Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока - асинхронных и синхронных. The invention relates to the windings of electrical AC machines - asynchronous and synchronous.
Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые с дробным числом пазов на полюс и фазу q двуслойными из равношаговых или концентрических катушек [1]
Недостатки дробных обмоток повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с такими обмотками. Группировка катушек дробных обмоток определяется по рядам, приводимым в [2]
Наиболее близкой конструктивно к предлагаемой является трехфазная дробная обмотка с p=2 в Z=27 пазах двуслойной из концентрических катушек [3]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q= 2,25 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.Known three-phase windings of electrical AC machines, performed with a fractional number of grooves per pole and phase q two-layer from equal-step or concentric coils [1]
The disadvantages of fractional windings are the higher harmonic content in the MDS curve, which increases differential scattering and worsens the performance of machines with such windings. The grouping of coils of fractional windings is determined by the series given in [2]
Structurally closest to the proposed one is a three-phase fractional winding with p = 2 in Z = 27 grooves of a two-layer concentric coil [3]
The purpose of the invention is the improvement of the electromagnetic parameters of a three-phase fractional winding with q = 2.25 by increasing the winding coefficient and reducing the differential scattering.
На фиг.1 и 2 изображены чередования фазных зон по пазам обмотки p=2 и Z= 27 (q= 2,25) известной (фиг.1) и предлагаемой (фиг.2); на фиг.3 и 4 - многоугольники МДС обмоток известной (фиг.3) и предлагаемой (фиг.4); на фиг.5 диаграмма сдвига осей катушечных групп обмотки, где угол α = 15°/q..Figure 1 and 2 shows the alternation of phase zones along the grooves of the winding p = 2 and Z = 27 (q = 2.25) known (figure 1) and proposed (figure 2); figure 3 and 4 - polygons of the MDS windings known (figure 3) and proposed (figure 4); figure 5 diagram of the shift of the axes of the coil groups of the winding, where the angle α = 15 ° / q ..
Обмотка (фиг.1 и 2) выполнена двуслойной, трехфазной с полюсностью p=2 в Z=27 пазах (q=Z/6p=2,25) из 6p=12 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г+3к=1Г, 4Г, 7Г, 10Г; 3Г+3к=5Г, 8Г, 11Г, 2Г; 9Г+3к=9Г, 12Г, 3Г, 6Г, где k=0,1,2,(2p-1). Группы в фазах соединяются последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, начала фаз выводятся из начал групп 1Г, 5Г, 9Г, а их концы из начал групп 10Г, 2Г, 6Г. Фазные зоны обозначены A-X, B-Y, C-Z, где зоны A, B, C соответствуют начальным сторонам групп, а X, Y, Z- их концам. Обмотка по фиг.2 выполнена из концентрических катушек и группы с номерами 4Г+4к=4Г, 8Г, 12Г содержат три катушки с шагами по пазам Yп=7, 5, 3 и числами витков Wk, Wk, (1-x)Wk, а остальные группы две катушки с Yп=6 и 4 и числами витков по Wk, где 2Wk число витков каждого паза, за исключением пазов с номерами 3, 9, 12, 18, 21, 27, заполненных обмоткой на 3/4 и зачерненных на фиг.2, а значение x выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55 и в среднем равно x=0,5. По фиг.1 и 2 построены многоугольники МДС (фиг.3 и 4) с использованием вспомогательной треугольной сетки со стороной, принятой за единицу 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 гармонических, где квадрат среднего радиуса пазовых точек (i=1-Z) многоугольника, а R = (Z•Kоб/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС с обмоточным коэффициентом Коб. При полюсном делении τ = 3q = 6,75 коэффициенты укорочения катушек обмотки по фиг.2 равны: и тогда значение Коб с учетом фиг. 5 равно: 7,53455/8,5= 0,8911, где Wф=8,5Wk с учетом частично заполненных обмоткой пазов (фиг.2), а средний шаг катушек по пазам равен Yп.ср=[(6+4)3+7+5+3•0,5]/8,5=5,12; для известной обмотки (фиг.1) при Yп=5-Kоб=0,8773.The winding (Figs. 1 and 2) is made of a two-layer, three-phase with a pole of p = 2 in Z = 27 grooves (q = Z / 6p = 2.25) of 6p = 12 coil groups with numbers in phases I, II, III, respectively 1G + 3k = 1G, 4G, 7G, 10G; 3G + 3k = 5G, 8G, 11G, 2G; 9G + 3k = 9G, 12G, 3G, 6G, where k = 0,1,2, (2p-1). 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, 5G, 9G, and their ends from the beginnings of groups 10G, 2G, 6G. Phase zones are marked AX, BY, CZ, where zones A, B, C correspond to the initial sides of the groups, and X, Y, Z to their ends. The winding of figure 2 is made of concentric coils and groups with numbers 4G + 4k = 4G, 8G, 12G contain three coils with steps in grooves Y p = 7, 5, 3 and the number of turns W k , W k , (1-x ) W k , and the remaining groups are two coils with Y p = 6 and 4 and the number of turns in W k , where 2W k is the number of turns of each groove, with the exception of grooves with numbers 3, 9, 12, 18, 21, 27, filled with a winding 3/4 and blackened in figure 2, and the value of x is chosen in the range of 0.45≅x≅0.55 and on average is x = 0.5. Figure 1 and 2 are constructed polygons MDS (figure 3 and 4) using an auxiliary triangular grid with a side taken as a unit of length, which determines the coefficient of differential scattering 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 the square of the average radius of the slot points (i = 1-Z) of the polygon, and R = (Z • K rev / pπ) is the circle radius for the main harmonic MDS with a winding coefficient K rev . When the pole division τ = 3q = 6.75, the shortening coefficients of the winding coils in figure 2 are equal to: and then the value of K about taking into account FIG. 5 is equal to: 7.53455 / 8.5 = 0.8911, where W f = 8.5W k , taking into account the grooves partially filled by the winding (Fig. 2), and the average pitch of the coils in the grooves is equal to Y s.av. = [(6 + 4) 3 + 7 + 5 + 3 • 0.5] / 8.5 = 5.12; for a known winding (Fig. 1) with Y p = 5-K rev = 0.8773.
По фиг. 3 для известной обмотки по фиг.1 определяются: R = 132/9;; R = (27•0,8773/2π) и σд= 3,197% ; по фиг.4 для предлагаемой обмотки по фиг.2 (при x= 0,5) определяются: , где Z'=25,5 число эквивалентных полностью заполненных обмоткой пазов (см.фиг.2).In FIG. 3 for a known winding of figure 1 are determined: R = 132/9 ;; R = (27 • 0.8773 / 2π) and σ d = 3.197%; figure 4 for the proposed winding of figure 2 (with x = 0.5) are determined: where Z '= 25.5 is the number of equivalent grooves completely filled with the winding (see Fig. 2).
Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет лучшие электромагнитные параметры: меньшее значение σд (в 3,197/2,582=1,24 раза), большее значение обмоточного коэффициента (в 0,8911/0,8773=1,016 раза) при незначительно большей величине среднего шага катушек по пазам. Такая обмотка не уступает по технологичности изготовления известной обмотке, но ее применение, например, в асинхронных машинах с короткозамкнутым ротором, позволяет снизить (в 1,24 раза) амплитуды высших гармонических полей зазора, что приводит к уменьшению добавочных потерь в стали и магнитного шума, перегрева ротора, а также уменьшает индуктивное сопротивление рассеяния обмотки, повышает коэффициент мощности и коэффициент полезного действия машины. Предлагаемая обмотка может применяться на статоре асинхронных и синхронных машин при полюсности p≥2 четное число и числе пазов Z=27•p/2. Рекомендуется к применению и в многоскоростных АД с к.з. ротором.Thus, the proposed winding, in comparison with the known one, has better electromagnetic parameters: a smaller value of σ d (3.197 / 2.582 = 1.24 times), a larger value of the winding coefficient (0.8911 / 0.8773 = 1.016 times) with a slightly larger the average pitch of the coils in the grooves. Such a winding is not inferior in manufacturing technology to the known winding, but its use, for example, in asynchronous machines with a squirrel-cage rotor, allows to reduce (1.24 times) the amplitudes of the higher harmonic fields of the gap, which leads to a decrease in additional losses in steel and magnetic noise, rotor overheating, and also reduces the inductive resistance of the scattering of the winding, increases the power factor and efficiency of the machine. The proposed winding can be used on the stator of asynchronous and synchronous machines with a pole of p≥2 an even number and the number of grooves Z = 27 • p / 2. Recommended for use in multi-speed blood pressure with short circuit rotor.
