RU2340065C2

RU2340065C2 - THREE-PHASE DOUBLE-LAYER ELECTRIC MACHINE WINDING IN GROOVES z=225 AT 2p=56 POLES (g=75/28)

Info

Publication number: RU2340065C2
Application number: RU2004138945/11A
Authority: RU
Inventors: Лев Николаевич Макаров (RU); Лев Николаевич Макаров; Виктор Иванович Попов (RU); Виктор Иванович Попов
Original assignee: Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод "ЭЛДИН" (ОАО "ELDIN")
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2008-11-27
Also published as: RU2004138945A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: three-phase double-layer electric machine winding in grooves z=225 at 2p=56 poles with groove number per pole and phase q=z/3p=75/28 is produced from 3p=84 coil groups with numbers 1G...84G and coil grouping by series 3332332332332332332332332332, triply repeated. Concentric coils have groove steps y_gi=6, 4, 2 with turn numbers (1-x)w_k, (1+x)w_k, (1-x)w_k for three-coil groups and y_gi=5, 3 with (1+x)w_k, (1+x)w_k for two-coil, where 2w_k is number of groove turns completely filled with winding at optimum value x=0.39.

EFFECT: reduction of differential scattering coefficient.

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/2р, 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, 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 '= 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 with its direct (+) or counter (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной двухслойной обмотки в z=225 пазах при 2р=56 полюсах, выполняемой с q=z/3p=75/28 (N=75, d=28) из 3р=84 катушечных групп с группировкой их катушек по ряду 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 2 2 3 3 2 3 2 2 3 3 2 3 3 2 [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/ Пер.с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.230], повторяемому 3 раза.The invention aims to reduce the differential scattering m '= 3-zone two-layer winding in z = 225 grooves at 2p = 56 poles, performed with q = z / 3p = 75/28 (N = 75, d = 28) from 3p = 84 coil groups with a grouping of their coils in a row 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 2 2 3 3 2 3 2 2 3 3 2 3 3 2 [Livshits-Garik M. Windings of AC machines / Transl. English L .: SEI, 1959, p.230], repeated 3 times.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=225 пазах при 2р=56 полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=75/28, выполняемой из 3р=84 катушечных групп 1Г... 84Г с группировкой катушек по ряду 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2, повторяемому 3 раза:The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 225 grooves at 2p = 56 poles with the number of grooves per pole and phase q = 75/28, made of 3p = 84 1G coil groups ... 84G with a grouping of coils in a series 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2, repeated 3 times:

концентрические катушки имеют шаги по пазам у_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_k, (1+x)w_k, (1-х)w_k для групп трехкатушечных и у'_пi=5, 3 с (1+x)w_k, (1+х)w_k витками для двухкатушечных, где 2w_k - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой при оптимальном значении x=0,39.concentric coils have _groove steps at _pi = 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k for three-coil groups and y ' _pi = 5, 3 s (1 + x) w _k , (1 + x) w _k turns for double-coil, where 2w _k is the number of turns of the slots completely filled with the winding at the optimal value x = 0.39.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки для z'=z/3=75 пазов (с номерами 1...75 снизу) первой группировки 1Г...28Г (пронумерованы сверху группы зон А) и чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слоях, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-x) пазах, полностью заполненных обмоткой; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 16Г и 58Г группировки; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки фиг.1 при x=0 (фиг.3) и x=0,5 (фиг.4). Такая m'=3-зонная обмотка соединяется обычным образом при последовательно-согласном включении групп Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I; 29Г+(3к)Г=29Г, 32Г, 35Г,... в фазе II; 57Г+(3к)Г=57Г, 60Г, 63Г,...в фазе III при сопряжении фаз в Y или в Δ.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding for z '= z / 3 = 75 grooves (with numbers 1 ... 75 from the bottom) of the first group 1G ... 28G (numbered from the top of the group of zones A) and alternating phase zones in sequence A-B-C and XYZ in the upper and lower layers, where the blackened grooves are incomplete when equivalent z _e = 3 (Nx) grooves are 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 16G and 58G grouping; figure 3, 4 on a triangular grid with its side per unit length constructed polygons MDS winding figure 1 at x = 0 (figure 3) and x = 0.5 (figure 4). Such an m '= 3-zone winding is connected in the usual way with the series-consonant inclusion of the groups Г + (3к) Г = 1Г, 4Г, 7Г, ... in phase I; 29Г + (3к) Г = 29Г, 32Г, 35Г, ... in phase II; 57Г + (3к) Г = 57Г, 60Г, 63Г, ... in phase III with phase conjugation in Y or Δ.

Группам 1Г... 28Г первой группировки соответствуют группы зон А всей обмотки, чередующиеся с интервалом в d-1=27 групп, начиная с группы 28Г при оси симметрии в группах 16Г и 58Г (см. фиг.2), и полученная таким образом нумерация групп зон А показана сверху на фиг.1.Groups 1G ... 28G of the first group correspond to the groups of zones A of the entire winding, alternating with an interval of d-1 = 27 groups, starting from group 28G with the axis of symmetry in groups 16G and 58G (see figure 2), and thus obtained the numbering of the groups of zones A is shown above in FIG.

Для равновитковой (x=0) обмотки обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=4, τ_п=z/2p=225/56, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_уК_р=0,8270, а при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при угле сдвига пазов α_п=360°/z=1,6°: ∑x=+8,72753 и K_обоN=62,0250 тогдаFor an equal-turn (x = 0) winding, the winding coefficient K _ob for shortening coefficients K _y = sin (90 ° _c / τ _p ) for y _k = 4, τ _p = z / 2p = 225/56, the distribution of K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _ob = K _y K _p = 0.8270, and at x ≠ 0 to K _{ob is} added the value of the non-uniformity of the coils, which is determined according to Fig. 2 for the angle of the shift of the grooves α _n = 360 ° / z = 1.6 °: ∑x = + 8.72753 and K _about N = 62.0250 then

K_об=f(x)=(62,0250+x8,72753)/(75-x). (1)K _about = f (x) = (62.0250 + x8.72753) / (75-x). (one)

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=75 пазовых точек, R_о 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 = 75 groove points, R _о and К _ob - for harmonic ν = 1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,39, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8769, R² _д=398,8911/75, R_о=223,83·0,8769/28π и σ_д%мин=6,81 для z_э=3(N-x)=3·74,61=223,83, а при x=0 - σ_д%=15,32, т.е. σ_д% снижается в 15,32/6,81=2,25 раза (из-за устранения из МДС низшей гармонической порядка ν=1/28); с учетом изменений К_об и z_э ее эффективность при х=x_опт=0,39 равна К_эф=(0,8769/0,8270)(15,32/6,81)z_э/z=2,37 в сравнении с равновитковой (x=0) обмоткой.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.39 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.8769, R ² _d = 398, 8911/75, R _o = 223.83 · 0.8769 / 28π and σ _{d% min} = 6.81 for z _e = 3 (Nx) = 3 · 74.61 = 223.83, and at x = 0 - σ _d% = 15.32, i.e. σ _d% decreases 15.32 / 6.81 = 2.25 times (due to the elimination of the lower harmonic order from the MDS ν = 1/28); taking into account changes in K _about and z _e its effectiveness at x = x _opt = 0.39 is equal to K _eff = (0.8769 / 0.8270) (15.32 / 6.81) z _e / z = 2.37 in Comparison with an equal-turn (x = 0) winding.

По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=56, z=225, q=z/6p=75/56, у_к=4, предлагаемая m'=3-зонная неравновитковая обмотка при х=x_опт=0,39 значительно эффективнее по гармоническому составу МДС, а также технологичнее в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.Compared to m '= 6-zone winding at 2p = 56, z = 225, q = z / 6p = 75/56, y _k = 4, the proposed m' = 3-zone non-uniform winding at x = x _opt = 0 , 39 is much more efficient in terms of the harmonic composition of MDS, as well as more technologically advanced in manufacturing because of the half as many (3p) coil groups.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и асинхронные моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические 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 vibroacoustic 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 = 225 grooves at 2p = 56 poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 75/28, made of 3p = 84 coil groups with numbers 1Г ... 84Г and grouping coils in a row 3 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2, repeated three times, characterized in that the concentric coils have _groove steps in the grooves at _pi = 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k for three-coil groups and у ' _пi = 5, 3 s (1 + x) w _k , (1+ x) w _k turns for two-coil, where 2w _k is the number of turns of the grooves completely filled with the winding at the optimal value x = 0.39.