Использование: многополюсные машины переменного тока. Сущность изобретения: обмотка выполнена двухслойной с числом полюсов 2р = 10 в 72 пазах из 30 групп с номерами от 1Г до 30Г при группировке в них катушек по ряду 3 2 3 2 2, повторенному 6 раз, катушки трехкатушечных групп 1Г+(5с)Г и 3Г+(5с)Г имеют числа витков соответственно (1-х)
Wк, (1+x)
Wк, (1-x)
Wк, а катушки двухкатушечных групп имеют по Wк витков для групп 2Г+(5с)Г, (1+x)
Wк и Wк витков для групп 4Г+(5с)Г, Wк и (1+x)
Wк витков для групп 5Г+(5с)Г, причем шаг по пазам уп =6, к=0,2,..., (2р-1), с=0,1,2,..., (р), 2Wк - число витков в пазу, а 0,25
x
0,35. Технический результат: уменьшение дифференциального рассеяния. 4 ил.
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин.
Известны m= 3-фазные обмотки, выполняемые двухслойными, 2m=6-зонными с числом q=z/2pm=z/6 пазов (z) на полюс (2р) и фазу (m) целым или дробным [1, 2] Трехфазные обмотки с дробным числом q (дробные обмотки), представляемым в виде q=z/6p=b+c/d=N/d, могут выполняться с q>1 (при b

0 и N>d), при этом для получения обмотки симметричной должны соблюдаться условия: 2р/d целое число, а d/3 - не целое число, где b, c, d, N целые числа и c/d правильная несократимая дробь.
Недостатком дробных обмоток является повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает их дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели электрических машин с такими обмотками.
Наиболее близкой к предлагаемой является трехфазная дробная обмотка с q= 6/5 при 2р= 10 полюсах и z=36 пазах, выполняемая двухслойной с неравновитковыми катушками и характеризуемая пониженным содержанием гармонических в кривой МДС [4] В настоящем изобретении становится задача снижения дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q=12/5.
Поставленная задача решается тем, что для трехфазной дробной (q=12/5) обмотки электрических машин, выполненной двухслойной с полюсностью 2р=10 в z=72 пазах из равномерно смещенных катушек с шагом по пазам y
п, объединенных в 6р= 30 катушечных групп с номерами от 1Г до 30Г при группировке в них катушек по ряду 3 2 3 2 2, повторяемому шесть раз, содержащей в первой фазе последовательно соединенные группы с номерами 1Г+(3к)Г при встречном включении четных групп относительно нечетных, а для двух других фаз их номера чередуются с интервалами в 2р=10 и в 4р=20 групп: катушки первая, вторая, третья в трехкатушечных группах 1Г+(5с)Г и 3Г+(5с)Г имеют числа витков соответственно (1-х)

W
к, (1+x)

W
к, (1-x)

W
к, а катушки первая и вторая остальных двухкатушечных групп имеют числа витков по W
к для групп 2Г+(5с)Г, (1+х)

W
к и W
к для групп 4Г+(5с)Г, W
к и (1+х)

W
к для групп 5Г+(5с)Г, где y
п=6; к=0, 1, 2, (2р-1); с=0, 1, 2,(р); 2W
к число витков каждого паза, а значение параметра "х" выбирается в пределах 0,25

x

0,35.
На фиг. 1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки с неравновитковыми катушками при q=12/5, 2р=10 полюсах и z=72 пазах с разметкой номеров пазов (снизу), катушечных групп (сверху) и фазных зон; на фиг. 2 и 3 построены звезды пазовых ЭДС верхнего слоя первой фазы для полюсностей р=5 (фиг. 2) и p'=1 (фиг. 3); на фиг. 4 многоугольники МДС обмотки фиг. 1 при катушках равновитковых (внутренний) и неравновитковых (наружный).
Предлагаемая трехфазная двухслойная обмотка при 2р=10 и z=72 имеет дробное число пазов на полюс и фазу q=N/d=12/5 при полюсном делении
п3q=36/5 и выполняется из равномерно смещенных катушек с шагом по пазам y
п=6, объединенных в 6р=30 катушечных групп с номерами от 1Г до 30Г. В соответствии с выражением (1) из N=12 соседних катушек образуются d=5 катушечных групп, поэтому катушки обмотки с q=12/5 и 2р=10 группируются [1] по ряду 3 2 3 2 2, повторяемому 6 раз. Это показано на фиг. 1 развертки пазовых слоев, где фазные зоны фаз первой, второй, третьей обозначены как А-Х, В-Y, C-Z, чередуются в последовательности A-Z-B-X-C-Y и группы зон X, Y, Z должны включаться в фазах встречно относительно групп зон соответственно А, В, С.
Известно [2] что m= 3-фазные, 2m=6-зонные дробные обмотки содержат в кривой МДС гармонические порядков

=6

k/d

1, (2) где к любое положительное или отрицательное число (включая к=0), при котором

>0; d знаменатель дробности числа q по (1), а знаки (+) и (-) относятся соответственно к прямо и встречно вращающимся гармоническим.
Для предлагаемой обмотки с d=5 в соответствии с (2) имеем n=6

k/5

1, откуда получаем: при k=0-n=1 основная гармоническая с числом полюсов 2р=10; при k=1-n6/5-1=1/5 низшая дробная гармоническая (обратная) с числом полюсов 2p

=

2p= 2 (остальные гармонические здесь не рассматриваем). Такая низшая (n= 1/5) гармоническая оказывает наибольшее влияние на МДС обмотки и увеличивает ее дифференциальное рассеяние, поэтому определим условия ее устранения.
Угол сдвига пазов обмотки по фиг. 1 равен: для основной гармонической (

=1) -

=(360

/z)

p=



p=25

, где


= 360
o/z= 5
o; для низшей гармонической (

=1/5) -


=(


p)

=5
q=


. Звезды пазовых ЭДС одного (верхнего) слоя фазы обмотки по фиг. 1 с неравновитковыми катушками построены для n=1 (p=5) на фиг. 2 и для n=1/5 (p'=1) на фиг. 3, где окружность разбита на z=72 части и размечены фазные зоны А и Х первой фазы. Путем вычисления проекций векторов пазовых ЭДС на ось их симметрии по фиг. 2 и 3 вычисляются коэффициенты распределения K
p, после умножения которых на коэффициенты укорочения K
y определяются обмоточные коэффициенты K
об: для гармонической n=1 с полюсностью р=5 (фиг. 2)

для гармонической

=1/5 с полюсностью р=1 (фиг. 3)

где K
y= sin p

6/6q) для n=1 и K
y
=sin p

6/5

6q) для n=1/5, при этом все пазы содержат одинаковое число (2

W
k) витков.
Из (3)-(4) видно, что для известной обмотки с равновитковыми катушками (х= 0) имеем для n=1-K
об 0,9227, для n=1/5 -K
об
0,01131 и МДС F

этой гармонической составляет от МДС F
1 основной гармонической величину F

/F
1= K
об
/K
об

5

0,01131/0,9227= 0,061, т.е. такая гармоническая сильно выражена в МДС обмотки. Для ее полного устранения из условия K
об
=0 по (4) получаем х=0,24.
Процентное содержание всех (низших и высших) гармонических в кривой МДС обмотки оценим с помощью коэффициента дифференциального рассеяния d
д%, определяемого выражениями [3]

где R
2д - квадрат среднего радиуса q

d пазовых точек одной повторяющейся части многоугольника МДС; R радиус окружности для основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом K
об.
На фиг. 4 с помощью вспомогательной треугольной сетки построены многоугольники МДС обмотки по фиг. 1, где числу витков w соответствуют 1 сторона сетки при катушках равновитковых (х=0; внутренний на фиг. 4) и 1,5 стороны сетки при катушках неравновитковых (х=1/3; наружный на фиг. 4). По многоугольникам МДС (с помощью теоремы косинусов) и выражениям (5) определяем:
при х=0 R
2д=55/3, R=(72

0,9227/5

и d
д%2,493;
при х= 1/3 R
2д=502,25/(12

2,25), R=(72

0,9323/5

и d
д%/ =1,86, т.е. дифференциальное рассеяние снижается при х=1/3 в 2,493/1,86=1,34 раза, что показывает эффективность предложенной обмотки; при значении х=0,25 по (4) имеем K
об= 0,9299 и тогда
д%=1,856; значения параметра "х" выбираются в пределах 0,25

x

0,35.
Таким образом, предлагаемая дробная обмотка имеет пониженное дифференциальное рассеяние (более чем в 1,3 раза) по сравнению с известной и ее применение существенно улучшает энергетические и виброакустические показатели электрических машин из-за улучшения гармонического состава поля.
Предлагаемая обмотка может применяться также в электрических совмещенных машинах переменного тока с двумя разнополюсными магнитными полями в магнитопроводе, например, в трехфазных асинхронных одномашинных преобразователях частоты 50/300 Гц при числах пар полюсов полей двигательной и генераторной частей p
1=1 и p
2=5, при этом такая обмотка взаимоиндуктивно не будет связана с полем 2p
1=2-полюсной двигательной обмотки.
Формула изобретения
Трехфазная дробная (q 12/5) обмотка электрических машин, выполненная двухслойной с полюсностью 2p 10 в z 72 пазах из равномерно смещенных катушек с шагом по пазу y
п, объединенных в 6p 30 катушечных групп с номерами от 1Г до 30Г при группировке в них катушек по ряду 3 2 3 2 2, повторяемому шесть раз, содержащая в первой фазе последовательно соединенные группы с номерами 1Г + (3к)Г при встречном включении четных групп относительно нечетных, а для двух других фаз их номера чередуются с интервалами в 2p 10 и 4p 20 групп, отличающаяся тем, что катушки первая, вторая, третья в трехкатушечных группах 1Г + (5с)Г и 3Г + (5с)Г имеют числа витков соответственно (1 x)W
к, (1 + x)W
к, (1 x)W
к, а катушки первая и вторая остальных двухкатушечных групп имеют числа витков по W
к для групп 2Г + (5с)Г, (1 + x)W
к и W
к для групп 4Г + (5с)Г, W
к и (1 + x)W
к для групп 5Г + (5с)Г, где y
п 6, к 0, 1, (2p 1), с 0, 1, 2, p, 2W
к число витков каждого паза, а значение параметра x выбирается в пределах 0,25

x

0,35.
РИСУНКИ
Рисунок 1,
Рисунок 2,
Рисунок 3,
Рисунок 4