RU2324277C2

RU2324277C2 - THREE-PHASE DOUBLE-LAYERED ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=132·c SLOTS WITH 2p=26·c POLES (q=44/13)

Info

Publication number: RU2324277C2
Application number: RU2004133296/09A
Authority: RU
Inventors: Турсун Абдалимович Ахунов (RU); Турсун Абдалимович Ахунов; Лев Николаевич Макаров (RU); Лев Николаевич Макаров; Виктор Иванович Попов (RU); Виктор Иванович Попов; Юрий Николаевич Петров (RU); Юрий Николаевич Петров
Original assignee: Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод-ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН); Волжская государственная инженерно-педагогическая Академия-ВГИПА
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2008-05-10
Also published as: RU2004133296A

Abstract

FIELD: electric machinery industry.

SUBSTANCE: three-phase double-layered electric machine winding in z=132·c slots with 2р=26·c poles with number of slots per pole and phase q=z/3p=44/13 is composed of 3р·c coil groups with numbers from 1G to 39G·c and coil grouping as 4343343433433 sequence repeated 3·c times: In the first 1G...13G grouping four-coil groups have slot pitches of y_si=8, 6, 4, 2 with turn numbers of (l-x)w_K, w_K, w_K, (I-x)w_K, and three-coil groups have у'_si=7, 5, 3 with w_K, (l+x) w_K, w_K turns at х = 0.38, where c=1, 2, 3...; 2w_K is the number of those slots that are completely filled with winding. This distribution of coils with different number of turns is repeated in every next grouping.

EFFECT: lowering of differential scattering factor σ_d of asymmetric m'=3-zone fractional-slot (q=44/13) lap winding of electric machinery.

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 y_K≈τ_п=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p целом или дробном, где m'=2m=6 или m'=m=3 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥2 не кратных m=3 создают при симметричном синусоидальном токе гармонические МДС по ряду ν=km'/d±1 [там же, с.450], в том числе низшие (ν<1) при возрастании дифференциального рассеяния σ_д, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической ν>0 при ее прямом (+) или встречном (-) вращении.Known loop two-layer symmetrical m = 3-phase, 2p-pole windings, made in z grooves from m'p coil groups with coils of equal steps or concentric with an average pitch of grooves y _K ≈τ _p = z / 2p, the number of grooves per pole and phase q = z / m'p whole or fractional, where m '= 2m = 6 or m' = m = 3 is the number of phase zones per pair of poles [Voldek A.I. Electric cars. L .: Energy, 1978, S. 392-394]. Fractional windings with q = z / m'p = N / d and d≥2 not multiple of m = 3 create, with a symmetric sinusoidal current, harmonic MDSs in the series ν = km '/ d ± 1 [ibid, p. 450], including the lowest (ν <1) with increasing differential scattering σ _d , where ± k is an integer giving the order of the harmonic ν> 0 when it is forward (+) or counter (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной двухслойной обмотки в z=132·c пазах при 2p=26·с, выполняемой с q=z/3р=44/13 (N=44, d=13) из 3р·с катушечных групп с группировкой катушек по ряду 4343343433433 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/ Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемому 3·с раза.The invention aims to reduce the differential scattering m '= 3-zone two-layer winding in z = 132 · c grooves at 2p = 26 · s, performed with q = z / 3p = 44/13 (N = 44, d = 13) from 3p · with coil groups with a group of coils in a series of 4343343433433 [Livshits-Garik M. Windings of AC machines / Trans. from English L .: SEI, 1959, p.225], repeated 3 · s times.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=132·с пазах при 2p=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=44/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с и группировкой катушек по ряду 4343343433433, повторяемому 3·с раз:The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 132 · with grooves at 2p = 26 · with poles with the number of grooves per pole and phase q = 44/13, made of 3r · s coil groups with the numbers 1G ... 39G · s and the grouping of coils in a series of 4343343433433, repeated 3 · s times:

в первой группировке 1Г...13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные - у'_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w_к витками при значении х=0,38, где c=1, 2, 3,...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой, и такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке.in the first grouping 1G ... 13G the four-coil groups have grooves in grooves at _pi = 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 - y ' _pi = 7, 5, 3 with w _k , (1 + x) w _k , w _k turns at a value of x = 0.38, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding, and this distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping.

Па фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=132 с группами 1Г...39Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=44 пазов с номерами 1...44 (снизу) и чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-2x) пазах, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 37Г группировки; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении в фазах групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г... в фазе I, 14Г+(3к)Г=14Г, 17Г, 20Г,... в фазе II, 27Г+(3к)Г=27Г, 30Г, 33Г,... в фазе III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ. При, например с=2, обмотка выполняется в z=264 пазах из 78 групп для 2p=52 полюсов.Pa figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and z = 132 with groups 1G ... 39G (numbered above) for z '= z / 3 = 44 grooves with numbers 1 ... 44 (bottom) and alternating phase zones in the sequence ABC and XYZ in the upper and lower layer, where the blackened grooves are incomplete with equivalent z _e = 3 (N-2x) grooves completely filled with a winding; figure 2 shows a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones And relative to the axis of symmetry 37G groups; Figures 3 and 4 along a triangular grid with its side per unit length are constructed polygons of the MDS winding of figure 1 at x = 0 (Fig. 3) and x = 0.5 (Fig. 4). Such an m '= 3-zone winding is connected in the usual way with series-consonant inclusion in the phases of groups 1Г + (3к) Г = 1Г, 4Г, 7Г ... in phase I, 14Г + (3к) Г = 14Г, 17Г, 20Г , ... in phase II, 27Г + (3к) Г = 27Г, 30Г, 33Г, ... in phase III, and the phases can be conjugated in Y or Δ. With, for example, c = 2, the winding is performed in z = 264 grooves from 78 groups for 2p = 52 poles.

Для равповитковой (х=0) обмотки обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения K_y=sin(90°y_к/τ_п) при у_к=5, τ_п=z/2p=66/13, распределения К_р=sin(60°)/Nsin(60°/N) равен К_обо=К_уК_р=0,82684, а при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=30°/11: -x(0,618159+0,580057)(1+2cosα_п+2cos2α_п)=-x5,97751 для 37Г+1Г+34Г+16Г+19Г, +2x0,99972(cos0,5α_п+cos1,5α_п+cos2,5α_п+cos3,5α_п)= +x7,95025 для 4Г+31Г+7Г+28Г+10Г+25Г+13Г+22Г при K_уi=0,618159 (y_пi=8), 0,580057 (у_пi=2), 0,999772 (y'_пi=5) и К_обN=36,38084, ∑x=+1,97274, тогдаFor a turn-wrap (x = 0) winding, the winding coefficient K _ob for shortening coefficients K _y = sin (90 ° y _k / τ _p ) for y _k = 5, τ _p = z / 2p = 66/13, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin (60 ° / N) is equal to K _ob = K _y K _p = 0.82684, and at x ≠ 0 to K _{ob is} added the value of the non-uniformity of the coils, determined according to figure 2 at α _n = 360 ° / z = 30 ° / 11: -x (0.618159 + 0.580057) (1 + 2cosα _n + 2cos2α _n ) = - x5.97751 for 37Г + 1Г + 34Г + 16Г + 19Г, + 2x0.99972 (cos0, 5α _n + cos1,5α _n + cos2,5α _n + cos3,5α _n) = + x7,95025 to 4D + 31G + 28g + 7D + 10D + 13D + 25G + 22g when K _yi = 0,618159 (y _pi = 8), 0.580057 (for _pi = 2), 0.999772 (y ' _pi = 5) and K _about N = 36.38084, ∑x = + 1.97274, then

Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон) по треугольной сетке и соотношениям [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС//Электричество, 1997, №9, с.53-55].Of the polygons of the MDS of Figs. 3 and 4 (in the center, the unit vectors of the currents of the phase zones are shown) according to a triangular grid and relations [Popov V.I. 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=44 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 = 44 groove points, R _o and K _rev are for harmonic ν = 1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(x)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,38, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8587, R² _д=341,9328/44, R_o=129,72·0,8587/13π, σ_д%мин=4,47 для z_э=3(N-2x)=3·43,24=129,72, а при х=0-σ_д%=9,47, т.e. σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 9,47/4,47=2,12 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/13, a с учетом изменений К_об и z_э ее эффективность равна K_эф=(0,8587/0,82684)(9,47/4,47)z_э/z=2,17 в сравнении с равновитковой (х=0) обмоткой, но сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2p=26, z=132, q=z/6p=22/13, у_к=4, К_об=0,9025, σ_д%=5,24, предлагаемая m'=3-зонная обмотка характеризуется пониженным σ_д% в 5,24/4,47=1,17 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.38 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.8587, R ² _d = 341, 9328/44, R _o = 129.72 · 0.8587 / 13π, σ _{d% min} = 4.47 for z _e = 3 (N-2x) = 3 · 43.24 = 129.72, and at x = 0-σ _d% = 9.47, i.e. σ _{d% of the} winding of FIG. 1 decreases by 9.47 / 4.47 = 2.12 times due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/13, and taking into account changes in K _rev and z _e its efficiency is K _eff = ( 0.8587 / 0.82684) (9.47 / 4.47) z _e / z = 2.17 in comparison with an equal-turn (x = 0) winding, but compared with m '= 6-zone winding at 2p = 26 , z = 132, q = z / 6p = 22/13, for _k = 4, K _rev = 0.9025, σ _d% = 5.24, the proposed m '= 3-zone winding is characterized by a lower σ _d% in 5 , 24 / 4.47 = 1.17 times and much easier to manufacture due to half the number (3p) of coil groups.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических полей, улучшать вибро-акустические характеристики, повышать КПД и cosφ₁, перегрузочную способность машины, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.The application of the proposed winding on the stator HELL allows you to reduce additional losses in steel and asynchronous moments from harmonic fields, improve vibro-acoustic characteristics, increase efficiency and cosφ ₁ , the overload capacity of the machine, and in synchronous generators improves the shape of the output voltage curve.

Claims

Three-phase two-layer electromachine winding in z = 132 · c grooves at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 44/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · s and the grouping of coils in a series of 4 3 4 3 3 4 3 4 3 3 4 3 3 repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G four-coil groups have coil steps in grooves y _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 y ' _pi = 7, 5, 3 with w _k , (1 + x) w _to , w _to turns at a value of x = 0.38, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding, and this distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping.