RU2311713C2

RU2311713C2 - Three-phase double-layer loop winding placed in 78 slots, 2p = 34 poles

Info

Publication number: RU2311713C2
Application number: RU2005102242/09A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Попов (RU); Виктор Иванович Попов; Юрий Николаевич Петров (RU); Юрий Николаевич Петров
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2007-11-27

Abstract

FIELD: electrical and electromechanical engineering; stators of induction and synchronous machines, induction-motor wound rotors.

SUBSTANCE: proposed double-layer, fractional-pitch loop winding placed in z = 78 slots with 2p = 34 poles, m' = 3 bands, with slots per pole per phase q = z/3p = 26/17 has 3p = 51 coil groups numbered 1G through 51G, coils being grouped in row 22121212121212121 repeated three times. Coil slot pitch y_m = 3, 1 with turn number w_c, (1 - x) w_c groups for concentric double-coil groups and y_p = 2w_c with turn number (1 + x) w_c for single-coil groups, where 2w_c is turn number in slot completely filled with winding at optimal value of x, x_opt = 0.59.

EFFECT: minimized differential dissipation percentage.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре 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 asynchronous and synchronous machines, a phase rotor of asynchronous motors (HELL).

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные, 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m'p катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам у_к≈τ_п=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m'=m=3 или m'=2m=6 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные симметричные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥2, не кратных m=3, создают при синусоидальном токе гармонические МДС по ряду ν=cm'd±1 [там же, с.450], в том числе субгармонические (ν<1) при возрастании дифференциального рассеяния σ_д% где ±с - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.Loop double-layer symmetrical m = 3-phase, 2p-pole windings are known, performed in z grooves from m'p coil groups with coils of equal steps or concentric with an average pitch of grooves y _to ≈τ _p = z / 2p, the number of grooves per pole and phase q = z / m'p whole or fractional, where m '= m = 3 or m' = 2m = 6 is the number of phase zones per pair of poles [Voldek A.I. Electric cars. L .: Energy, 1978, S. 392-394]. Fractional symmetrical windings at q = z / m'p = N / d and d≥2, not multiple of m = 3, create harmonic MDSs at a sinusoidal current in the series ν = cm'd ± 1 [ibid, p. 450], including subharmonic (ν <1) with increasing differential scattering σ _d% where ± c is an integer giving the order of harmonic ν> 0 when it is forward (+) or counter (-) rotated.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния σ_д% и его минимизация для m=3-фазной обмотки в z=78 пазах и 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной дробной при q=z/3p=26/17 с группировкой катушек по ряду [Лившиц-Гарик. М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.226] 22121212121212121, повторяемому три раза.The invention aims to reduce the differential scattering σ _d% and its minimization for m = 3-phase winding in z = 78 grooves and 2p = 34 poles, performed m '= 3-zone fractional at q = z / 3p = 26/17 s grouping coils in a row [Livshits-Garik. M. Windings of AC machines / Per. from English L .: SEI, 1959, p.226] 2212121212121212121, repeated three times.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной m=3-фазной обмотки при z=78 пазах, 2р=34 полюсах, выполняемой m'=3-зонной с числом пазов на полюс и фазу q=26/17 из 3р=51 катушечных групп с номерами 1Г...51Г и группировкой катушек по ряду 22121212121212121, повторяемому три раза:The solution of this problem is achieved by the fact that for a two-layer m = 3-phase winding with z = 78 grooves, 2p = 34 poles, m '= 3-zone with the number of grooves per pole and a phase q = 26/17 of 3p = 51 coils groups with numbers 1G ... 51G and the grouping of coils in a row 22121212121212121, repeated three times:

катушки имеют шаги по пазам у_пi=3,1 с числами витков w_к, (1-х)w_к для двухкатушечных концентрических групп и у_п=2с (1+x)w_к для однокатушечных, где 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении х, равном x=x_опт=0,59.the coils have _groove steps at _pi = 3.1 with the number of turns w _k , (1-x) w _k for double-coil concentric groups and at _n = 2s (1 + x) w _k for single-coil, where 2w _k is the number of turns of grooves completely filled with a winding at an optimal value of x equal to x = x _opt = 0.59.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при m'=3 для z'=z/3=26 пазов с номерами 1...26 снизу и р=17 групп с номерами 1Г...17Г сверху, фазными зонами А-В-С, X-Y-Z в верхнем, нижнем слоях, где зачерненные пазы содержат по (2-х)w_к витков при 2w_к витках в остальных пазах и эквивалентном числе z_э=3(N-x) пазов, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 построена диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии в 10Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в 0,5 единиц длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 для х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4).Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding at m '= 3 for z' = z / 3 = 26 grooves with numbers 1 ... 26 from the bottom and p = 17 groups with numbers 1G ... 17G from above, phase zones A -B-C, XYZ in the upper, lower layers, where the blackened grooves contain (2) w _to turns at 2w _to turns in the remaining grooves and the equivalent number of z _e = 3 (Nx) grooves, completely filled with a winding; figure 2 is a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones A relative to the axis of symmetry in 10G; in figure 3, 4 on a triangular grid with its side of 0.5 units of length, the polygons of the MDS winding in figure 1 for x = 0 (figure 3) and x = 0.5 (figure 4) are built.

Обмотка по фиг.1 с группами 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г, ... в фазе I; 18Г+(3к)Г=18Г, 21Г, 24Г, ... в фазе II; 35Г+(3к)Г=35Г, 38Г, 41Г, ... в фазе III соединяется обычным образом при последовательно согласном включении групп фаз; фазы (с началами из 1Г, 18Г, 25Г) могут сопрягаться в Y или в Δ. Группам 1Г...17Г первой группировки соответствуют группы зон А всей обмотки, чередующиеся с интервалом в р+1=18 групп, начиная с 1Г, и полученная таким образом нумерация показана сверху на фиг.1 и соответствует фиг.2.The winding of FIG. 1 with groups 1G + (3k) G = 1G, 4G, 7G, ... in phase I; 18Г + (3к) Г = 18Г, 21Г, 24Г, ... in phase II; 35Г + (3к) Г = 35Г, 38Г, 41Г, ... in phase III it is connected in the usual way with successively consonant inclusion of phase groups; phases (with beginnings from 1G, 18G, 25G) can mate in Y or in Δ. Groups 1G ... 17G of the first group correspond to the groups of zones A of the entire winding, alternating with an interval of p + 1 = 18 groups, starting from 1G, and the numbering thus obtained is shown above in Fig. 1 and corresponds to Fig. 2.

Для обмотки по фиг.1 при x=0, у_п=2, τ_п=z/2p=39/17, N=26 обмоточный коэффициент по коэффициентам укорочения К_уi=sin(90°У_пi/τ_п), распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен K_обо=K_уK_р=0,8105, а при х≠0 к K_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по диаграмме фиг.2 при угле сдвига пазов α_п=360°/z=60°/13 и равное Σх=х2,1365 при K_обоN=21,0730, тогдаFor the winding of FIG. 1, at x = 0, y _n = 2, τ _n = z / 2p = _39/17 , N = 26 winding coefficient for shortening coefficients K _yi = sin (90 ° Y _pi / τ _n ), distribution K _p = sin (60 °) / Nsin (60 ° / N) is equal to _about K = K _y K _p = 0.8105, and when x ≠ 0 is added to the value of K _{is about} neravnovitkovosti coils defined by the diagram at the angle 2 _n shift slots α = 360 ° / z = 60 ° / 13 = Σh and equal h2,1365 at _about K N = 21,0730, then

Из фиг.3 и 4 (с единичными векторами токов фазных зон в центре) по соотношениям [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55]From figure 3 and 4 (with unit vectors of currents of phase zones in the center) according to the ratios [V. Popov Determination and optimization of the parameters of three-phase windings according to their polygons MDS // Electricity, 1997, No. 9, p.53-55]

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N=26 пазовых точек, R_o и К_об - для гармонической ν=1:the differential scattering coefficient σ _d% is determined, which characterizes the quality of the winding according to the harmonic composition of the MDS, where R ² _d is the square of the average radius j = 1 ... N = 26 groove points, R _o and K _rev are for harmonic ν = 1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=(-20+50х)(21,0730+х2,1365)-2х2,1365(53-20x+25x²)=0 вычисляется оптимальное значение х_опт=0,59, соответствующее σ_д%мин, при котором: К_об=0,8789, R² _д=49,9025/26, R_o=76,23·0,8789/17π и σ_д%мин=21,95 для z_э=3(N-х)=76,23, а при х=0-σ_д%=45,48, т.е. она имеет высокую эффективность К_эф=(0,8789/0,8105)(45,48/21,95)z_э/z=2,20 в сравнении с равновитковой (х=0) m'=3-зонной обмоткой.By (1) - (3), from the condition d (σ _d ) / d (x) = (- 20 + 50x) (21.0730 + x2.1365) -2x2.1365 (53-20x + 25x ² ) = 0 the optimal value x _opt = 0.59 is calculated, corresponding to σ _{d% min} , at which: K _r = 0.8789, R ² _d = 49.9025 / 26, R _o = 76.23 · 0.8789 / 17π and σ _{d% min} = 21.95 for z _e = 3 (N-x) = 76.23, and at x = 0-σ _d% = 45.48, i.e. it has high efficiency K _eff = (0.8789 / 0.8105) (45.48 / 21.95) z _e / z = 2.20 in comparison with an equal-turn (x = 0) m '= 3-zone winding.

По сравнению с m'=6-зонной равновитковой обмоткой при z=78, 2p=34, q=z/6p=13/17<1, у_п=2 предлагаемая m'=3-зонная обмотка имеет значительно меньшее σ_д% (из-за устранения из МДС субгармонической ν=1/17) и технологичнее ее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.Compared with m '= 6-zone equiturn winding at z = 78, 2p = 34, q = z / 6p = 13/17 <1, for _n = 2, the proposed m' = 3-zone winding has significantly less σ _d% (due to the elimination of the subharmonic ν = 1/17 from the MDS) and is more technologically advanced in its manufacture because of the half as many (3p) coil groups.

Применение предлагаемой обмотки с оптимизированными параметрами на статоре АД с короткозамкнутым ротором позволяет снижать добавочные потери в стали и электрические ротора, моменты от гармонических полей, улучшать виброакустические характеристики, повышать значения кпд, cosφ₁, пускового М_п и максимального М_м моментов АД, а в синхронных маломощных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.The use of the proposed winding with optimized parameters on a HF stator with a squirrel-cage rotor allows to reduce additional losses in steel and electric rotors, moments from harmonic fields, improve vibration-acoustic characteristics, increase the efficiency, cosφ ₁ , starting M _p and maximum M _m HELL moments, and in synchronous low-power generators improves the shape of the output voltage curve.

Claims

Two-layer loop m = 3-phase winding of electric machines in z = 78 grooves, 2p = 34 poles, performed by the m'3-zone with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 26/17 out of 3p = 51 coil groups with numbers 1G ... 51G and the grouping of coils in a series of 2212121212121212121, repeated three times, characterized in that the coils have steps along the grooves U _pi = 3.1 with the number of turns w _k , (1-x) \ w _k (for groups of two-coil concentric and y _n = 2 s (1 + x) w _k for single-coil, where 2w _k is the number of turns of grooves completely filled with a winding at an optimal value of x equal to x = x _opt = 0.59.