RU2267208C2

RU2267208C2 - THREE-PHASE TWO-LAYER SPLIT (q=3,25) WINDING OF ELECTRIC MACHINES

Info

Publication number: RU2267208C2
Application number: RU2003134890/09A
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: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-12-27
Also published as: RU2003134890A

Abstract

FIELD: electric engineering and electro-mechanical industry, can be implemented in three-phase asynchronous and synchronous electric machines.

SUBSTANCE: three-phase two-layer split (q=3,25) winding of electric machines is made with grouping 4 3 3 3 2p=8c-polar in z=39c grooves of 12c coil groups with numbers 1Γ...12(c)Γ with concentric coils with their average step of grooves y_c = 5, integer number c = 1, 2, ..., 2w_c coils of each groove. Also, in accordance to invention, in groups 1Γ...4Γ of first group four-coil group 1Γ has coil steps y_πi = 8,6,4,2 with coil numbers (1-x)w_c,w_c,w_c,(1-x)w_c, and three-coil - y_π = 7,5,3 with coil numbers w_c, (1+x)w_c, w_c in group 3Γ with w_c coils in remaining coils of groups, while said distribution of not even-coiled coils is repeated in each following group, where x=0,47.

EFFECT: decreased differential dissipation σ_d of m' = three-zone split (q=z/3p=3,25) 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 (ν<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, S. 392-393]. Fractional windings with q = z / m'p = N / d and d≥4 create harmonic MDSs in the series ν = m'k / d ± 1 [ibid, p. 450], including the lowest ones (ν <1 ) with a significant increase in differential scattering σ _d , where ± k is an integer giving the order of the harmonic ν> 0 when it is forward (+), or reverse (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д m'=3-зонной дробной (q=z/3p=13/4=3,25, d=4) обмотки с группировкой катушек по ряду 4 3 3 3 [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=1,625, d'=8 с группировкой 2 2 1 2 2 1 2 1 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 = 13/4 = 3.25, d = 4) windings with a grouping of coils in a series of 4 3 3 3 [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 = 1.625, d '= 8 with the grouping 2 2 1 2 2 1 2 1 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=3,25) обмотки с группировкой 4 3 3 3, выполняемой двухслойной 2р=8с-полюсной в z=39с, пазах из 12с катушечных групп с номерами 1Г...12(с)Г с концентрическими катушками при среднем их шаге по пазам y_k=5, 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 = 3.25) winding with a grouping of 4 3 3 3, performed by a two-layer 2p = 8s-pole in z = 39s, grooves from 12s of coil groups with numbers 1Г ... 12 ( c) D with concentric coils with an average step along the grooves y _k = 5, the whole number c = 1, 2, ... and 2w _{to the} grooves of the groove:

в группах 1Г...4Г первой группировки четырехкатушечная группа 1Г имеет шаги катушек у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, w_к, w_к, (1-х)w_к, а трехкатушечные - у'_пi=7, 5, 3 с числами витков w_к, (1+x)w_к, 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=0,47.in groups 1G ... 4G of the first grouping, the four-coil group 1G has coil steps at _pi = 8, 6, 4, 2 with the numbers of turns (1-x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k , and three-coil ones - y ' _pi = 7, 5, 3 with the number of turns w _k , (1 + x) w _k , w _k in the 3G group with w _k turns in the other coils of the groups, and the indicated distribution of unequal coils is repeated in each subsequent group where x = 0.47.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при 2р=8 (c=1), z=39 с номерами 1...39, 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 2р=-8с=16, 24,..., z=39с=78, 117, ... 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 (c = 1), z = 39 with numbers 1 ... 39, 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 _{to the} turns, and are constructed in FIGS. 2 and 3 ( triangular grid) its MDS polygons at x = 0 (Fig.2) and x = 0.5 (Fig.3). With c = 2, 3, ... the winding has 2p = -8c = 16, 24, ..., z = 39c = 78, 117, ... 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=13/4=3,25 (N=13, d=4), у_пi=8, 6, 4, 2 для четырехкатушечных групп, у_п=7, 5, 3 трехкатушечных (у_к=5) 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=4,875 и у_п=5), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) и равен К_об.о=К_уК_р=0,827217. При неравновитковых катушках к К_об.о добавляется значение, зависимое от показателя неравновитковости х групп 1Г, 7Г, совпадающих с осью симметрии фазы: х(0,999189-0,534466-0,600742)=-х0,13602 при K_уi=sin(90°у_пi/τ_п)=0,999189 (у'_пi=5) и 0,534466 (у_пi=8), 0,600742 (у_пi=2), тогда К_об при K_об.oN=10,753821:For the winding of Fig. 1, with q = _13/4 = 3.25 (N = 13, d = 4), for _pi = 8, 6, 4, 2 for four-coil groups, for _n = 7, 5, 3 three-coil groups (for _k = 5), the winding factor K _ob.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 = 4,875 and _f = 5 ), the distribution of K _p = sin (60 °) / Nsin (60 ° / N) and is equal to K _vol.o = K _at K _p = 0.827217. 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 (0,999189-0,534466-0,600742) = - K h0,13602 with _yi = sin (90 ° at _pi / τ _p ) = 0.999189 (at ' _pi = 5) and 0.534466 (at _pi = 8), 0.600742 (at _pi = 2), then K _rev at K _rev.o N = 10.753821:

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

коэффициент дифференциального рассеяния σ_д, 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 σ _d characterizing the quality of the winding by 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 harmonic ν = 1 [Popov V. Determination and optimization of parameters of three-phase windings along MDS polygons // Electricity, 1997, No. 9; p. 53-55}:

тогда по (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное х_опт=0,47, соответствующее σ_д%мин: при х_отп=0,47-z_э=3(N-x)=3·12,53=37,59 - эквивалентное число полностью заполненных пазов, К_об=0,853144, R² _д=88,7971/13, R_о=z_эК_об/рπ=37,59·0,853144/4π и σ_д%мин=4,88, а при х=0-σ_д%=9,71, т.е. σ_д% при х_опт=0,47 снижается в 9,71/4,88=1,99 раза; с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,85314/0,82722)(9,71/4,88)(z_э/z)=1,98.then from (1) - (3) from the condition d (σ _d) / d (x) = 0 is calculated optimal x _opt = 0.47, corresponding to σ _{d% m:} _TNA for x = 0,47-z = _e 3 (Nx) = 3 · 12.53 = 37.59 - the equivalent number of completely filled grooves, K _r = 0.853144, R ² _d = 88.7971 / 13, R _o = z _e K _r / pπ = 37.59 · 0.853144 / 4π and σ _{d% min} = 4.88, and at x = 0-σ _d% = 9.71, i.e. σ _d% at x _opt = 0.47 decreases by 9.71 / 4.88 = 1.99 times; taking into account the increase in K _about its effectiveness is equal to K _eff = (0.85314 / 0.82722) (9.71 / 4.88) (z _e / z) = 1.98.

Отметим, что m'=6-зонной обмотке при 2p=8, z=39, 6р=24 группах, q=z/6p=1,625, у_п=4 соответствуют параметры К_об=0,9175 и σ_д%=5,31, т.е. обмотка по фиг.1 при х_опт=0,47 превосходит ее в 5,31/4,88=1,09 раза.Note that m '= 6-zone winding at 2p = 8, z = 39, 6p = 24 groups, q = z / 6p = 1,625, for _n = 4, the parameters K _ob = 0.9175 and σ _d% = 5 correspond , 31, i.e. the winding of figure 1 with x _opt = 0.47 exceeds it by 5.31 / 4.88 = 1.09 times.

Таким образом, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуются повышенным К_об, пониженным σ_д% и эффективнее в К_эф=1,98 раза в сравнении с равновитковой; она проще m'=6-зонной обмотки в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп и превосходит ее по дифференциальному рассеянию в 1,09 раза.Thus, the proposed m '= 3-zone winding is characterized by an increased K _rev , decreased σ _d% and more efficient K _eff = 1.98 times in comparison with an equal-turn winding; it is simpler than the m '= 6-zone winding in manufacture because of the half as many (3p) coil groups and exceeds it by differential scattering by 1.09 times.

Claims

Three-phase two-layer fractional (q = 3.25) winding of electric machines, made 2p = 8s - pole with grouping 4 3 3 3 in z = 39s grooves of 12 from the coil groups with numbers 1Г ... 12 (с) Г, with concentric coils with an average of the grooves at step _k = 5, c = an integer 1, 2, ..., and w 2 _{to the} groove windings, characterized in that the group 1D ... 4D first grouping chetyrehkatushechnaya group 1D has coils at steps _ni = 8, 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k , and three-coil ones at _n = 7, 5, 3 with the number of turns w _k , (i + x) w _a, w _k in group when w 3G coils _to coils in the remaining groups, said e distribution neravnovitkovyh coils is repeated in each successive grouping, where x = 0.47.