RU2267205C2

RU2267205C2 - THREE-PHASE TWO-LAYER SPLIT (q=1,25) WINDING OF ELECTRIC MACHINES

Info

Publication number: RU2267205C2
Application number: RU2003134620/09A
Authority: RU
Inventors: Т.А. Ахунов (RU); Т.А. Ахунов; Л.Н. Макаров (RU); Л.Н. Макаров; В.И. Попов (RU); В.И. Попов; Ю.Н. Петров (RU); Ю.Н. Петров
Original assignee: Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН); Волжская государственная инженерно-педагогическая Академия - ВГИПА
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-12-27
Also published as: RU2003134620A

Abstract

FIELD: electric radio engineering and electric mechanical engineering, possible use in three-phase asynchronous and synchronous electric machines.

SUBSTANCE: three-phase two-layer split (q=1,25) winding is made 2p=8c-polar with grouping 2 1 1 1 in z=15c grooves of 12c coil groups with numbers 1Γ...12(c)Γ with concentric coils having average step by grooves y_c=2, integer value c=1,2,..., and 2w_c groove coils. In accordance to invention, in groups 1 Γ...4 Γ of first grouping two-coil group 1 Γ has coil steps y_gi=3,1 with coil numbers (1-x)w_c, and one-coil ones - y_g=2 with coil numbers (1+x)w_c, in group 3 Γ for w_c coils in remaining coils of groups, while said distribution of not even-coil coils is repeated in each following grouping, where x=0,44.

EFFECT: decreased differential dissipation σ_d of symmetric m'=3-zone split (q=z/3p=1,25) winding.

3 dwg

Description

Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре трехфазных асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).The invention relates to three-phase windings of electrical AC machines, can be used on a stator of three-phase asynchronous and synchronous machines, a phase rotor of asynchronous motors (HELL).

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные обмотки, выполняемые 2р-полюсными в z пазах из m'p катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками при их среднем шаге по пазам у_п≈z/2р и числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m' - число фазных зон на пару полюсов, равное m'=m=3-трехзонные, или m'=2m=6-шестизонные обмотки [Вольдек А.И. Электрические машины. -Л.: Энергия, 1978, с.392-393]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥4 создают гармонические МДС по ряду ν=m'k/d±1 [там же, с.450], в том числе и низшие (v<1) при значительном возрастании дифференциального рассеяния σ_д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или обратном (-) вращении.Loop double-layer symmetrical m = 3-phase windings are known, performed by 2-pole in z grooves from m'p coil groups with equal-step or concentric coils with their average step in grooves at _n ≈ z / 2p and the number of grooves per pole and phase q = z / m'p whole or fractional, where m 'is the number of phase zones per pair of poles, equal to m' = m = 3-three-zone, or m '= 2m = 6-six-zone windings [Voldek A.I. Electric cars. -L .: Energy, 1978, p. 392-393]. Fractional windings with q = z / m'p = N / d and d≥4 create harmonic MDS in the series ν = m'k / d ± 1 [ibid, p. 450], including the lowest ones (v <1 ) with a significant increase in differential scattering σ _d , where ± k is an integer giving the order of harmonic ν> 0 with its direct (+) or reverse (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=5/4=1,25 и d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 2 1 1 1 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. -М.,-Л.: ГЭИ, 1959, с.224], эквивалентной m'=6-зонной обмотке при q'=z/6p=q/2=0,625, d'=8 с группировкой 1 1 0 1 1 0 1 0, но проще ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.The invention aims to reduce differential scattering σ _d m '= 3-zone fractional (q = z / 3p = 5/4 = 1.25 and d = 4) windings with a grouping of coils in a series of 2 1 1 1 [Livshits-Garik M Windings of AC Machines / Transl. from English -M., - L .: SEI, 1959, p.224], equivalent to m '= 6-zone winding at q' = z / 6p = q / 2 = 0.625, d '= 8 with the group 1 1 0 1 1 0 1 0, but it is easier to manufacture due to half the number (3p) of coil groups.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для трехфазной дробной (q=1,25) обмотки с группировкой 2 1 1 1, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=15с пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам у_к=2, целом числе с=1, 2, ... и 2w_к витках паза:The solution of this problem is achieved by the fact that for a three-phase fractional (q = 1.25) winding with a grouping of 2 1 1 1, performed by a two-layer 2p = 8c-pole in z = 15c grooves from 12s of coil groups with numbers 1Г ... 12 (with ) D with concentric coils, with an average of the grooves in the step _k = 2, c = an integer 1, 2, ..., and 2w _{to the} slot turns:

в группах 1Г...4Г первой группировки двухкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=3, 1 с числами витков по (1-x)w_к, а однокатушечные - у_п=2 с числом витков (1+х)w_к в группе 3Г при w_к витках в остальных катушках групп, причем указанное распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где х=0,44.Group 1D ... 4D first grouping dvuhkatushechnaya group 1D has steps coils _pi y = 3, with the numbers 1 turns on (1-x) w _k, a single coil - y _n 2 = the number of turns (1 + x) w _to in the 3G group with w _to turns in the remaining coils of the groups, and the indicated distribution of non-coils is repeated in each subsequent group, where x = 0.44.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (с=1), z=15 с номерами 1...15, 12с=12 катушечных группах с номерами 1Г...12Г (размечены группы 1Г, 4Г, 7Г, 10Г первой фазы), чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С верхнего и X, Y, Z нижнего слоев, где зачерненные пазы содержат (2-x)w_к витков, а на фиг.2 и 3 построены (по треугольной сетке) ее многоугольники МДС при х=0 (фиг.2) и х=0,5 (фиг.3). При с=2, 3,... обмотка имеет 2p=8c=16, 24,..., z=15c=30, 45, ... и развертка фиг.1 повторяется с=2, 3, ... раза. Обмотка при m'=3 зонах соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп фазы: 1Г, 4Г, 7Г, 10Г с началом фазы из начала 1Г в фазе I; 5Г, 8Г, 11Г, 2Г с началом из 5Г в фазе II; 9Г, 12Г, 3Г, 6Г с началом из 9Г в фазе III, а фазы могут сопрягаться звездой (Y) или треугольником (Δ).Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding at 2p = 8 (s = 1), z = 15 with numbers 1 ... 15, 12s = 12 coil groups with numbers 1G ... 12G (marked groups 1G, 4G, 7G, 10G of the first phase), by alternating phase zones in the sequence A-B-C of the upper and X, Y, Z lower layers, where the blackened grooves contain (2-x) w _k turns, and are constructed in FIGS. 2 and 3 (according to triangular grid) its MDS polygons at x = 0 (figure 2) and x = 0.5 (figure 3). With c = 2, 3, ... the winding has 2p = 8c = 16, 24, ..., z = 15c = 30, 45, ... and the sweep of Fig. 1 is repeated with = 2, 3, ... times. The winding at m '= 3 zones is connected in the usual way with sequentially-consistent inclusion of phase groups: 1G, 4G, 7G, 10G with the beginning of the phase from the beginning of 1G in phase I; 5G, 8G, 11G, 2G with the beginning of 5G in phase II; 9G, 12G, 3G, 6G with the beginning of 9G in phase III, and the phases can be conjugated by a star (Y) or a triangle (Δ).

Для обмотки фиг.1 при q=5/4=1,25 (N=5, d=4), у_пi=3, 1 для групп двухкатушечных, у_п=2 однокатушечных (у_к=2) обмоточный коэффициент К_об.о при равновитковых катушках (х=0) определяется по коэффициентам К_у=sin (90° у_к/τ_п) укорочения (при τ_п=z/2p=1,875 и у_к=2), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен К_об.о=К_уК_р=0,828507. При неравновитковых катушках к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп 1Г, 7Г, совпадающих с осью симметрии фазы: х(0,994522-0,587785-0,743145)=-x0,336408 при К_уi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,994522 (у_п=2) и 0,587785 (у_пi=3), 0,743145 (у_пi=1), тогда К_об=f(х) при K_об.oN=4,142535 равенFor the winding of Fig. 1 with q = _5/4 = 1.25 (N = 5, d = 4), for _pi = 3, 1 for groups of two-coil, for _n = 2 single-coil (for _k = 2) the winding coefficient K _{about .o} at ravnovitkovyh coils (x = 0) is determined from the coefficients K _y = sin (90 ° _{to the} y / τ _n) shortening (with τ _n = z / 2p = 1,875 and y _k = 2), the distribution of K _p = sin ( 60 °) / Nsin (60 ° / N) and is equal to K _vol.o = K _at K _p = 0.828507. When neravnovitkovyh coils By _ob.o added to the value dependent on the exponent x neravnovitkovosti groups 1G, 7G, coincident with the axis of symmetry of the phases of: x (0,994522-0,587785-0,743145) = - x0,336408 when K = _yi sin (90 ° for _pi / τ _p ) = 0.994522 (for _p = 2) and 0.587785 (for _pi = 3), 0.743145 (for _pi = 1), then K _rev = f (x) for K _rev.o N = 4.142535 is

Из многоугольников МДС фиг.2 и 3 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y) определяется по соотношениямFrom the MDS polygons of FIGS. 2 and 3 (in the center, the unit vectors of currents of phase zones A-Z-B-X-C-Y are shown) is determined by the relations

R_о=zK_об/рπ (2)

R _o = zK _r / pπ (2)

коэффициент дифференциального рассеяния

, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу ее МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N пазовых точек, R_o - радиус окружности для гармонической ν=1 [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55]:differential scattering coefficient

, characterizing the quality of the winding in the harmonic composition of its MDS, where R ² _d is the square of the average radius j = 1 ... N of the groove points, R _o is the radius of the circle for the harmonic ν = 1 [Popov V.I. Determination and optimization of the parameters of three-phase windings along the MDS polygons // Electricity, 1997, No. 9, p. 53-55]:

тогда по (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,44, соответствующее σ_д%мин: при x_опт=0,44-z_э=3(N-x)=3·4,56=13,68 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, K_об=0,87599, R² _д=6,0288/5, R_o=z_эК_об/pπ=13,68·0,87599/4π и σ_д%мин=32,59, а при х=0-σ_д%=63,59, т.е. σ_д% при х_опт=0,44 снижается в 63,59/32,59=1,95 раза; с учетом повышения К_об ее эффективность равна К_эф=(0,87599/0,82851)(63,59/32,59)(z_э/z)=1,88.then, according to (1) - (3), from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.44 corresponding to σ _{d% min is} calculated: for x _opt = 0.44-z _e = 3 (Nx) = 3 · 4.56 = 13.68 - the equivalent number of completely filled grooves, K _rev = 0.87599, R ² _d = 6.0288 / 5, R _o = z _e K _rev / pπ = 13.68 0.87599 / 4π and σ _{d% min} = 32.59, and at x = 0-σ _d% = 63.59, i.e. σ _d% at x _opt = 0.44 decreases by 63.59 / 32.59 = 1.95 times; taking into account the increase in K _about its effectiveness is equal to K _eff = (0.87599 / 0.82851) (63.59 / 32.59) (z _e / z) = 1.88.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2p=8, z=15, 6p=24 группах, q=z/6p=0,625, у_п=2 соответствуют параметры K_об=0,9514, σ_д%=39,56, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,44 превосходит ее в 39,56/32,59=1,21 раза.Note that m '= 6-zone winding with 2p = 8, z = 15, 6p = 24 groups, q = z / 6p = 0.625, for _n = 2, the parameters K _ob = 0.9514, σ _d% = 39 , 56, i.e. the winding of figure 1 with x _opt = 0.44 exceeds it by 39.56 / 32.59 = 1.21 times.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,88 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в технологичности изготовления из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп и превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,21 раза.Thus, the proposed m ′ = 3-zone winding is characterized by an increased K _rev , a decreased σ _d% and more efficient K _eff = 1.88 times in comparison with an equal-turn winding; it is simpler than the m '= 6-zone winding in manufacturability due to half the number (3p) of coil groups and exceeds its differential scattering by 1.21 times.

Claims

Three-phase two-layer fractional (q = 1.25) winding of electric machines, made 2p = 8s-pole with grouping 2 1 1 1 in z = 15c grooves of 12s coil groups with numbers 1G ... 12 (s) G, with concentric coils with their average step in grooves at _k = 2, the total number c = 1, 2, ... and 2w _{to the} grooves of the groove, characterized in that in groups 1G ... 4G of the first group, the two-coil group 1G has coil steps at _pi = 3, with the numbers 1 turns on (1-x) w _k, a single coil - y _n 2 = the number of turns (1 + x) w _k in 3G group when w _to coils in the remaining groups of coils, wherein said distribution neravnovitkovy coils is repeated in each successive grouping, where x = 0.44.