RU2335072C2

RU2335072C2 - ELECTRIC MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING AT 2p=22·c POLES IN z=156·c AND z=159·c SLOTS

Info

Publication number: RU2335072C2
Application number: RU2004134013/09A
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: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2008-09-27
Also published as: RU2004134013A

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 (q=52/11 and q=53/11). The invention novelty consists in that the winding at 2p=22·with poles is made up of 3p·c coil groups with the numbers 1"Г"...33"Г"·c, i.e. 1) in z=156·c slots with the number of slots per a pole and phase q=52/11 and the coil group 55545554554, i.e. in the first group 1"Г"...11"Г" the coils feature the pitch over the slots y_si=11, 9, 7, 5, 3 with (1-x)w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c turns, while the four-coil windings feature y'_si=10, 8, 6, 4 with w_c, (1+x)w_c, (1+x)w_c, w_c turns at x=0.41, 2) in z=159c slots with the number of slots per a phase and pole q=53/11 and the coil group 55555455554: in the first group 1"Г"...11"Г" feature the pitch over the slots y_si=11, 9, 7, 5, 3 c w_c, w_c, w_c, w_c, (1-x)w_c turns 1"Г", 5"Г", 7"Г", 10"Г" and w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c in 3"Г", y_s=7 with (1-x)w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, w_c in 2"Г", 8"Г" w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c, in 4"Г", 9"Г" and y'_si=10, 8, 6, 4 with w_c, (1+x)w_c, (1+x)w_c, w_c turns in 6"Г", 11"Г" at x=0.52. 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 slots 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 y_к≈τ_п=z/2p, 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, made 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, S. 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 при 2р=22с полюсах в z=156·с, z=159·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/11 (N=52 и 53) из 3рс катушечных групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·с раз.The invention aims at reducing the differential scattering m '= 3-zone winding at 2p = 22s poles at z = 156 · s, z = 159 · s grooves, performed with q = z / 3p = N / 11 (N = 52 and 53 ) from 3pc coil groups according to known groupings of coils in groups [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 при 2р=22·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с: 1) в z=156c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=52/11, группировкой по ряду 55545554554: в первой группировке 1Г...11Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к витками, а четырехкатушечные - y'_пi=10, 8, 6, 4 с w_к, (1+x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками при значении х=0,41;The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding at 2p = 22 · s poles, made of 3p · s coil groups with numbers 1G ... 33G · s: 1) in z = 156c grooves with the number grooves per pole and phase q = 52/11, grouped in a row 55545554554: in the first group 1G ... 11G, five-coil groups have coil steps along grooves y _pi = 11, 9, 7, 5, 3 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k , (1-x) w _k turns, and four- _coil y ' _pi = 10, 8, 6, 4 s w _k , (1 + x) w _k , (1 + x) w _to , w _to turns at a value of x = 0.41;

2) в z=159c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=53/11 и группировкой по ряду 5555545554: в первой группировке 1Г...11Г катушки имеют шаги по пазам y_пi=11, 9, 7, 5, 3 с w_к, w_к, w_к, w_к, (1-x)w_квитками в 1Г, 5Г, 7Г, 10Г и w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к в 3Г, y_п=7 с (1-x)w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к, w_кв 2Г, 8Г w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к, в 4Г, 9Г и y'_пi=10, 8, 6, 4 w_к, (1+x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками в 6Г, 11Г при значении x=0,52. Такое распределение неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.2) in z = 159c grooves with the number of grooves per pole and phase q = 53/11 and grouping in a series 5555545554: in the first grouping 1G ... 11G coils have steps along grooves y _pi = 11, 9, 7, 5, 3 with w _to , w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to turns in 1G, 5G, 7G, 10G and w _to , w _to , (1 + x) w _to , w _to , (1- x) w _k in 3G, y _n = 7 (1-x) w _k, w _k (1 + x) w _k, w _k, w _k in 2D, 8D w _k, w _k (1 + x ) w _k, w _k, (1-x) w _k, in 4D, 9D and y _'pi = 10, 8, 6, 4 w _k (1 + x) w _k (1 + x) w _k, w _{to the} turns in 6G, 11G with a value of x = 0.52. This distribution of unequal coils is 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 с=1 и 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=52 пазов с номерами 1...52 снизу, 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-2х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 4Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при х=0 фиг.3 и х=0,5 фиг.4. На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но при z=159 (для z'=z/3=53), оси симметрии и 25Г и z_э=3N. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1 и 5 соединяются при последовательно-согласном включении групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I, 12Г+(3к)Г=12Г, 15Г, 18Г,... в II, 23Г+(3к)Г=23Г, 26Г, 29Г,... в III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ; при, например, с=2 обмотки имеют 2p=44 при z=312 и z=318.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and 2p = 22 with groups 1G ... 33G (numbered above) for z '= z / 3 = 52 grooves with numbers 1 ... 52 from the bottom, phase alternations 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) 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 4G; Figures 3 and 4 on a triangular grid with its side per unit length constructed polygons MDS windings of figure 1 at x = 0 of figure 3 and x = 0.5 of figure 4. Figure 5 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but with z = 159 (for z '= z / 3 = 53), the axis of symmetry and 25G and z _e = 3N. Such m '= 3-zone windings of FIGS. 1 and 5 are connected when the groups 1G + (3k) G = 1G, 4G, 7G, ... in phase I, 12G + (3k) G = 12G are connected in series 15G, 18G, ... in II, 23G + (3k) G = 23G, 26G, 29G, ... in III, and the phases can mate in Y or Δ; with, for example, c = 2, the windings have 2p = 44 at z = 312 and z = 318.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°y_к/τ_п) при y_к=7, τ_п=z/2р=78/11, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_уК_р=0,8269; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=30°/13:-x(0,6479154-0,999797+0,616719)(cos0,5α_п+cos1,5α_п+cos2,5α_п+cos3,5α_п)=-x2,10969 для 1Г+7Г+10Г+31Г+13Г+28Г+16Г+25Г, +х(0,979791+0,0,970942)(1+2cosα_п)=x5,849033 для 4Г+19Г+22Г, при K_yi=0,6479154 (y_пi=11), 0,999797 (y_пi=7), 0,616719 (y_пi=3), 0,979791 (y'_пi=8), 0,970942 (y'_пi=6), K_обоN=42,99784, ∑x=3,7394,For the winding of Fig. 1, equal-turn (x = 0), the winding coefficient K _ob for shortening coefficients K _y = sin (90 ° y _k / τ _p ) for y _k = 7, τ _p = z / 2p = 78/11, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _at K _p = 0.8269; when x ≠ 0 is added to the K value _about neravnovitkovosti coils defined by _claim 2, when α = 360 ° / z = 30 ° / 13: -x (0,6479154-0,999797 + 0,616719) ( cos0,5α _n + cos1.5α _n + cos2.5α _n + cos3.5α _n ) = - x2.10969 for 1Г + 7Г + 10Г + 31Г + 13Г + 28Г + 16Г + 25Г, + х (0.979791 + 0.0, 970942) (1 + 2cosα _p ) = x5.849033 for 4G + 19G + 22G, at K _yi = 0.6479154 (y _pi = 11), 0.999797 (y _pi = 7), 0.616719 (y _pi = 3), 0.979791 (y ' _pi = 8), 0.970942 (y' _pi = 6), K _about N = 42.99784, ∑x = 3.7394,

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=52 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 by the harmonic composition of the MDS, where R ² _d is the square of the average radius j = 1 ... N = 52 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=0,41, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8701, R² _д=793,9644/52, R_o=153,54·0,8701/11π, σ_д%мин=2,17 для z_э=3(N-2x)=3·51,18=153,54, а при х=0 - σ_д%=4,90, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 4,90/2,17=2,26 раза (из-за устранения гармонической МДС ν=1/11); с учетом изменений К_об, z_э ее эффективность равна K_эф=(0,8701/0,8269)(4,90/2,17)z_э/z=2,40. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=22, z=156, q=z/6p=26/11, y_п=6, K_об=0,9272 и σ_д%=2,74, предлагаемая m'=3-зонная обмотка эффективнее в К_эф=(0,8701/0,9272)(2,74/2,17) z_э/z-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 = 0.41 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.8701, R ² _d = 793, 9644/52, R _o = 153.54 · 0.8701 / 11π, σ _{d% min} = 2.17 for z _e = 3 (N-2x) = 3 · 51.18 = 153.54, and at x = 0 - σ _d% = 4.90, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of FIG. 1 decreases by 4.90 / 2.17 = 2.26 times (due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/11); taking into account the changes To _about , z _e its effectiveness is K _eff = (0.8701 / 0.8269) (4.90 / 2.17) z _e / z = 2.40. Compared with m '= 6-zone winding at 2p = 22, z = 156, q = z / 6p = 26/11, y _p = 6, K _rev = 0.9272 and σ _d% = 2.74, proposed m '= 3-zone winding is more effective in K _eff = (0.8701 / 0.9272) (2.74 / 2.17) z _e / z-1.17 times and much easier to manufacture due to half the number (3p) coil groups.

Подобным образом по фиг.5...8: z=159: К_об=0,82604+х0,06573, R² _д=(800+62х+66x²)/53, х_опт=0,52-К_об=0,8602 и σ_д%мин=2,39 для z_э=3N=159, а при х=0 - σ_д%=4,50, т.е σ_д% обмотки по фиг.5 снижается в 4,5/2,39=1,90 раза при К_эф=1,96.Similarly, in FIG. 5 ... 8: z = 159: K _rev = 0.82604 + x0.06573, R ² _d = (800 + 62x + 66x ² ) / 53, x _opt = 0.52-K _rev = 0.8602 and σ _{d% min} = 2.39 for z _e = 3N = 159, and at x = 0 - σ _d% = 4.50, i.e., σ _{d% of the} winding in FIG. 5 decreases by 4, 5 / 2.39 = 1.90 times at K _eff = 1.96.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и 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 harmonic fields, improve vibroacoustic characteristics, increase efficiency and cosφ ₁ , and in synchronous generators it improves the shape of the output voltage curve.

Claims

1. Three-phase two-layer electromachine winding at 2p = 22 · s poles in z = 156 · s grooves with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 52/11, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 33G · With and grouping coils in a series of 5 5 5 4 5 5 5 4 5 5 4, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 11G five-coil groups have coil steps in grooves at _pi = 11, 9 , 7, 5, 3 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k , (1-x) w _k , turns, and four- _{coil ones} - у ' _пi = 10, 8, 6, 4 s w _k , (1 + x) w _k , (1 + x) w _k , w _k turns at x = 0.41, and this distribution of unequal coils is repeated in each the next grouping, 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 at 2p = 22 · s poles in z = 159 · c grooves with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 53/11, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 33G · With and the grouping of coils in a series of 5 5 5 5 5 4 5 5 5 5 4, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 11G coils have _groove steps in _pi = 11, 9, 7 , 5, 3 with w _to , w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to turns in 1G, 5G, 7G, 10G and w _to , w _to , (1 + x) w _to , w _to (1-x) w _k in 3G, y _n = 7 (1-x) w _k, w _k (1 + x) w _k, w _k, w _k in 2D, 8D w _k, w _k, (1 + x) w _k , w _k , (1-x) w _k , in 4Г, 9Г and у ' _пi = 10, 8, 6, 4 with w _к (1 + x) w _к , (1 + x ) w _to , w _to turns in 6G, 11G with a value of x = 0.52, and so The th distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3; 2w _to - the number of turns of each groove.