Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромашиностроении при создании девятифазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока. Техническая задача данного изобретения состоит в устранении МДС наиболее сильно выраженной гармонической дробного порядка для снижения дифференциального рассеяния из девятифазной дробной (q=3/5) обмотки электрических машин переменного тока. Сущность изобретения состоит в том, что обмотка выполняется двухслойной 2р=10-полюсной с числом пазов на полюс и фазу q=3/5 и группировкой по ряду 1 1 0 1 0 в z=54 пазах из К=54 катушек с номерами от 1К до 54К и шаге по пазам уп. Причем при числе фаз m=9, фазных зон m’=2m=18 катушки 1К+3(к) и 2К+3(к) содержат по (l-x)wK витков, а катушки ЗК+3(к) - по (l+x)wK витков. В первой фазе соединены последовательно катушки 1К, 12К, 23К, -28К, -39К, -50К с началом фазы из начала 1К и ее концом из начала 50К, а катушки каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 12 номеров в пределах К=54 катушек относительно катушек первой фазы, где уп=5, 2wK - число витков полностью заполненного паза, х=0,09 и значение к в номерах катушек изменяется в пределах от 0 до 2m-1=17, а знак (-) при номере катушки означает ее встречное включение в фазе. 3 ил.
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ).
Известны m
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8805.gif)
3-фазные, m’=2m-зонные петлевые симметричные обмотки переменного тока, выполняемые двухслойными 2р-полюсными из 2pm катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками с дробным числом q=z/2pm=b+c/d=N/d пазов z на полюс и фазу при группировке катушек в катушечных группах, зависимой от дробной части c/d числа q [1-2]. При знаменателе дробности d
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8805.gif)
4 обмотки характеризуются повышенным содержанием гармонических МДС при существенном ухудшении показателей электрических машин с такими обмотками; при увеличении числа фаз m и фазных зон m’ гармонический состав МДС обмотки улучшается.
Наиболее близкой к предлагаемой является дробная m=3-фазная, m’=6-зонная, 2p=10-пoлюcнaя обмотка при q=3/5, выполняемая двухслойной в z=6pq пазах с группировкой катушек по ряду 1 1 0 1 0 из [1] для c/d=3/5 и b=0.
В изобретении ставится задача выполнения двухслойной m=9-фазной, m’=2m=18-зонной дробной обмотки при q=3/5 и р=5 в z=18pq=54 пазах при устранении из ее МДС наиболее сильно выраженной дробной гармонической для снижения дифференциального рассеяния [3].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной дробной 2p=10-пoлюcнoй обмотки с числом пазов на полюс и фазу q=3/5 и группировкой по ряду 1 1 0 1 0, выполняемой в z=54 пазах m=9-фазной, m’=18-зонной из К=54 катушек с номерами от 1К до 54К и шагом по пазам у
п: катушки 1К+3(к) и 2К+3(к) содержат по (l-x)w
к витков, а катушки 3К+3(к) - по (l+x)W
k витков, в первой фазе соединены последовательно катушки 1К, 12К, 23К, -28К, -39К, -50К с началом фазы из начала 1К и ее концом из начала 50К, а катушки каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 12 номеров в пределах К=54 катушек относительно катушек первой фазы, где y
п=5, 2w
к - число витков полностью заполненного паза, х=0,09 и значение к в номерах катушек изменяется в пределах от 0 до 2m-1=17, а знак (-) при номере катушки означает ее встречное включение в фазе.
На фиг.1 показана развертка по пазам пазовых слоев с чередованиями m
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/697.gif)
=l8 фазных зон A-A’-A”-Z-Z’-Z”-B-B’-B”-X-X’-X”-C-C’-C”-Y-Y’-Y” предлагаемой 2р=10-полюсной, m=9-фазной, m’=2m=18-зонной двухслойной дробной обмотки при z=54 пазах, К=54 катушках и q=z/18p=3/5 (N=3, d=5) с разметкой сверху номеров катушек 1К, 12К, 23К, 28К, 39К, 50К первой фазы (зоны А и X) и снизу номеров пазов (от 1 до z=54), где зачерненные пазы содержат по 2(1-х)\w
к витков, а все остальные полностью заполненные пазы - по 2w
к витков; на фиг.2 - диаграммы сдвига катушек первой фазы для полюсности р=5 (сверху) гармонической МДС (ЭДС)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=1 и полюсности p
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
p=13 дробной гармонической МДС
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5 (в центре) при углах
п=360
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/z=20
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3 и
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
=
п/2d=2
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3; на фиг.3 - построение части многоугольника МДС по [3] обмотки фиг.1 при х=0, где в центре показаны векторы симметричной m’=18-фазной системы токов фазных зон A-A’-A”-Z-Z’-Z”-B-B’-B”-X-X’-X”-C-C’-C”-Y-Y’-Y”.
Обмотка по фиг.1 при 2р=10 полюсах, z=54 пазах, m=9 фазах, m
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/697.gif)
=2m=18 фазных зонах выполнена двухслойной из К=54 катушек с номерами от 1К до 54К и шагом по пазам y
п=5, имеет дробное число пазов на полюс и фазу q=3/5 (N=3, d=5), т.е. по группировке [1] 1 1 0 1 0 из каждых N=3 катушек формируются d=5 групп. Для этого составляется ряд из 2m=18 группировок 1 1 0 1 0, под ним размечаются фазные зоны в последовательности A-A’-A”-Z-Z’-Z”-B-B’-B”-X-X’-X”-C-C’-C”-Y-Y’-Y” и вычеркиваются зоны под нулевыми числами ряда, затем под оставшимися числами размечаются последовательно числа пазов и получается развертка по фиг.1. Обмотка при m’=18-фазных зонах и d=5 создает вращающуюся МДС с гармоническими по ряду [2]
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=18k/d
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
1=18k/5
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
1=1(+), 13/5(-), 23/5(+),... , где ±k - любое целое число, при котором
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
>0 (k=0 для основной гармонической
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=1), знак (+) соответствует гармоническим прямым и (-) обратным.
Для определения углов сдвига катушек первой из m=9 симметричных фаз для полюсностей р=5(
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=1) и р
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
p=13 (
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5) на фиг.1 (снизу) размечены сдвиги по пазам между катушками 1К, 12К, 23К зон А, ось их симметрии лежит в 12К и относительно нее углы сдвига равны: для р=5-12K
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
23K
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
11
пp=11
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
100
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3=360
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
+20
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3=+
п и 12K
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
1K=-
п, по которым построена верхняя диаграмма фиг.2 при угле
п=20
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3 (катушки зон Х - 27К, 39К, 50К смещены на 180
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
относительно катушек зон А); для p
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13-12К
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
23К
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
11
пр
п=11
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
260
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3=13
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
72
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
+52
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3=3
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
72
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
+26
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
и 12К
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
1К=2
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
72
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
-26
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
, по которым построена диаграмма фиг.2 (в центре) при разбивке окружности на р=5 частей (360
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/5=72
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
) с учетом встречного вращения гармонической МДС
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5, где
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
=
п/2d=2
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3. По коэффициентам укорочения K
y![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=sin(
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
90
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
y
n/
п) катушек (для полюсного деления
п=z/2p=5,4) и фиг.2 вычисляются проекции ЭДС катушек на вертикальную ось симметрии и определяются обмоточные коэффициенты с учетом неравновитковости катушек:
для p
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13(
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5)-К
об
=[(1+х)-(1-х)2соs(36
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
+26
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
)]К
у
/(3-х)=(-0,1160+х1,3104)/(3-х) при К
у
=0,59716, откуда по условию К
об
=0 определяется значение х=0,09, при котором из ЭДС (МДС) обмотки фиг.1 устраняется гармоническая
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5 с р
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13;
для р=5(
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=1)-K
oб=[sin(10
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
)/sin(10
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3)+x-x2cos
п]K
y/(3-x)=(2,96628-x0,97981)/(3-x) при К
у=0,96593, т.е. для равновитковой обмотки (х=0) амплитуда МДС гармонической
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5 имеет относительное значение F
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
/F=K
oб
/
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
K
oб=0,0387/(13/5)0,9888=0,0151 или 1,51%, а при х=0,09 - F
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
/F=0.
Дифференциальное рассеяние обмотки, определяемое из ее многоугольника МДС фиг.3 по [3] путем вычисления квадратов радиусов i=N=3 пазовых точек одной повторяющейся части обмотки относительно центра, для неравновитковой обмотки при х=0,09 снижается на
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
40%.
Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется пониженным дифференциальным рассеянием из-за устранения из МДС (ЭДС) дробной гармонической порядка
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/957.gif)
=13/5, является симметричной m=9-фазной, m’=2m=18-зонной, каждая ее фаза смещена на электрический угол в 40
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
(так как интервалу в 12 катушки соответствует электрический угол сдвига начал фаз 12
пр=12
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
100
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
/3=400
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
-360
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
=40
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
). Применение ее в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 9-фазного тока позволяет втрое снижать фазный ток по сравнению с 3-фазными ППЧ, что существенно снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при упрощении его схемы.
Источники информации
1. Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224 - прототип.
2. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. Л.: Энергия, 1978.
3. Попов В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток // Электричество, 1987, №6, с.50-53.
Формула изобретения
Девятифазная дробная (q=3/5) обмотка электрических машин переменного тока, 2р=10-полюсная, двухслойная с числом пазов на полюс и фазу q=3/5 и группировкой по ряду 1 1 0 1 0, выполняемая в z=54 пазах из К=54 катушек с номерами от 1К до 54К и шагом по пазам у
п, отличающаяся тем, что при числе фаз m=9 и фазных зон m'=2m=18 катушки 1К+3(к) и 2К+3(к) содержат по (l-x)w
K витков, а катушки ЗК+3(к) - по (l+x)w
K витков, в первой фазе соединены последовательно катушки 1K, 12K, 23К, -28К, -39К, -50К с началом фазы из начала 1К и ее концом из начала 50К, а катушки каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 12 номеров в пределах К=54 катушек относительно катушек первой фазы, где у
п=5; 2w
K - число витков полностью заполненного паза, х=0,09 и значение к в номерах катушек изменяется в пределах от 0 до 2m-1=17, а знак (-) при номере катушки означает ее встречное включение в фазе.
РИСУНКИ
Рисунок 1,
Рисунок 2,
Рисунок 3