Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока асинхронных и синхронных. The invention relates to the windings of electric AC machines asynchronous and synchronous.
Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые двухслойными с дробным числом пазов на полюс и фазу q из равношаговых или концентрических катушек [1] Недостаток таких обмоток повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с дробными обмотками. Known three-phase windings of AC electric machines, performed two-layer with a fractional number of grooves per pole and phase q from equal-step or concentric coils [1] The disadvantage of such windings is the high content of harmonic in the MDS curve, which increases differential scattering and worsens the performance of machines with fractional windings.
Этот недостаток особенно проявляется в многополюсных машинах при значениях q<1 [2]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров путем снижения дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q=0,875 с группировкой катушек по ряду 1 1 1 1 1 1 1 0 [3]
На фиг. 1 и 2 изображены чередования фазных зон по пазам трехфазной дробной обмотки с р= 4, Z=21 и q=0,875 известной (фиг. 1) и предлагаемой (фиг. 2); на фиг. 3 многоугольники МДС обмоток известной (внутренней) и предлагаемой (наружный); на фиг. 4 диаграмма сдвига осей катушечных групп обмотки по фиг. 2; на фиг. 5 деление реального паза на два элементарных с помощью пазовых "коробочек" (изоляционных) ПК1 и ПК2.This drawback is especially apparent in multipolar machines with q <1 [2]
The purpose of the invention is the improvement of electromagnetic parameters by reducing the differential scattering of a three-phase fractional winding with q = 0.875 with a grouping of coils in the series 1 1 1 1 1 1 1 0 [3]
In FIG. 1 and 2 depict the alternation of phase zones along the grooves of a three-phase fractional winding with p = 4, Z = 21 and q = 0.875 known (Fig. 1) and proposed (Fig. 2); in FIG. 3 polygons of the MDS windings of known (internal) and proposed (external); in FIG. 4 is a shear diagram of the axes of the coil groups of the winding of FIG. 2; in FIG. 5 dividing the real groove into two elementary grooves using groove “insulating” boxes (insulating) PK1 and PK2.
Обмотка по фиг.1 выполнена двухслойной с полюсностью р=4 в Z=21 пазу с числом пазов на полюс и фазу q=Z/6р=0,875 с фазными зонами А-Х, В-Y, C-Z, где зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушек, а зоны X, Y, Z их конечным сторонам. Число катушечных групп обмотки фиг. 1 равно числу пазов (группы с номерами от 1Г до 21Г). Такая обмотка имеет группировку катушек по ряду 1 1 1 1 1 1 1 0, повторяемому 2р/4=3 раза, и ее формирование поясняется схемой 3:
номера пазов
Для предлагаемой обмотки (фиг. 2) каждый паз разделен на два элементарных паза (фиг. 5) и первому из элементарных пазов приписан номер паза, а второму элементарному пазу тот же номер паза, но со штрихом ('). Таким образом, обмотка фиг. 2 выполнена в Zэ=2 ˙Z=42 элементарных пазах при эквивалентном числе пазов на полюс и фазу qэ=2˙q=1,75 и имеет группировку катушек по ряду 2 2 2 1, повторяемому 3р/2=6 раз. Она содержит 6р=24 группы (с номерами от 1Г до 24Г), соединяемые в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, а группы в фазах I, II, III имеют номера соответственно 1Г+3k, 5Г+3k, 9Г+3г, где k=0, 1, 2, (2р-1)=7, причем начала фаз выводятся из начал групп 1Г, 5Г, ОГ, а их концы из начал групп 22Г, 2Г, 6Г. Обмотка фиг. 2 допускает также соединение в две параллельные ветви, так как группировка для групп от 1Г до 12Г повторяется для группировки групп от 13Г до 24Г. Для предлагаемой обмотки (фиг. 2) группы с номерами 4Г+4k содержат одну катушку с шагом по элементарным пазам у' пэ=4 и числом витков (1+х) Wк, а остальные группы содержат две концентрические катушки с шагами по элементарным пазам упэ=5, 3 и числами витков (1+х)Wк и (1-х)Wк для групп с номерами 1Г+4k и 3Г+4k; (1-х)Wк и (1-х)Wк для групп с номерами 2Г+4k, где 2Wк число витков элементарного паза (за исключением элементарных пазов, зачерненных на фиг. 2, заполненных на 3/4), а значение х выбирается в пределах 0,20≅x≅0,30 и в среднем равно 0,25.The winding of figure 1 is made two-layer with a pole of p = 4 in Z = 21 groove with the number of grooves per pole and phase q = Z / 6p = 0.875 with phase zones AX, B-Y, CZ, where zones A, B, C correspond to the initial sides of the coils, and zones X, Y, Z to their end sides. The number of coil groups of the winding of FIG. 1 is equal to the number of grooves (groups with numbers from 1G to 21G). Such a winding has a grouping of coils in a series of 1 1 1 1 1 1 1 0, repeated 2p / 4 = 3 times, and its formation is illustrated by scheme 3:
slot numbers
For the proposed winding (Fig. 2), each groove is divided into two elementary grooves (Fig. 5) and the number of the groove is assigned to the first of the elementary grooves, and the same number of the groove to the second elementary groove, but with a dash ('). Thus, the winding of FIG. 2 is made in Z e = 2 ˙ Z = 42 elementary grooves with an equivalent number of grooves per pole and phase q e = 2˙q = 1.75 and has a grouping of coils in a series of 2 2 2 1, repeated 3p / 2 = 6 times. It contains 6p = 24 groups (with numbers from 1G to 24G), connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups with respect to odd ones, and groups in phases I, II, III have numbers respectively 1G + 3k, 5G + 3k, 9G + 3g , where k = 0, 1, 2, (2p-1) = 7, and the beginnings of phases are derived from the beginnings of groups 1G, 5G, OG, and their ends from the beginnings of groups 22G, 2G, 6G. The winding of FIG. 2 also allows joining in two parallel branches, since the grouping for groups from 1G to 12G is repeated to group the groups from 13G to 24G. For the proposed winding (Fig. 2), the groups with numbers 4G + 4k contain one coil with increments in elementary grooves y ' pe = 4 and the number of turns (1 + x) W k , and the remaining groups contain two concentric coils with increments in elementary grooves at pe = 5, 3 and the numbers of turns (1 + x) W to and (1-x) W to for groups with numbers 1Г + 4k and 3G + 4k; (1-x) W k and (1-x) W k for groups with numbers 2Г + 4k, where 2W k is the number of turns of the elementary groove (with the exception of elementary grooves blackened in Fig. 2, filled 3/4), and the value of x is chosen within the range of 0.20≅x≅0.30 and averages 0.25.
По фиг. 1 и 2 построены многоугольники МДС (фиг. 3) с использованием вспомогательной сетки, сторона которой принята за 0,5 единиц длины, по которым определяется коэффициент дифференциального рассеяния σд=[(Rд/R)2-1]˙100% характеризующий качество обмотки по уровню содержания в кривой МДС высших и низших гармониче- ских, где R R квадрат среднего радиуса пазовых точек (i= 1-Z для внутреннего многоугольника), а R=(Z K об/р π) радиус окружности для основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом Коб. Для обмотки фиг. 2 коэффициент Коб определяется по коэффициентам укорочения катушек Ку= sin( π ˙yпэ/2τэ) с учетом диаграммы сдвига осей групп (фиг. 4), где угол α э=30/qэ, а полюсное деление τэ=3˙ qэ=5,25 (в элементарных пазах): Коб=Еф/Wф= [(0,9972 ˙ 1,25+0,7818 ˙ 0,75)x x4сos (α э/2)+(0,9972+0,7818)0,75˙ 2+0,9309x x1,25 ˙ 2]/13,5=12,24536/13,5=0,9071, где Wф=13,5Wк с учетом неполностью заполненных элементарных пазов (см. фиг.2 ), а средний шаг катушек по элементарным пазам равен Упэ.ср.=[(5˙ 1,25+ + 3˙ 0,75)4+(5+3)0,75 ˙ 2+4 ˙ 1,25x x2] /13,5= 56/13,5=4,148. Для известной обмотки (фиг. 1) при уп=2 Коб=sin (π ˙2/2 ˙3 ˙0,875)x xsin (7 ˙90/21)/[7 ˙sin(90/21)]0,8898.In FIG. 1 and 2, MDS polygons are constructed (Fig. 3) using an auxiliary grid, the side of which is taken as 0.5 units of length, which determines the differential scattering coefficient σ d = [(R d / R) 2 -1] ˙100% characterizing the quality of the winding according to the level of content in the MDS curve of higher and lower harmonics, where R R the square of the average radius of the groove points (i = 1-Z for the inner polygon), and R = (ZK rev / p π) is the radius of the circle for the main harmonic MDS with a winding coefficient K rev . To wrap FIG. 2, the coefficient K about is determined by the shortening coefficients of the coils K y = sin (π ˙y pe / 2τ e ), taking into account the shift diagram of the axes of the groups (Fig. 4), where the angle α e = 30 / q e and the pole division τ e = 3˙ q e = 5.25 (in elementary grooves): To about = E f / W f = [(0.9972 ˙ 1.25 + 0.7818 ˙ 0.75) x x4сos (α e / 2) + (0.9972 + 0.7818) 0.75˙ 2 + 0.9309x x1.25 ˙ 2] / 13.5 = 12.24536 / 13.5 = 0.9071, where W f = 13.5W k s taking into account incompletely filled elementary grooves (see figure 2), and the average step of the coils along the elementary grooves is equal to U pe.s. = [(5˙ 1.25+ + 3˙ 0.75) 4+ (5 + 3) 0.75 ˙ 2 + 4 ˙ 1.25x x2] / 13.5 = 56 / 13.5 = 4.148. For a known winding (Fig. 1) with y n = 2 K, r = sin (π ˙2 / 2 ˙3 ˙0.875) x xsin (7 ˙90 / 21) / [7 ˙sin (90/21)] 0, 8898.
По наружному многоугольнику фиг. 3 определяются Rд 2=247,25/28; R=(40,5x x0,9071/4π) и σд= 3,318 0; по внутреннему многоугольнику для известной обмотки R= (21˙0,8898/4π), Rд 2=19/7 и σд=22,772% Таким образом, для предлагаемой обмотки значение σд в 22,772/3,318=6,86 раза меньше, чем в известной, что значительно улучшает параметры обмотки и значительно снижает добавочные потери в стали и магнитные шумы машины с такой обмоткой.According to the outer polygon of FIG. 3 are determined by R d 2 = 247.25 / 28; R = (40.5x x0.9071 / 4π) and σ d = 3.318 0; along the inner polygon for the known winding R = (21˙0.8898 / 4π), R d 2 = 19/7 and σ d = 22.772% Thus, for the proposed winding, the value of σ d is 22.772 / 3.318 = 6.86 times less than in the known one, which significantly improves the parameters of the winding and significantly reduces the additional losses in steel and magnetic noise of a machine with such a winding.
