RU2335065C2

RU2335065C2 - ELECTRIC MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING IN z=111·c SLOTS AT 2p=22·c AND 2p=26·c POLES

Info

Publication number: RU2335065C2
Application number: RU2004133225/09A
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: 2008-09-27
Also published as: RU2004133225A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and aims at reducing differential dissipation factor σ_dof the electric machine symmetric divided loop with m'=3-section furnished with 2p=16·c poles (q=37/11 and q=37/13). For this, the three-phase machine winding at z=111c slots is composed as follows, i.e. 1) at 2p=22·c poles with the number of slots per a phase and pole q=z/3p=37/11 it is made up of 3p·c coil groups with the numbers from 1"Г" to 33"Г"·c and the coil group in the series 43433433433 repeated 3·c times. In the first group 1"Г"...11"Г" the four-coil windings feature the coil pitch over the slots y_si=8, 6, 4, 2 with (1-x)w_c, w_c, w_c, (1-x)w_c turns, while the three-coil ones feature y'_si=7, 5, 3 with w_c, (1+x)w_c, w_c turns at x=0.38; 2) at 2p=26·c poles with the number of slots per a pole and phase q=z/3p=37/13 are made up of 3p c coil groups with the numbers from 1"Г" to 39"Г"·c and the coil group and in the series 3333332333332 repeated 3 c times in the first group 1"Г"...13"Г", the three-coil groups feature the coil pitch over the slots y_si=6, 4, 2 with w_c, w_c, (1-x)w_c turns in 1"Г", 6"Г", 8"Г", 12"Г" and w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 3"Г", 4"Г", 10"Г", y_si=4, 4, 4 with (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c in 2"Г", 9"Г" and w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 5"Г", 11"Г", and, the two-coil groups feature y'_si=5, 3·with (1+x)w_c, (1+x)w_c turns at x=0.54. The aforesaid distributions of coils with unequal number of turns are repeated in every following group, where c=1, 2, 3...; 2w_c is a number of slot turns filled completely with the winding.

EFFECT: reducing winding differential dissipation factor.

2 cl, 8 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 равно-шаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам у_к≈τ_п=z/2р, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p, 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 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 прямом (+) или встречном (-) вращении.Known loop two-layer symmetrical m = 3-phase, 2p-pole windings, performed in z grooves from m'p coil groups with coils equal-stepped 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, where m '= 2m = 6 or m' = m = 3 is the number of phase zones per pair of poles [A. Voldek Electric cars. L .: Energy, 1978, p. 392-394]. Fractional windings with q = z / m'p = N / d and d≥2 not multiple of m = 3 create harmonic MDS in the series ν = km '/ d ± 1 [ibid, p. 450], including the lower ν <1 with increasing differential scattering σ _d% , where ± k is an integer giving the order of harmonic ν> 0 for forward (+) or counter (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки в z=111с пазах при 2р=22·с и 2р=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=37/p (N=37) из 3р·с групп по известным группировкам [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока./Пер.с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225].The invention aims to reduce the differential scattering m '= 3-zone winding in z = 111 s grooves at 2p = 22 · s and 2p = 26 · s poles performed with q = z / 3p = 37 / p (N = 37) from 3p · s groups by known groups [Livshits-Garik M. Windings of AC machines. / Transl. From English. L .: SEI, 1959, p.225].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=111с пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=37/11, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с и группировкой катушек по ряду 4 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам У_пi=8, 6, 4, 2 с (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к витками, а трехкатушечные - у'_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w_к витками при значении х=0,38;The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 111 with grooves: 1) at 2p = 22 · with poles with the number of grooves per pole and phase q = 37/11, made of 3p · with coil groups with non-1G ... 33g · s and coils grouped by row 4 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 , repeated 3 times · s: the first grouping 1G ... 11D chetyrehkatushechnye groups have coils moves along the grooves have _pi = 8, 6, 4, 2 s (1-x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k turns, and three-coil - y ' _pi = 7, 5, 3 s w _k , (1 + x) w _to , w _to turns at a value of x = 0.38;

2) при 2p=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=37/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с и группировкой катушек по ряду 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 2, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...13Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=6, 4, 2 с w_к, w_к, (1-x)w_к витками в 1Г, 6Г, 8Г, 12Г и w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 3Г, 4Г, 10Г, у_пi=4, 4, 4 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, 9Г и w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 5Г, 11Г, а двухкатушечные - y'_пi=5, 3·с (1+x)w_к, (1+x)w_к витками при х=0,54. Указанные распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где c=1, 2, 3; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.2) at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = 37/13, made of 3p · s coil groups with numbers 1Г ... 39Г · s and grouping coils in a series 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 2 repeated 3 · s times: in the first group 1G ... 13G the three-coil groups have grooves in grooves at _pi = 6, 4, 2 with w _k , w _k , (1-x) w _k turns in 1G, 6G, 8G, 12G and w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 3G, 4G, 10G, for _pi = 4, 4, 4 s (1-x) w _k (1 + x) w _k, w _k in 2D, 9G and w _k (1 + x) w _k (1-x) w _k in 5G, 11D and dvuhkatushechnye - y _'pi = 5, 3 S (1 + x) w _k , (1 + x) w _k turns at x = 0.54. The indicated distributions of unequal coils are repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при c=1 и z=111 для 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=37 пазов с номерами 1...37 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности A-B-C, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-x) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 13Г; на фиг.3, 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). На фиг.3...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но для обмотки при 2р=26, оси симметрии в 10Г и z_э=3N. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, фиг.5 соединяются при последовательно-согласном включении групп зон А, В, С в фазах I, II, III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ. При, например с=2 - z=222.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding at c = 1 and z = 111 for 2p = 22 with groups 1G ... 33G (numbered above) for z '= z / 3 = 37 grooves with numbers 1 ... 37 below, by alternating phase zones in the sequence ABC, XYZ in the upper and lower layer, where the blackened grooves are incomplete when the equivalent z _e = 3 (Nx) completely filled grooves; figure 2 shows a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones And relative to the axis of symmetry 13G; figure 3, 4 on a triangular grid with its side per unit length constructed polygons of the MDS winding of figure 1 with x = 0 (figure 3) and x = 0.5 (figure 4). Figure 3 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but for winding at 2p = 26, the axis of symmetry is 10G and z _e = 3N. Such m ′ = 3-zone windings of FIG. 1, FIG. 5 are connected by sequentially switching on the groups of zones A, B, C in phases I, II, III, and the phases can be mated in Y or Δ. For, for example, c = 2 - z = 222.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения K_y=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=5, τ_п=z/2p=111/22, распределения K_p=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_уК_р=0,82702, а при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=120°/37: -x2(0,60595+0,583196)(cos0,5α_п+cos1,5α_п)=-x4,74707 для 1Г+25Г+28Г+31Г, x0,99990(1+2cosα_п+2cos2α_п+2cos3α_п)=+x6,95453 для 13Г+4Г+22Г+7Г+19Г+10Г+16Г при K_уi=0,605951(y_пi=8), 0,583196 (у_пi=2), 0,99990 (у'_пi=5)и K_обоN=-30,59978, Σх=+2,20746, тогдаFor the winding of Fig. 1, equal-turn (x = 0), the winding coefficient K _ob for shortening coefficients K _y = sin (90 ° у _к / τ _п ) with у _к = 5, τ _п = z / 2p = 111/22, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _ob = K _y K _p = 0.82702, and when x ≠ 0 to K _{ob is} added the value of the non-uniformity of the coils, determined according to figure 2 at α _p = 360 ° / z = 120 ° / 37: -x2 (0.60595 + 0.583196) (cos0.5α _n + cos1.5α _n ) = - x4.74707 for 1G + 25G + 28G + 31G, x0.99990 (1 + 2cosα _n + 2cos2α _n + 2cos3α _n) = + x6,95453 to 13D + 4D + 22g + 19g + 7D + 10G + 16G when _yi K = 0,605951 (y _pi = 8) 0.583196 (y _pi = 2) , 0.99990 (y ' _pi = 5) and K _about N = -30.59978, Σх = + 2.20746, 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=37 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 = 37 groove points, R _o and K _rev are for harmonic ν = 1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0.38, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,85851, R² _д=287,8848/37, R_o=109,86 0,85851/11π и σ_д%мин=4,46 для z_э=3(N-x)=3·36,62=109,86, а при х=0-σ_д%=9,54, т.е. значение σ_д% обмотки фиг.1 снижается в 9,54/4,46=2,14 раза, а с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,85851/0,82702)(9,54/4,46)z_э/z=2,20.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 = 0.85851, R ² _d = 287.8848 / 37, R _o = 109.86 0.85851 / 11π and σ _{d% min} = 4.46 for z _e = 3 (Nx) = 3 · 36.62 = 109.86, and at x = 0-σ _d% = 9.54, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of Fig. 1 decreases by 9.54 / 4.46 = 2.14 times, and taking into account the increase in K _, its efficiency is K _eff = (0.85851 / 0.82702) (9.54 / 4 , 46) z _e / z = 2.20.

Подобным образом по фиг.5... 8 для 2р=26: К_об=0,82305+х0,09410, R² _д(208+8x+37x²)/37 и при х_опт=0,54-K_об=0,87386 и σ_д%мин=6,90 для z_э=3N=111, а при х=0-δ_д%=12,35, т.е. σ_д% обмотки по фиг.5 снижается в 12,35/6,9=4,8 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/13 при К_эф=1,90.Similarly, in Fig. 5 ... 8 for 2p = 26: K _rev = 0.82305 + x0.09410, R ² _d (208 + 8x + 37x ² ) / 37 and with x _opt = 0.54-K _rev = 0.87386 and σ _{d% min} = 6.90 for z _e = 3N = 111, and at x = 0-δ _d% = 12.35, i.e. σ _{d% of the} winding of FIG. 5 decreases by 12.35 / 6.9 = 4.8 times due to the elimination of harmonic MDS ν = _1/13 at K _eff = 1.90.

В сравнении с m'=6-зонными обмотками при 2р=26, z=111, q=z/6p=37/22 и 37/26 предлагаемые m'=3-зонные обмотки имеют пониженное σ_д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.Compared with m '= 6-zone windings at 2p = 26, z = 111, q = z / 6p = 37/22 and 37/26, the proposed m' = 3-zone windings have a reduced σ _d% and are much simpler to manufacture due to half the number (3p) of coil groups.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонического поля, улучшать вибро-акустические характеристики, повышать КПД, cosφ₁, 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 moments from the harmonic field, improve vibration and acoustic characteristics, increase efficiency, cosφ ₁ , and in synchronous generators it improves the shape of the output voltage curve.

Claims

1. Three-phase two-layer electromachine winding in z = 11 · c grooves at 2p = 22 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 37/11, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 33G · With and the grouping of coils in a series of 4 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 11G four-coil groups have coil steps in grooves at _pi = 8, 6 4, 2 · s (1-x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k turns, and three-coil - y ' _pi = 7, 5, 3 s w _k , (1 + x) _to w, w _{to the} coils at a value of x = 0.38, and this distribution neravnovitkovyh coils is repeated in each subsequent groups ovke, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding.

2. Three-phase two-layer electromachine winding in z = 111 · c grooves at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 37/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · With and the grouping of coils in a series of 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 2 repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G three-coil groups have coil steps in grooves at _pi = 6 , 4, 2 with w _to , w _to , (1-x) w _to turns in 1G, 6G, 8G, 12G and w _to , (1 + x) w _to , (1-x) w _to in 3G, 4G , 10G, y _pi = 4, 4, 4 (1-x) w _k (1 + x) w _k, w _k in 2D, 9G and w _k (1 + x) w _k (1-x ) w _к in 5Г, 11Г, and double-coil ones - у ' _пi = 5, 3 · c (1 + x) w _к , (1 + x) w _to turns at a value of x = 0.54, and t Such a distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of each groove.