RU2072607C1

RU2072607C1 - Split three-phase winding

Info

Publication number: RU2072607C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Попов
Original assignee: Волжский инженерно-педагогический институт
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: winding has p poles and number of slots for pole and phase is equal to q = 3.75. It has two layers of coaxial coils in z slots of 6p coil groups which serial numbers in first, second and third phases are I+3(K)I, 5I+3(K)I, 9I+3(K)I. Said coil groups in phases are connected in series under condition of opposing connection of even groups with respect to even ones. Coils are grouped in coil groups in row in order 4 4 4 3, which is repeated 3p/2 times and groups which numbers are 4I+4(K)I have three coils which slot steps are 10, 8, 6. Other groups have four coils which slot steps are 11, 9, 7, 5. First group of coil groups has following number of turns in coils (1+x)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к, for groups 1I and 3I; (1-x)W_к, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к for group 2I, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к for group 4I. Each subsequent group of groups follow this order in period of four groups with respect to previous group. P is even number, z = 22.5pl k = 0, 1, 2, ..., (2p-1); 2W_к is number of turns in slot, x is in range of 0,45≅X≅0,55.. EFFECT: improved electromagnetic characteristics due to decreased differential dissipation. 4 dwg

Description

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока. The invention relates to the windings of electrical AC machines.

Известны трехфазные дробные обмотки машин переменного тока, выполняемые двухслойными из равношаговых или концентрических катушек [1] Их недостатком является повышенное дифференциальное рассеяние, увеличивающее индуктивное сопротивление рассеяния, что особенно неблагоприятно при применении дробных обмоток в совмещенных электрических машинах [2]
Наиболее близкой конструктивно к предлагаемой является трехфазная (m=3) обмотка с полюсностью p=2, выполняемая двухслойной из концентрических катушек в Z 45 пазах с q z/2pm 45/(4•3) 3,75 [3]
В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния трехфазной дробной обмотки с q 3,75.Known three-phase fractional windings of alternating current machines, made two-layer from equal-step or concentric coils [1] Their disadvantage is increased differential scattering, which increases the inductive dissipation resistance, which is especially unfavorable when using fractional windings in combined electrical machines [2]
Structurally closest to the proposed one is a three-phase (m = 3) winding with a pole of p = 2, made of two-layer concentric coils in Z 45 slots with qz / 2pm 45 / (4 • 3) 3.75 [3]
The invention aims to reduce the differential scattering of a three-phase fractional winding with q 3.75.

Решение этой задачи достигается тем, что для дробной трехфазной обмотки статора с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 3,75, выполненной из концентрических катушек в Z пазах из 6p катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г+3(к)Г, 5Г+3(к)Г, 9Г+3(к)Г, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, катушки группируются в катушечных группах по ряду 4 4 4 3, повторяемому 3p/2 раза, группы с номерами 4Г+4(к)Г cодержат по три катушки с шагами по пазам Y_п 10, 8, 6, а остальные группы по четыре катушки с Y_п 11, 9, 7, 5; в первой группировке катушечных групп числа витков катушек равны (1+x)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к для групп с номерами 1Г и 3Г, (1-x)W_к, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 2Г, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где p ≥2 четное число; Z 22,5 • p и к 0, 1, 2,(2p-1); 2W_к число витков в пазу, а значение x выбирается в пределах 0,45Е≅xЕ≅0,55.The solution to this problem is achieved by the fact that for a fractional three-phase stator winding with a pole of p and a number of grooves per pole and a phase q of 3.75 made of concentric coils in Z grooves of 6p coil groups with numbers in phases I, II, III, respectively, 1G + 3 (k) G, 5G + 3 (k) G, 9G + 3 (k) G connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups relative to odd, coils are grouped in coil groups in a series 4 4 4 3 repeated 3p / 2 times, the groups with numbers 4Г + 4 (к) Г contain three coils with steps in grooves Y _p 10, 8, 6, and the remaining groups in four cuts pulleys with Y _p 11, 9, 7, 5; in the first group of coil groups, the number of coil turns is (1 + x) W _k , (1 + x) W _k , (1-x) W _k , (1-x) W _k for groups with numbers 1G and 3G, (1 -x) W _k , (1 + x) W _k , W _k , (1-x) W _k for the 2G group, (1 + x) W _k , W _k , (1-x) W _k for the 4G group, and each subsequent grouping is repeated at intervals of four groups relative to the previous grouping, where p ≥2 is an even number; Z 22.5 • p and k 0, 1, 2, (2p-1); 2W _{to the} number of turns in the groove, and the value of x is chosen in the range of 0.45Е≅xЕ≅0.55.

На фиг. 1 изображены расположения по пазам фазных зон известной обмотки при m 3, p 2, Z 45 и Y_п 9, а на фиг. 2 для предлагаемой обмотки; на фиг. 3 диаграмма сдвига осей катушечных групп, где α=15^°/q; на фиг. 4 многоугольники МДС обмоток известной (внутренний) и предлагаемой (наружной при х 0,5).In FIG. 1 shows the location in the grooves of the phase zones of the known winding at m 3, p 2, Z 45 and Y _p 9, and in FIG. 2 for the proposed winding; in FIG. 3 diagram of the shift of the axes of the coil groups, where α = 15 ^° / q; in FIG. 4 polygons of MDS windings known (internal) and proposed (external at x 0.5).

Обмотка (фиг. 1 и 2) выполнена двухслойной, трехфазной с полюсностью p 2 в Z 45 пазах из 6p 12 катушечных групп (с номерами от 1Г до 12Г на фиг. 1), которые для фаз первой, второй, третьей имеют номера соответственно 1Г+3(к)Г 1Г, 4Г, 7Г, 10Г; 5Г+3(к)Г 5Г, 8Г, 11Г, 2Г; 9Г+3(к)Г 9Г, 12Г, 3Г, 6Г, где к 0, 1, 2,(2p-1 3). Группы соединяются в фазах последовательно по обычной схеме при встречном включении четных групп относительно нечетных; зажимы начал фаз выводятся из начал групп 1Г, 5Г, 9Г, а их концы из начал групп 10Г, 2Г, 6Г. Катушки группируются в катушечных по ряду 4 4 4 3, повторяемому 3p/2 3 раза. Группы с номерами 4Г+4(к)Г 4Г, 8Г, 12Г cодержат по три концентрические катушки с шагами по пазам Y_п 10, 8, 6, а остальные группы по четыре катушки с Y_п 11, 9, 7, 5 (фиг. 2); известная обмотка (фиг. 1) имеет средний шаг катушек Y_п 9. В первой группировке катушечных групп (группы с номерами 1Г.4Г) числа витков катушек равны: (1+X)W_к, (1+x)W_к, (1-x)W_к, (1-x)W_к для групп 1Г и 3Г; (1-x)W_к, (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 2Г; (1+x)W_к, W_к, (1-x)W_к для группы 4Г, а каждая последующая группировка повторяется со смещением на четыре группы, где 2W_к число витков в каждом пазу (за исключением пазов с номерами 3, 18, 33, заполненных обмоткой наполовину и зачерненных на фиг. 2), а значение х в среднем равно 0,5 и выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,55.The winding (Figs. 1 and 2) is made of a two-layer, three-phase with a pole of p 2 in Z 45 grooves from 6p 12 coil groups (with numbers from 1G to 12G in Fig. 1), which for the phases of the first, second, third have numbers respectively 1G +3 (k) G 1G, 4G, 7G, 10G; 5G + 3 (k) G 5G, 8G, 11G, 2G; 9Г + 3 (к) Г 9Г, 12Г, 3G, 6Г, where к 0, 1, 2, (2p-1 3). The groups are connected in phases sequentially according to the usual scheme with the opposite inclusion of even groups with respect to odd ones; the clamps of the beginnings of phases are derived from the beginnings of groups 1G, 5G, 9G, and their ends from the beginnings of groups 10G, 2G, 6G. Coils are grouped in coils in a row 4 4 4 3 repeated 3p / 2 3 times. Groups with numbers 4Г + 4 (к) Г 4Г, 8Г, 12Г contain three concentric coils with groove steps Y _p 10, 8, 6, and the remaining groups of four coils with Y _p 11, 9, 7, 5 (FIG. . 2); the known winding (Fig. 1) has an average step of coils Y _p 9. In the first group of coil groups (groups with numbers 1G.4G), the number of turns of the coils are: (1 + X) W _to , (1 + x) W _to , ( 1-x) W _k , (1-x) W _k for groups 1G and 3G; (1-x) W _k , (1 + x) W _k , W _k , (1-x) W _k for the 2G group; (1 + x) W _to , W _to , (1-x) W _to for 4G group, and each subsequent grouping is repeated with a shift by four groups, where 2W _{to the} number of turns in each groove (except for grooves with numbers 3, 18 , 33, half-filled with the winding and blackened in Fig. 2), and the value of x is on average 0.5 and is chosen within 0.45 ≅ x ≅ 0.55.

Коэффициенты укорочения катушек обмотки фиг. 2 при полюсном делении

и тогда с учетом фиг. 3 для предлагаемой обмотки при х 0,5 получаем: ЭДС фазы Е_ф[(0,9994+0,9511)1,5+(0,8290+0,6428)0,5]2•сos α + (0,9994•0,5+0,9511•1,5+0,8290+0,6428•0,5)+(0,9848•1,5- +0,8988 +0,7432•0,5)} •W_к 13,1296•W_к, обмоточный коэффициент K_об Е_ф/W_ф 13,1296/14,5 0,9055, где W_ф
14,5 • W_к число витков в фазе (см. фиг. 2), а средний шаг по пазам катушек равен У_п.ср[(11+9)1,5+(7+5)0,5]•2+(11•0,5+9•1,5+7+5•0,5) + (10•1,5+8+6•0,5)} /14,5= 126,5/14,5 8,72; для известной обмотки (фиг. 1 при х=0 и У_п.ср 9) K_об 0,9084.The shortening coefficients of the winding coils of FIG. 2 at pole division

and then, taking into account FIG. 3 for the proposed winding at x 0.5 we get: EMF of phase E _f [(0.9994 + 0.9511) 1.5+ (0.8290 + 0.6428) 0.5] 2 • cos α + (0, 9994 • 0.5 + 0.9511 • 1.5 + 0.8290 + 0.6428 • 0.5) + (0.9848 • 1.5- +0.8988 + 0.7432 • 0.5)} • W _to 13.1296 • W _to , winding coefficient K _about E _f / W _f 13.1296 / 14.5 0.9055, where W _f
14.5 • W _{to the} number of turns in the phase (see Fig. 2), and the average step along the grooves of the coils is equal to U _sr [(11 + 9) 1.5+ (7 + 5) 0.5] • 2 + (11 • 0.5 + 9 • 1.5 + 7 + 5 • 0.5) + (10 • 1.5 + 8 + 6 • 0.5)} / 14.5 = 126.5 / 14, 5 8.72; for a known winding (Fig. 1 with x = 0 and Y _p.av. 9) K _about 0.9084.

Коэффициент дифференциального рассеяния обмотки σ_д=[(R_д/R)²-1]•100, характеризующий ее качество по уровню содержания гармонических (высших и низших) в кривой МДС, определяется по многоугольнику МДС (фиг. 4), построенному по чередованиям фазных зон (фиг. 1 и 2), где

квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника МДС, а R=(z•K_об/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС. На фиг. 1 и 2 фазные зоны А, В, С cоответствуют начальным сторонам групп, а Х,Y,Z конечным сторонам. По фиг. 4 для наружного многоугольника (сторона сетки принята за 0,5 единиц) определяются: R

\binom{2}{д}

=7131/(4•45); R (43,5•0,9055/2π и s_д=0,805%, где Z₃ 43,5 эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов; по внутреннему многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за единицу) для известной обмотки (при х= 0) определяются: R

\binom{2}{д}

=1926/45; R (45•0,9084/2π и s_д=1,117%. Таким образом, по сравнению с известной, обмотка по фиг. 2 имеет меньший шаг катушек (в 9//8,72= 1,032 раза), т.е. меньший расход обмоточного провода, несколько меньший коэффициент К_об (в 0,9084/0,9055=1,003) и значительно меньшее дифференциальное рассеяние σ_д (в 117/0,805 1,39 раза). Поэтому ее применение снижает амплитуды гармонических МДС, уменьшает добавочные потери в стали и магнитный шум, повышает КПД машины.The differential scattering coefficient of the winding σ _d = [(R _d / R) ² -1] • 100, which characterizes its quality by the level of harmonic (higher and lower) in the MDS curve, is determined by the MDS polygon (Fig. 4), constructed by alternations phase zones (Fig. 1 and 2), where

the square of the average radius of the slot points of the MDS polygon, and R = (z • K _rev / pπ) is the radius of the circle for the main harmonic MDS. In FIG. 1 and 2 phase zones A, B, C correspond to the initial sides of the groups, and X, Y, Z to the final sides. In FIG. 4 for the outer polygon (the side of the grid is taken as 0.5 units) are determined:

\binom{2}{d}

= 7131 / (4 • 45); R (43.5 • 0.9055 / 2π and s _d = 0.805%, where Z ₃ 43.5 is the equivalent number of grooves completely filled with the winding; along the inner polygon of Fig. 4 (the side of the grid is taken as unity) for the known winding (at x = 0) are determined: R

\binom{2}{d}

= 1926/45; R (45 • 0.9084 / 2π and s _d = 1.117%. Thus, in comparison with the known one, the winding of Fig. 2 has a smaller step of the coils (9 // 8.72 = 1.032 times), i.e. lower consumption of the winding wire, a slightly lower coefficient of K _about (in 0.9084 / 0.9055 = 1.003) and significantly less differential scattering σ _d (117 / 0.805 1.39 times). Therefore, its use reduces the amplitudes of harmonic MDS, reduces the additional steel losses and magnetic noise increase machine efficiency.

Claims

Three-phase fractional winding with a pole of p and the number of grooves per pole and phase q of 3.75, made of a two-layer concentric coil in Z grooves of 6p coil groups with numbers in the phases of the first, second and third, respectively, 1G + 3 (k) G, 5G + 3 (k) Г, 9Г + 3 (к) Г, connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups relative to odd, coils are grouped in coil groups in a row 4 4 4 3 repeated 3p / 2 times, groups with numbers 4Г + ( 4k) D contain three coils with steps along the grooves of Y _p 10, 8, 6, and the remaining groups of four coils with Y _p 11, 9, 7, 5, o characterized in that in the first group of coil groups, the number of turns of the coils is (1 + x) W _k , (1 + x) W _k , (1 x) W _k , (1 x) W _k for groups 1G and 3G, (1 x) W _k , (1 + x) W _k , (1 x) W _k for the 2G group, (1 + x) W _k , W _k , (1 x) W _k for the 4G group, and each subsequent grouping is repeated with an interval of four groups relative to the previous group, where p ≥ 2 is an even number; Z 22.5 • p; k 0, 1, 2, 2 p 1; 2 • W _{k the} number of turns in the groove, and the value of x is chosen in the range of 0.45 ≅ x ≅ 0.55.