RU2704307C1 - Winding of ac machine stator - Google Patents
Winding of ac machine stator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704307C1 RU2704307C1 RU2018139104A RU2018139104A RU2704307C1 RU 2704307 C1 RU2704307 C1 RU 2704307C1 RU 2018139104 A RU2018139104 A RU 2018139104A RU 2018139104 A RU2018139104 A RU 2018139104A RU 2704307 C1 RU2704307 C1 RU 2704307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- windings
- phase
- sections
- grooves
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям статоров машин переменного тока. Данное изобретение может быть использовано в любом электроприводе переменного тока.The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to structures of stators of AC machines. This invention can be used in any AC drive.
Известна трехфазная асинхронная машина, в которой применена статорная обмотка, выполненная составной из двух независимых трехфазных обмоток, соединенных соответственно в треугольник и звезду, каждая из которых подключена к питающей сети, при этом начала одноименных фаз обмоток смещены в пространстве относительно друг друга на угол сдвига α0=30 эл. град. (RU 2507664 С2, H02K 3/28, H02K 17/12).A three-phase asynchronous machine is known in which a stator winding is used, made up of two independent three-phase windings connected respectively to a triangle and a star, each of which is connected to the mains, while the beginning of the same phases of the windings are shifted in space relative to each other by a shift angle α 0 = 30 email hail. (RU 2507664 C2,
Недостатком таких совмещенных обмоток является невозможность изготовления обмоток с соотношением угла сдвига α0=30 эл. градусов и пазового угла αz=2πp/z, равным дробному числу, где р - число пар полюсов, z - число пазов.The disadvantage of such combined windings is the inability to manufacture windings with a ratio of the angle of shift α 0 = 30 el. degrees and a slot angle α z = 2πp / z equal to a fractional number, where p is the number of pole pairs, z is the number of grooves.
Известна машина электрическая вращающаяся, статорная обмотка которой содержит составную обмотку, обе трехфазные части которой (обмотки «треугольника» и «звезды») сравнимы по мощности, но занимают разное число пазов. Катушки обмотки «звезда» занимают 2 слоя в пазу и размещаются равносекционно, а обмотка «треугольника» имеет больший шаг обмотки и наматывается концентрическим способом. Такая обмотка получается трехслойной и укладывается во все пазы в расточке статора (RU 111723 Ul, H02K 3/28, H02K 17/14, 21.12.2011).A well-known electric rotating machine, the stator winding of which contains a composite winding, both three-phase parts of which (windings of the "triangle" and "stars") are comparable in power, but occupy a different number of grooves. The coils of the “star” winding occupy 2 layers in the groove and are placed equally-sectioned, and the “triangle” winding has a larger winding pitch and is wound in a concentric way. Such a winding is obtained in three layers and fits into all the grooves in the stator bore (RU 111723 Ul,
Недостатками данной обмотки является значительная трудоемкость.The disadvantages of this winding is the significant complexity.
Наиболее близким к заявленной обмотке по составу и функциональным признакам является обмотка асинхронного двигателя, состоящая из двух частей, соединенных соответственно в треугольник и звезду, при соотношении чисел витков треугольника и звезды, равном при соотношении угла сдвига фаз одноименных обмоток α0=30 эл. град. и пазового угла αz=2πp/z не равно целому числу (α0/αz≠k, где k - любое целое число), отличающаяся тем, что число секций в фазе «треугольника» nтр выполняется меньше на единицу, чем в фазе «звезды» nтр=nзв-1, где nзв - число секций в фазе «звезды») (RU 176753 U1, Н02К 3/28, 29.01.2018).The closest to the claimed winding in terms of composition and functional characteristics is the winding of an induction motor, consisting of two parts connected respectively to a triangle and a star, with a ratio of the number of turns of a triangle and a star equal to when the ratio of the phase angle of the same windings α 0 = 30 e. hail. and the slot angle α z = 2πp / z is not equal to an integer (α 0 / α z ≠ k, where k is any integer), characterized in that the number of sections in the phase of the "triangle" n tr is less by one than in the phase of the "star" n tr = n sv -1, where n sv is the number of sections in the phase of the "star") (RU 176753 U1, Н02К 3/28, 01/29/2018).
Недостатком известной обмотки является трудоемкость изготовления, связанная с различным числом секций в фазах двух частей обмотки, а также низкие энергетические характеристики в связи с неполным использованием объема пазов.A disadvantage of the known winding is the complexity of manufacturing associated with a different number of sections in the phases of the two parts of the winding, as well as low energy characteristics due to the incomplete use of the volume of the grooves.
Проблема, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение энергетических характеристик обмотки.The problem to which this invention is directed is to increase the energy characteristics of the winding.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в снижении трудоемкости изготовления и повышении энергетических характеристик обмотки.The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce the complexity of manufacturing and increase the energy characteristics of the winding.
Технический результат достигается тем, что в обмотке статора машины переменного тока с числом пазов на полюс и фазу q=3, состоящей из двух частей, соединенных соответственно в треугольник и звезду, при соотношении чисел витков треугольника и звезды, равном число секций в фазах первой и второй частей принято равным трем, причем стороны секций сходственных фаз занимают три смежных паза с пространственным сдвигом в 26,666 эл. град.The technical result is achieved by the fact that in the stator winding of an alternating current machine with the number of grooves per pole and phase q = 3, consisting of two parts connected respectively to a triangle and a star, with a ratio of the number of turns of a triangle and a star equal to the number of sections in the phases of the first and second parts is taken to be three, and the sides of the sections of similar phases occupy three adjacent grooves with a spatial shift of 26.666 el. hail.
Сущность заявленного изобретения поясняется на фиг. 1-фиг. 4, где:The essence of the claimed invention is illustrated in FIG. 1-fig. 4, where:
фиг. 1 - схема соединения обмоток;FIG. 1 is a connection diagram of windings;
фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений;FIG. 2 is a vector diagram of stresses;
фиг. 3 - развертка сечения пазов статора прототипа;FIG. 3 - scan section grooves of the stator of the prototype;
фиг. 4 - продольное сечение пазов статора заявки.FIG. 4 is a longitudinal section of the grooves of the stator of the application.
На фиг. 1 показана схема включения фаз двух частей обмотки. Фазы D, Е и F соединены в треугольник и образуют первую полуобмотку. Фазы А, В и С соединены в звезду с нейтральной точкой N и образуют вторую полуобмотку.In FIG. 1 shows a phase connection diagram of two parts of a winding. Phases D, E and F are connected in a triangle and form the first half-winding. Phases A, B and C are connected to a star with a neutral point N and form a second half-winding.
На фиг. 2 представлена векторная диаграмма напряжений полуобмоток. Напряжения U A, U B, U C образуют симметричную трехфазную систему напряжений прямой последовательности. Они имеют действующее значение U. Напряжения U D, U E, U F тоже образуют симметричную трехфазную систему напряжений прямой последовательности с действующим значением U', причемIn FIG. 2 is a vector diagram of the voltage of the semi-windings. Voltages U A , U B , U C form a symmetrical three-phase direct-sequence voltage system. They have an effective value of U. Voltages U D , U E , U F also form a symmetric three-phase system of direct sequence voltages with an effective value of U ', and
Токи полуобмоток удовлетворяют равенствуSemi-winding currents satisfy the equality
Для выполнения равенства магнитодвижущих сил полуобмоток принимается соотношениеTo fulfill the equality of the magnetomotive forces of the semi-windings, the ratio
Отметим, что напряжение uD опережает по фазе напряжение uA на угол π/6 рад. или на 30 эл. град. Аналогично напряжение uE опережает по фазе напряжение uB на угол π/6 рад., и напряжение uF опережает по фазе напряжение uC на угол π/6 рад.Note that the voltage u D outstrips the phase voltage u A by an angle π / 6 rad. or 30 email hail. Similarly, the voltage u E outstrips the phase voltage u B by an angle π / 6 rad., And the voltage u F outstrips the phase voltage u C by an angle π / 6 rad.
На фиг. 3 показана развертка сечения обмотки прототипа. Каждый паз разделен на две части в пропорции 2 к 3.In FIG. 3 shows a scan of the cross section of the winding of the prototype. Each groove is divided into two parts in a proportion of 2 to 3.
Фаза D первой полуобмотки, соединенной в треугольник, имеет 2 паза на полюс и фазу и занимает нижние части пазов 1, 2 и 10, 11. Фаза А второй полуобмотки, соединенной в звезду, имеет 3 паза на полюс и фазу и занимает верхние части пазов 2-4 и 11-13. Видно, что фаза А смещена в пространстве от фазы D вперед на 1,5 паза, т.е. на угол π/6 эл. рад (30 эл. град).Phase D of the first half-winding connected in a triangle has 2 grooves per pole and phase and occupies the lower parts of the
Фаза Е первой полуобмотки занимает нижние части пазов 7, 8 и 16, 17, а фаза F - нижние части пазов 13, 14 и 4, 5. Нижние части пазов 3, 6, 9, 12, 15, 18 не заполнены (залиты серым цветом).Phase E of the first half-winding occupies the lower parts of the
Фаза В второй полуобмотки занимает верхние части пазов 8-10 и 17-19, а фаза С - верхние части пазов 14-16 и 5-7.Phase B of the second half winding occupies the upper parts of the grooves 8-10 and 17-19, and phase C occupies the upper parts of the grooves 14-16 and 5-7.
На фиг. 4 показана развертка сечения заявляемой обмотки статора электрической машины переменного тока с полным заполнением всех пазов.In FIG. 4 shows a scan of the cross section of the inventive stator winding of an electric AC machine with full filling of all the grooves.
Фаза D первой полуобмотки, соединенной в треугольник, расположена в пазах 1, 10 и в верхней половине пазов 2, 11. Фаза А второй полуобмотки, соединенной в звезду, расположена в нижней половине пазов 2, 11 и в пазах 3, 12. Видно, что центры масс этих фаз смещены на 1,333 паза или на 26,666 эл. град. Следовательно, первые пространственные гармоники МДС полуобмоток сдвинуты на 3,333 эл. град. Отметим, что коэффициент уменьшения результирующей МДСPhase D of the first half-winding connected in a triangle is located in the
kу=cos(l,666°)=0,999577≈1,0.k y = cos (l, 666 °) = 0.999577≈1.0.
Фаза Е первой полуобмотки занимает пазы 7, 16 и верхние половины пазов 8, 17 и, а фаза F - пазы 13, 4 и верхние половины пазов 14, 5.Phase E of the first half winding occupies grooves 7, 16 and the upper halves of
Фаза В второй полуобмотки занимает нижние половины пазов 8, 17 и пазы 9, 18, а фаза С -нижние части пазов 14, 5 и пазы 15, 6.Phase B of the second half-winding occupies the lower halves of
Согласно теории подобия справедливы равенстваAccording to the theory of similarity, the equalities
P=ρj2Vм;P = ρj 2 V m ;
F=kзмSj;F = k zm Sj;
Здесь Р - мощность потерь; ρ - удельное сопротивление меди; j - плотность тока; Vм - объем меди; S - площадь поперечного сечения меди; kзм - коэффициент заполнения медью; F - МДС; - длина проводника.Here P is the power of losses; ρ is the resistivity of copper; j is the current density; V m is the volume of copper; S is the cross-sectional area of copper; k Зм - fill factor with copper; F - MDS; - the length of the conductor.
Суммарная площадь поперечного сечения меди всех секций прототипаThe total cross-sectional area of copper of all sections of the prototype
Здесь Sм - площадь сечения меди в одном заполненном пазу.Here S m - the cross-sectional area of copper in one filled groove.
Площадь поперечного сечения меди секцийзаявляемой обмоткиThe cross-sectional area of copper sections of the inventive winding
Sз=18Sм.S s = 18S m .
Отсюда следуетthis implies
Если не учитывать коэффициенты распределения обмоток, то заявляемая обмотка имеет преимущество перед прототипом в создаваемой МДС при сохранении мощности потерь в обмотках.If you do not take into account the distribution coefficients of the windings, the claimed winding has an advantage over the prototype in the created MDS while maintaining the power losses in the windings.
В программе моделирования были приняты следующие значения амплитуд плотностей токов:In the simulation program, the following values of the amplitudes of the current densities were adopted:
Скачок магнитного потенциала при проходе одного паза с единичной плотностью тока принят за единицу.The jump in the magnetic potential during the passage of one groove with a unit current density is taken as unity.
Амплитуды пространственных гармоник МДС прототипа и заявляемой обмотки приведены в таблице.The amplitudes of the spatial harmonics of the MDS prototype and the claimed winding are shown in the table.
Действующие значения первой и высших гармоник прототипаThe effective values of the first and highest harmonics of the prototype
Еп1=1,7617; Eпh=0,2169.E n1 = 1.7617; E ph = 0.2169.
Действующие значения первой и высших гармоник заявляемой обмоткиThe effective values of the first and highest harmonics of the claimed winding
Ез1=1,9976; Езh=0,2040.E P1 = 1.9976; E sh = 0.2040.
Видно, что первая пространственная гармоника предлагаемой обмотки-больше, чем у прототипа, на 13,39% при сохранении мощности электрических потерь. Действующее значение высших гармоник предлагаемой обмотки меньше, чем у прототипа, на 5,95%.It is seen that the first spatial harmonic of the proposed winding is 13.39% more than that of the prototype while maintaining the power of electrical losses. The effective value of the higher harmonics of the proposed winding is less than that of the prototype, by 5.95%.
Таким образом, благодаря выполнению частей обмотки с равным числом секций в фазах, равным трем, причем стороны секций сходственных фаз занимают три смежных паза с пространственным сдвигом в 26,666 эл. град., получена обмотка с повышенной первой пространственной гармоникой магнитодвижущей силы и с меньшим эффективным значением высших пространственных гармоник при сохранении мощности электрических потерь.Thus, due to the implementation of the parts of the winding with an equal number of sections in phases equal to three, and the sides of sections of similar phases occupy three adjacent grooves with a spatial shift of 26.666 el. deg., a winding was obtained with an increased first spatial harmonic of the magnetomotive force and with a lower effective value of higher spatial harmonics while maintaining the power of electrical losses.
В результате снижена трудоемкость изготовления и повышены энергетические характеристики обмотки.As a result, the complexity of manufacturing is reduced and the energy characteristics of the winding are increased.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139104A RU2704307C1 (en) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | Winding of ac machine stator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139104A RU2704307C1 (en) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | Winding of ac machine stator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704307C1 true RU2704307C1 (en) | 2019-10-28 |
Family
ID=68500440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139104A RU2704307C1 (en) | 2018-11-06 | 2018-11-06 | Winding of ac machine stator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704307C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU199690U1 (en) * | 2020-06-29 | 2020-09-15 | Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" | VAN ELECTRIC MOTOR |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0648006A1 (en) * | 1993-04-14 | 1995-04-12 | Maloe-Nouchno-Vnedrencheskoe Predpriyatie "Kopen" | Stator for an electrical device using alternating current |
RU2188493C1 (en) * | 2001-04-28 | 2002-08-27 | Мириманян Виген Хачатурович | Three-phase machine ( variants ) |
RU111723U1 (en) * | 2011-06-21 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" | WINDING ASYNCHRONOUS MOTOR |
RU2507664C2 (en) * | 2011-12-14 | 2014-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" | Low noise induction motor |
RU2568646C1 (en) * | 2014-10-20 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" | COMBINED WINDING FOR ELECTRIC MACHINE DESIGNED PER 2p=12, z=36 |
RU176753U1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ТаграС-ЭнергоСервис" | Energy Efficient Induction Motor Winding |
-
2018
- 2018-11-06 RU RU2018139104A patent/RU2704307C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0648006A1 (en) * | 1993-04-14 | 1995-04-12 | Maloe-Nouchno-Vnedrencheskoe Predpriyatie "Kopen" | Stator for an electrical device using alternating current |
RU2188493C1 (en) * | 2001-04-28 | 2002-08-27 | Мириманян Виген Хачатурович | Three-phase machine ( variants ) |
RU111723U1 (en) * | 2011-06-21 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" | WINDING ASYNCHRONOUS MOTOR |
RU2507664C2 (en) * | 2011-12-14 | 2014-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" | Low noise induction motor |
RU2568646C1 (en) * | 2014-10-20 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" | COMBINED WINDING FOR ELECTRIC MACHINE DESIGNED PER 2p=12, z=36 |
RU176753U1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ТаграС-ЭнергоСервис" | Energy Efficient Induction Motor Winding |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU199690U1 (en) * | 2020-06-29 | 2020-09-15 | Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" | VAN ELECTRIC MOTOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Demir et al. | A novel dual three-phase permanent magnet synchronous motor with asymmetric stator winding | |
RU109934U1 (en) | ASYNCHRONOUS ROTATING MACHINE | |
CN109983678B (en) | Spiral winding with more uniform field utilization | |
RU2704307C1 (en) | Winding of ac machine stator | |
WO2014033623A2 (en) | Stator winding of three-phase alternating current electric machines | |
JP7006006B2 (en) | Rotating machine | |
Kasten et al. | Combined stator windings in electric machines with same coils | |
Ponomarev et al. | Additional losses in stator slot windings of permanent magnet synchronous machines | |
US20060044100A1 (en) | Windings for electrical machines | |
Raziee et al. | Design of single-layer fractional-slot distributed windings | |
RU2125312C1 (en) | Multiphase transformer | |
RU2658903C2 (en) | Energy-efficient electric machine with non-traditional electromagnetic nucleus | |
CN110829664A (en) | Novel double-layer fractional slot concentrated winding and topological distribution obtaining method thereof | |
RU2280937C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-PITCH WINDING ON 2p=6c POLES IN z = 15c SLOTS | |
US1677007A (en) | Coil winding | |
RU2268539C1 (en) | THREE-PHASED ONE-LAYERED ELECTRO-MECHANICAL WINDING WITH 2p=2c POLES WITHIN z-36c GROOVES | |
CN104578611B (en) | A kind of design method of salient-pole synchronous generator third harmonic excitation winding | |
RU2167482C1 (en) | Direct-current machine | |
RU2324277C2 (en) | THREE-PHASE DOUBLE-LAYERED ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=132·c SLOTS WITH 2p=26·c POLES (q=44/13) | |
RU2188493C1 (en) | Three-phase machine ( variants ) | |
RU2324273C2 (en) | THREE-PHASE DOUBLE-LAYERED ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=102·c SLOTS WITH 2p=26·c POLES (q=34/13) | |
Souissi et al. | On the stator magnetic circuit design of tubular-linear PM synchronous machines: A comparison between three topologies | |
RU2264028C2 (en) | Double-layer fractional-slot three-phase winding | |
US1954683A (en) | Field winding for dynamo-electric machines | |
RU2273941C2 (en) | THREE-PHASED WINDING OF ELECTRIC MACHINES AT 2p=4c POLES, z=18c GROOVES (VARIANTS) |