Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может применяться в асинхронных и синхронных машинах. The invention relates to the windings of electrical AC machines and can be used in asynchronous and synchronous machines.
Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые двухслойными с дробным числом пазов на полюс и фазу q их равношаговых или концентрических катушек [1]
Недостаток дробных обмоток повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с такими обмотками. Группировка катушек в катушечных группах дробных обмоток определяется по рядам, приводимым в [2]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q 1,375 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.Known three-phase windings of electrical AC machines, performed two-layer with a fractional number of grooves per pole and phase q of their equal-step or concentric coils [1]
The lack of fractional windings is an increased content of harmonics in the MDS curve, which increases differential scattering and worsens the performance of machines with such windings. The grouping of coils in coil groups of fractional windings is determined by the series given in [2]
The purpose of the invention is the improvement of the electromagnetic parameters of a three-phase fractional winding with q 1.375 by increasing the winding coefficient and reducing the differential scattering.
На фиг. 1 и 2 изображены чередования по пазам фазных зон трехфазной дробной обмотки при р 4 и z 33 пазах (q 1,375) известной (фиг.1) и предлагаемой (фиг.2); на фиг. 3 и 4 многоугольники МДС обмоток по фиг.1 (фиг.3) и по фиг.2 (фиг.4); на фиг. 5 диаграмма сдвига осей катушечных групп обмотки, где угол α 7,5о/q.In FIG. 1 and 2 depict alternations in the grooves of the phase zones of the three-phase fractional winding at p 4 and z 33 grooves (q 1,375) known (figure 1) and proposed (figure 2); in FIG. 3 and 4 polygons of the MDS windings of figure 1 (figure 3) and figure 2 (figure 4); in FIG. 5 diagram of the shift of the axes of the coil groups of the winding, where the angle α is 7.5 o / q.
Трехфазная дробная обмотка при р 4 и z 33 пазах (q z/6р 1,375) выполняется двухслойной (фиг.1) из 6р 24 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г+3к=1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г, 16Г, 19Г, 22Г; 9Г+3к=9Г, 12Г, 15Г, 18Г, 21Г, 24Г, 3Г, 6Г; 17Г+3к=17Г, 20Г, 23Г, 2Г, 5Г, 8Г, 11Г, 14Г, где к=0,1,2,(2р-1)=7. Группы в фазах соединяются последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных. Начала фаз выводятся из начал групп 1Г, 9Г, 17Г, а их концы из начал групп 22Г, 6Г, 14Г. Известная обмотка по фиг.1 выполнена с шагом катушек по пазам Yп=5 и имеет обмоточный коэффициент Коб= 0,9027. Фазные зоны на фиг.1 и 2 обозначены как А-Х, В-Y, C-Z и зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам групп в пазах, а зоны Х, Y, Z их конечным сторонам. Катушки в катушечных группах группируются по ряду 2 1 2 1 1 2 1 1, повторяемому 3р/4=4 раза [2] Для предлагаемой обмотки (фиг. 2) группы с номерами 1Г+8к=1Г, 9Г, 17Г, 3Г+8к=3Г, 11Г, 19Г, 6Г+8к=6Г, 14Г, 22Г содержат две концентрические катушки с шагами по пазам Yп=6 и 4 и числами витков (1-х)wк и wк, а остальные группы содержат одну катушку с шагом по пазам Yп=5 с (1+Х)wк витками для групп с номерами 2Г+8к=2Г, 10Г, 18Г, 5Г+8к= 5Г, 13Г, 21Г, 7Г+8к=7Г, 15Г, 23Г и с wк витками для групп с номерами 4Г+8к= 4Г, 12Г, 20Г, 8Г+8к=8Г, 16Г, 24Г, где 2wк число витков в каждом пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,55 и в среднем равно 0,5. Коэффициенты укорочения катушек при полюсном делении τ= 3q 4,125 равны sin ( π6/2τ) 0,7558, sin( π 4/2τ ) 0,9989, sin (π5/2 τ) 0,9450 и тогда обмоточный коэффициент с учетом фиг.5 при х=0,5 равен Коб [(0,7558 ·0,5 + 0,9989)(1+ 2cos α ) + 0,9450 ·1,5 (1+ 2cos α ) + 0,9450·2 ·cos αwк/wф10,21327/11 0,9285, где wф 11wк, а средний шаг катушек по пазам равен Yп.ср [(6 ·0,5+4)3+ + 5· 1,5· 3 + 5· 2]/11 4,86. По фиг. 1 и 2 построены многоугольники МДС (фиг.3 и 4) с использованием вспомогательной треугольной сетки со стороной, принятой 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 выс-ших и низших гармонических, где R R квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника, а R (Z·Kоб/р π ) радиус окружности для основной гармонической МДС. Для известной обмотки (фиг. 1) по фиг.3 определяются R 67/11, R (33· 0,9027/4 π ) и д 8,389% Для предлагаемой обмотки (фиг.2) при х 0,5 по фиг.4 R 69,5/11, R (33·0,9285/4 π ) и σд 6,272%
Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет лучшие электромагнитные параметры: большее значение Коб (в 0,9285/0,9027 1,029), меньшее значение σд (в 8,389/6,272 1,338 раза) при несколько меньшем среднем шаге катушек по пазам (в 5/4,86 1,028 раза).The three-phase fractional winding with p 4 and z 33 grooves (qz / 6p 1,375) is double-layer (Fig. 1) of 6p 24 coil groups with numbers in phases I, II, III respectively 1G + 3k = 1G, 4G, 7G, 10G, 13G, 16G, 19G, 22G; 9G + 3k = 9G, 12G, 15G, 18G, 21G, 24G, 3G, 6G; 17Г + 3к = 17Г, 20Г, 23Г, 2Г, 5Г, 8Г, 11Г, 14Г, where к = 0,1,2, (2р-1) = 7. The groups in phases are connected in series with the opposite inclusion of even groups with respect to odd ones. The beginnings of phases are derived from the beginnings of groups 1G, 9G, 17G, and their ends from the beginnings of groups 22G, 6G, 14G. The known winding of figure 1 is made with a step of the coils along the grooves Y p = 5 and has a winding coefficient K about = 0.9027. The phase zones in Figs. 1 and 2 are designated as AX, B-Y, CZ, and zones A, B, C correspond to the initial sides of the groups in the grooves, and zones X, Y, Z to their end sides. Coils in coil groups are grouped in a row 2 1 2 1 1 2 1 1, repeated 3p / 4 = 4 times [2] For the proposed winding (Fig. 2), groups with numbers 1G + 8k = 1G, 9G, 17G, 3G + 8k = 3G, 11G, 19G, 6G + 8k = 6G, 14G, 22G contain two concentric coils with groove steps Y n = 6 and 4 and the number of turns (1-x) w to and w to , and the remaining groups contain one coil in increments of the grooves Y p = 5 s (1 + X) w to the turns for groups with numbers 2G + 8k = 2G, 10G, 18G, 5G + 8k = 5G, 13G, 21G, 7G + 8k = 7G, 15G, 23G and w to the coils for groups with indices 8k + 4D = 4r, 12G, 20G, 8G + 8k = 8G, 16G, 24G, where 2w to the number of turns in each slot, and the value x is selected within 0,45 ≅ x 0.55 and the average is 0.5. Coil shortening factors for pole division τ = 3q 4.125 are sin (π6 / 2τ) 0.7558, sin (π 4 / 2τ) 0.9989, sin (π5 / 2 τ) 0.9450 and then the winding coefficient taking into account FIG. 5 at x = 0.5 is equal to K about [(0.7558 · 0.5 + 0.9989) (1+ 2cos α) + 0.9450 · 1.5 (1+ 2cos α) + 0.9450 · 2 · Cos αw k / w f 10.21327 / 11 0.9285, where w f 11w k , and the average pitch of the coils in the grooves is equal to Y pp [[6 · 0.5 + 4) 3+ + 5 · 1, 5 · 3 + 5 · 2] / 11 4.86. In FIG. 1 and 2, MDS polygons are constructed (FIGS. 3 and 4) using an auxiliary triangular grid with a side taken as 0.5 length units, which determines the differential scattering coefficient σ d [(R d / R) 2 -1] 100% characterizing the quality of the winding in terms of the content in the MDS curve of higher and lower harmonic, where R R the square of the average radius of the groove points of the polygon, and R (Z · K r / p π) is the radius of the circle for the main harmonic MDS. For a known winding (Fig. 1) of Fig. 3, R 67/11, R (33 · 0.9027 / 4 π) and d 8.389% For the proposed winding (figure 2) at x 0.5 in figure 4 R 69.5 / 11, R (33 · 0.9285 / 4 π) and σ d 6.272%
Thus, the proposed winding in comparison with the known one has the best electromagnetic parameters: a larger value of K about (0.9285 / 0.9027 1.029), a smaller value of σ d (8.389 / 6.272 1.338 times) with a slightly smaller average pitch of the coils in the grooves (5 / 4.86 1.028 times).
Применение предлагаемой обмотки, например, на статоре асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором позволяет значительно (в 1,34 раза) снизить амплитуды высших гармонических полей в зазоре и тем самым уменьшить добавочные потери в стали, перегрев ротора и магнитный шум, повысить КПД машины, уменьшить индуктивное сопротивление расстояния обмотки и повысить тем самым коэффициент мощности машины. Предлагаемая обмотка может применяться в многополюсных (р ≥4 кратно четырем) трехфазных асинхронных и синхронных электрических машинах при числе пазов на полюс и фазу q 1,375. The use of the proposed winding, for example, on the stator of asynchronous motors with a squirrel-cage rotor, can significantly (1.34 times) reduce the amplitudes of higher harmonic fields in the gap and thereby reduce additional losses in steel, rotor overheating and magnetic noise, increase machine efficiency, and reduce inductive winding distance resistance and thereby increase the power factor of the machine. The proposed winding can be used in multipolar (p ≥4 times four) three-phase asynchronous and synchronous electric machines with the number of grooves per pole and phase q of 1,375.
