, С, В и расположенных в пазах;

1-ая кат. группа — пазы 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12 (А);

2-ая кат. группа — пазы 17, 18, 19, 20, 25, 26, 27, 28 (С);

3-ья кат. группа — пазы 33, 34, 35, 36, 41, 42, 43, 44 (В).

Укладка трех катушечных групп второго перехода начинается с паза 1+ yn=1+4=5, при этом укладываются группы, принадлежащие фазам С, В, А, соответственно, в пазы

4-ая кат, группа — пазы 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16 (С);

5-ая кат. группа — пазы 21, 22, 23, 24, 29, 30, 31, 32 (В);

6-ая кат. группа — пазы 37, 38, 39, 40, 45, 46, 47, 48 (А).

Укладка катушечных групп третьего перехода начинается с паза 1+2yn=9, при этом катушечные группы укладываются в пазы:

7-ая кат. группа — пазы 9, 10, 11, 12, 17, 18, 19, 20(В);

8-ая кат. группа — пазы 25, 26, 27, 28, 33, 34, 35, 36(А);

9-ая кат. группа — пазы 41, 42, 43, 44, 1, 2, 3, 4 (С), Укладка катушечных групп четвертого перехода, принадлежащих фазам А, С, B соответственно, начинается с паза

1+3yn=13, при этом катушечные группы укладываются в пазы:

10-ая кат. группа — пазы 13, 14, 15, 16, 21, 22, 23, 24 (А);

11-ая кат. группа — пазы 29, 30, 31, 32, 37, 38, 39, 40 (С);

12-ая кат. группа — пазы 45, 46, 47, 48, 5, 6, 7, 8(В).

По окончании четвертого перехода в пазы уложены все 2mp=3.4=12 катушечных групп, при этом общее число витков в каждом из пазов одинаково и равно Wn, Катушечные группы, принадлежащие каждой из фаз, соединяются последовательно и/или параллельно, образуя требуемое число параллельных ветвей обмотки. Фазы обмотки

1803953

cos (— — — )

vv 1

10 m 2а а

ЛУ зin

К =(„) соя 2

2m г 1 л .

По сравнению с прототипом предложенная обмотка характеризуется меньшим средним шагом витка, величина которого определяется формулой

WI yI

i =1

=mq—

2 г+1 зо

gw;

Амплитуда н.с. ц пар пазов одной фазной зоны обмотки будет определяться выра- 35 гением что приводит к соответствующему укорочению длины лобовых частей обмотки, а следовательно, к уменьшению расхода меди за

4р счет равномерного заполнения пазов витками обмотки улучшается использование активного объема двигателя на 6 — 16l, (в зависимости от величины q).

При той же трудоемкости укладки, что и

45 для обычных концентрических двухслойных обмоток, предложенная обмотка обеспечивает снижение влияния высших пространственных гармоник на технико-экономические показатели маши5Q нь

Формула изобретения

Многофазная двухслойная обмотка машины переменного тока, содержащая в каждой из m фаз по 2р идентичных катушечных

55 групп, состоящих из ц концентрических раз новитковых и разношаговых катушек, причем шаг каждой последующей катушки меньше на два пазовых деления шага предыдущей катушки, отличающаяся тем, что, с целью улучшения использования меди соединяются по схеме "звезда" или "треугольникк".

При подключении обмотки к симметричНому m-фазному источнику тока по катушкам фазных зон, образуемым двумя смежными сторонами полюсно-катушечных групп (фиг. 3), будут протекать токи.

Н.с. v -той пространственной гармоники, создаваемой i-тым пазом произвольной фазной зоны обмотки, определяется выражением

FI (à) = sin V(a — у,), где y, = (i- 1/2 ) — угловая координата

= Л

m ц

i-того паза, рад, эл„ а — текущая координата по расточке, рад, эл.;

Im — ам пл итуда тока фазы, А; у = 1, 2, ..., = — порядок гармоники.

Н.с, v -той пространственной гармоНики, создаваемая двумя симметрично расположенными относительно точки О i-тыми пазами, равна

Гг„(а) = I gsinv{a — y)+sin v x

vx х(а + у )) = 2 cosvyj sin va.

WI 1щ

УЛ

2lm Ь

Рф11 =,, И/; . cos vs =

V.Л, 1

=2 " Ф (1+ — )cos (i — — ) Суммарное число проводников одной фазной зоны Wy> предложенной обмотки равно

Wqq-2, Wi =2WqZ, iI + — — — ) =qW

1 I г

i†= I†= q q с

Если бы все проводники фазной зоны

W4> были сосредоточены в одном пазу, то амплитуда н.с. ю -той гармоники такой обмотки определялась бы выражением фз m п m ф vx отсюда вытекает, что коэффициент обмоточный для т-той гармоники предложенной обмотки определяется выражением

<2 .2 iq+ — — — )

Гф, q; „2q q

Вычислив сумму q членов арифметикотригонометрического ряда, окончательно получим

Величины К ; предложенной обмотки в случае m= 3 для штатного состава гармоник и=2п1К+1, где К=О, и 1, ч 2, ..., приведены в табл. 2.

1803953

Таблица 1

Шаги и числа витков катушек катушечной группы многофазной двухслойной обмотки машины переменного тока при m=3

Таблица 2

Величины коэффициентов предложенной обмотки при m=3 и разных q обмотки путем уменьшения среднего шага витка и улучшения использования площади пазов путем их равномерного заполнения проводниками обмотки, шаг катушек наибольшего шага выполнен равным yt=mq — 1, стороны упомянутых катушек двух смежных групп, принадлежащие одной и той же фазе, расположены в двух смежных пазах, а число витков i-й катушки выполнено в соответствии с соотношением где m» 2 — число фаз обмотки;

q>1 — число пазов на полюс и фазу; р = 1 — число пар полюсов обмотки;

В4 — число витков каждого из пазов пс

5 условиям допустимой величины коэффициента заполнения паза;

i=1, 2, ... q — номер катушки в катушечной группе при начале их нумерации с катушки наибольшего шага;

10 Int — оператор округления числа в квадратных скобках до ближайшего целого числа, 1803953

Фиг.

/йжера лстзо1

0 23 25 И45 Ф7

UULIUII

1 3 5 7 Я и 13 15

ИЫЫЫ0ЫЙЫИЙ

Illlllll иг, 2

1»=:

I(I Рог -3

Составитель В.Завгородний

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор Т. Куркова

Заказ 1059 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Мйй

Й1Й

П1Ы

Ойдо

IIII(Ilkll йй