SU1495919A1

SU1495919A1 - Three-phase winding for electric machine of combined type

Info

Publication number: SU1495919A1
Application number: SU874318480A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Попов
Original assignee: Б.И. Попов
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-07-23

Abstract

Изобретение относитс к электромашиностроению. Цель изобретени - упрощение конструкции обмотки и изготовлени , а также улучшение электромагнитных параметров путем уменьшени коэффициента несимметрии линейных напр жений обмотки. Обмотка дл электрической машины совмещенного типа с числами пар полюсов полей P ₁ P ₂ выполнена с полюсностью P ₂ = 6 в Z = 48 пазах из 3 _P2 = 18 катушечных групп с номерами 1 + 3 K в первой фазе, 2 + 3 K во второй фазе и 3 + 3 K в третьей фазе, включенных в каждой фазе последовательно согласно,где K = 0, 1, 2 ... (P ₂-1=5). Дл первой фазы кажда группа содержит две концентрические катушки с шагами по пазам Y _п = 5 и 3 и оси этих групп смещены относительно друг от друга на угол 8 Α. Дл каждой из двух других фаз три малые группы содержат однослойную катушку и три большие группы - однослойную и двухслойную катушки с с шагами по пазами Y _п = 4. Эти группы смещены симметрично по обе стороны от каждой группы первой фазы: на угол 2,5 Α дл осей малых групп относительно осей нечетных групп первой фазыThe invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to simplify the design of the winding and manufacture, as well as improve the electromagnetic parameters by reducing the asymmetry coefficient of the linear winding voltages. The winding for an electric machine of the combined type with the numbers of pole pairs of the fields P ₁ P _{2 is} made with pole strength P ₂ = 6 in Z = 48 slots of 3 _P 2 = 18 coil groups with numbers 1 + 3 K in the first phase, 2 + 3 K in the second phase and 3 + 3 K in the third phase, included in each phase consistently according to, where K = 0, 1, 2 ... (P ₂ -1 = 5). For the first phase, each group comprises two concentric coils with steps along the grooves Y 5 and _n = 3, and the axes of these groups are offset relative to one another at an angle 8 Α. For each of the other two phases of the three small groups comprise a monolayer coil and three large groups - single-layer and two-layer coil according to the steps grooves Y _n = 4. These groups are offset symmetrically on either side of each group of the first phase: at an angle of 2,5 Α for axes of small groups relative to axes of odd groups of the first phase

на угол 2,5 Α относительной осей однослойной катушки и угол 3,5 Α дл осей двухслойной катушки больших групп относительно осей четных групп первой фазы, где Α = 360 ° / Z = 7,5 °. Дл групп первой фазы однослойнае внутренн катушка нечетных групп и наружна катушка четных групп содержат соответственно 2 W _к и W _K витков и все остальные двухслойные катушки этих групп - W _K витков. Дл групп двух других фаз однослойные катушки содержат 3 W _K витков и двухслойные катушки - W _K витков. Пазы с номерами 9, 14, 25, 30, 41, 46 содержат W _K витков и заполнены обмоткой наполовину. 6 ил.at an angle of 2.5 Α relative axes of a single-layer coil and an angle of 3.5 Α for axes of a two-layer coil of large groups relative to the axes of even groups of the first phase, where Α = 360 ° / Z = 7.5 °. For groups of the first phase odnosloynae inner coil odd-numbered groups and even-numbered groups outer coil respectively comprise 2 _to W and W _K turns, and all other bilayer these coil groups - W _K turns. For the groups of the other two phases, single-layer coils contain 3 W _K turns and two-layer coils - W _K turns. Grooves with numbers 9, 14, 25, 30, 41, 46 contain W _K turns and are filled with winding half. 6 Il.

Description

Изобретение относитс к обмоткам электрических машин переменного тока с двум разпопогтс. магнитными пол ми в общем магнитопроводе иThis invention relates to windings of electric machines of alternating current with two races. magnetic fields in a common magnetic circuit and

может использоватьс , например, в одномашинных преобразовател х частоты и числа фаз.can be used, for example, in single-machine frequency and number phase converters.

33

Цель изобретени - упрощение конструкции и изготовлени , а также улучшение электромагнитных параметров путем снижени коэ(1нЬициента не- симметрии напр жений фаз.The purpose of the invention is to simplify the design and manufacture, as well as to improve the electromagnetic parameters by reducing the coefficient (1) of the unbalance of the phase voltages.

На фиг. 1 изображена схема пред- ;лагаемой обмотки; на фиг.2 и 3 - чередовани фазных зон предлагаемой |И известной трехфазной обмоток со Iответственно; на фиг. 4 диаграм- |ма ЭДС фаз предлагаемой обмотки дл |полюсности PJ 6; на фиг. 5 и 6 мно |гоугольники МДС предпагаемой и из- вестной двухслойной обмоток соответ |Ственно.FIG. 1 shows a diagram of the pre-; lag winding; 2 and 3, alternating phase zones of the proposed | And known three-phase windings with I, respectively; in fig. 4 diagrams of the emf of the phases of the proposed winding for the PJ 6 polarity; in fig. 5 and 6 polygons MDS of the predicted and known two-layer windings, respectively.

; Обмотка (фиг. 1) выполнена трех- Iфазной несимметричной с полюсностью р 6 в пазах с номерами 1 до :48 (при q 48/36 4/3) из Зр 18 катушечных групп (с номерами от 1г ;До 18г)о Фазы содержат группы Ir, :4г, 7г, Юг, 13г и 16г в первой фа- 36, 2г, 5г, 8г, 11г, 14г и 17г во ;второй фазе, Зг, 6г, 9г, 12г, 15г и 18г в третьей фазе, включенные в каждой фазе последовательно-согласно; начала фаз обозначены как С1, С2, СЗ и на фиг. 1 фазы соединены в звездуо Кажда группа первой фа зы содержит две концентрические ка тушки с шагами по пазам у 5 и 3 и оси этих групп смещены относитель ; но друг друга на угол 8 oi, гдео 360°/z 7,5° (дл полюсности р 6 этот угол равен . 360 эл.град)о Кажда из двух других фаз содержит три малые групп с однослойной катушкой в каждой и три большие группы с однослойной и двухслойной катушками в каждой с шагами по пазам у, 4 и эти группы смещены симметрично по обе стороны от каждой грзшпы первой фазы на углы: +2,5(i дл осей малых групп относительно осей нечетных групп певой фазы; на угол +2,5о(,дп осей однослойной катушки и угол +3,5об дл осей двухслойной катушси больши групп относительно осей четных груп первой фазыо Дл групп первой фазы внутренн катушка нечетных rpynit и наружна катушка четньос групп выполнены однослойными с числами вит-; The winding (fig. 1) is made three-phase asymmetrical with polarity p 6 in grooves with numbers 1 to: 48 (at q 48/36 4/3) from zr 18 coil groups (with numbers from 1g; up to 18g) o Phases contain Ir groups: 4g, 7g, South, 13g and 16g in the first phase - 36, 2g, 5g, 8g, 11g, 14g and 17g in the second phase, Зg, 6g, 9g, 12g, 15g and 18g in the third phase, included in each phase consistently; the beginning of the phases are designated as C1, C2, NW and in FIG. Phase 1 is connected in a star. Each group of the first phase contains two concentric coils with steps along the slots at 5 and 3 and the axes of these groups are shifted relative; but each other at an angle of 8 oi, where 360 ° / z is 7.5 ° (for polarity p 6, this angle is equal to 360 al. degrees). Each of the other two phases contains three small groups with a single-layer coil in each and three large groups with single-layer and double-layer coils in each with steps along grooves y, 4 and these groups are shifted symmetrically on both sides of each group of the first phase by angles: +2.5 (i for axes of small groups relative to the axes of odd groups of the Phase phase; by angle + 2.5 ° (, dp axes of a single-layer coil and angle + 3.5ob for axes of a two-layer coil of larger groups relative to the axes of even groups of phase for the groups of the first phase, the internal coil of odd rpynit and the external coil of the even groups are made single-layer with numbers wit-

ков соответственно 2w j и Wj (пазы с номерами 9,14,25,30,41 и 46, содержащие стороны наружной одрослой- ной катушки четных групп первой фазы , запапнены наполовину; на фиг, 2forks, respectively, 2w j and Wj (grooves with numbers 9, 14, 25, 30, 41, and 46, containing sides of the outer single-layer coil of even groups of the first phase, are half-filled; FIG. 2

Q 5 Q 5

0 5 0 0 5 0 5 0 0 5

00

194194

эти пазы заштрихованы), а псе остальные катушки этих rpjrrn выполнены двухслойными и содержат w витков . Дл групп двух друпк (раз однослойные катузнки содержат .витков, а двухслойные - w витков, . На фиг. 1 стрелки показывают направлени трехфазного тока при питании обмотки, через зажимтз d, С2, СЗ (р 6) и м соответствуют чередовани фазных зон на фиг, 2, где (и на фиг« 3) зоны обозначены как A-Z B-X-C-Y токи фазных зон изобра- жеШ) векторами в центре фиг. 5 и 6.these grooves are shaded), and the rest of the coils of these rpjrrn are made of two layers and have w turns. For groups of two drupkas (once single-layer coils contain scrolls, and double-layer coils contain w turns,. In Fig. 1, the arrows show the directions of three-phase current when powering the winding through clamps d, C2, C3 (p 6) and m correspond to alternating phase zones on FIG. 2, where (and in FIG. 3) the zones are denoted as AZ BXCY phase-zone currents of the image of the V) with vectors in the center of FIG. 5 and 6.

На диаграмме ЭДС обмотки фиг, 1 дл полюсности р„ 6 (фиг. 4) оси катушечных -: групп первой фазы (А) смещены на углы 8 87,5-6 360 эл.град, ЭДС фазы совпада- , ет с линией ОА и равна Ед 6 sin( ir5/8) + 9sin( n-3/8) 15-0,9239 13,8582, где у 5 и 3 при полюс- ном делении 48/1204,, Дл двух других фаз (в и С) оси однослойных катушек смещены относительно оси фазы А на углыi(х .т(У р 2557,56 112,5 эл.град (оси линий 05 и 03 ), а оси двухслойных катзтаек - на углы ±(i+ oi) +(112,5° + 7,5-6) 157,5 эл.град (оси линий 05 и 03 ), ЭДС фаз В и С совпадают соответственно с лини ми ОБ и ОС и равны (при у 4); Eg ЕС л - 2 12Осоз(180 -cij 14,2798, где 180° -ot 180° - 7, 135 По теореме синусов получают Eg/ /sin13 3/sin Хи 8,54 эл.град. Таким образом, фазные ЭДС обмотки фиг. 1 равны а 13,,8582,. Ъ с 14,2798, а углы между ними равны .Ч Ай Ч йс 112,5 + 8,54° - 121,04° иц)5 ЗбО - 2.121,04 117,92°. Об готочный коэффициент (среднее значение) равен (13,8582+2-14,2798)/ /3-15 0,9426 (использовано 45 tia- зов из 48), а средний шаг катушек по пазам равен (5-6+3-9+4 15 2)/45 177/45 3,933. По фиг, 4 линейные ЭДС обмотки равны; а Еде, Ь On the EMF diagram of the winding of FIG. 1, for polarity p „6 (FIG. 4), the coil axis is:: the first phase groups (A) are shifted by angles 8 87.5-6 360 el.grad, the phase EMF coincides with the OA line and equal to Un 6 sin (ir5 / 8) + 9sin (n-3/8) 15-0.9239 13.8582, where in 5 and 3 with a pole division of 48/1204 ,, For the other two phases (in and C) the axes of single-layer coils are shifted relative to the axis of phase A by angles i (x. T (Y p 2557.56 112.5 el.grad (axes of lines 05 and 03), and the axes of two-layer katztaek - by angles ± (i + oi) + ( 112.5 ° + 7.5-6) 157.5 el.grad (axes of lines 05 and 03), EMF of phases B and C coincide respectively with the lines OB and OS and are equal (for y 4); Eg EC l - 2 12 Oz (180 -cij 14.2798, where 180 ° -ot 180 ° - 7, 135 According to the sine theorem, Eg / / sin13 3 / sin Xi is obtained at 8.54 electrical degrees. Thus, the phase EMF windings of Fig. 1 are a 13,, 8582, B with 14.2798, and the angles between them are equal. HI й с 112 112.5 + 8.54 ° - 121.04 и) 5 ЗбО - 2.121.04 117.92 °. Total ratio (average value) is equal to (13.8582 + 2-14.2798) / / 3-15 0.9426 (45 out of 48 tiases are used), and the middle step of the coils in the grooves is (5-6 + 3-9 + 4 15 2) / 45 177/45 3.933. According to FIG. 4, the linear EMF windings are equal; a Food, b

Е E

СиSi

8582 + 14,27982 - 213,8582«8582 + 14.27982 - 213.8582 "

Го Go

х14,2798 С08 121,04 24,4958; с х14.2798 С08 121.04 24.4958; with

Е 0с 14,2798 - 2(1 cos 117,92) Е 0с 14,2798-2 (1 cos 117.92)

24 4701 , Коэффицв:ент несимметрии К линейных напр :ений обмотки 24 4701, Ratio: asymmetry envelope To linear winding directions

фиг. 1 определ етс как: S а + b + + с 73,4617; А (а2 + Ь2 + с2)/6 FIG. 1 is defined as: S a + b + + c 73.4617; A (a2 + b2 + c2) / 6

299,8124; В -J 3S(S - 2а) (S - 2Ь) (S - 2с7/6 299,8121; D л|А+в . 299.8124; B -J 3S (S-2a) (S-2b) (S-2c7 / 6 299.8121; D l | A + c.

24,4872; Е 0,01732; Кцес (E/D)100 (0,0,1732/24,4872)-100 0,0707%. 24.4872; E 0.01732; Chests (E / D) 100 (0.0.1732 / 24.4872) -100 0.0707%.

Дл известной двухслойной обмот- 4 при р 6, Z 48, УП 4For the well-known two-layer winding - 4 with p 6, Z 48, UE 4

киki

и чередовании фазных зон по р ду 211112121 (фиг, 3) аналогичными расчетами получают: фазные ЭДС - а Ь 15,0958; с 14,7821; 113,4°; срвс 123,3°; К. (15,0958-2 + 14,7821)73 16 0,9369; линейные ЭДС равны: а 25,2344; Ъ с 26,2949; S 77,8242; А 336,6031; В 336,1098; D Ч 25,9367; Е 0,7024 и К, 2,708%.and the alternation of phase zones along the row 211112121 (fig. 3) by analogous calculations receive: phase electromotive voltages - a b 15.0958; c 14.7821; 113.4 °; cp 123.3 °; K. (15.0958-2 + 14.7821) 73 16 0.9369; linear emfs are: a 25,2344; B from 26.2949; S 77,8242; A 336.6031; B 336,1098; D × 25.9367; E 0.7024 and K, 2.708%.

Таким образом, предлагаема обмотка значительно проще конструктивно и в изготовлении, чем известна 4J, имеет лучшие электромагнитные параметры: значительно меньший коэффициент несимметрии линейных напр жений и более высокий обмоточный коэффициент (в 0,9426/0,9369 раза) при меньшем среднем шаге катзгшек по пазам (в 4/3,933 раза).Thus, the proposed winding is much simpler structurally and in manufacturing than 4J is known, it has better electromagnetic parameters: a much smaller linear voltage unbalance coefficient and a higher winding coefficient (0.9426 / 0.9369 times) with a smaller average step of grooves (4 / 3,933 times).

На фиг, 5 и b при построении многоугольников МДС (по фиг, 2 и 3) использована вспомогательна треугольна сетка З, сторона которой прин та за 0,5 единиц, где цифрами от 1 до 48 отмечены пазовые точки многоугольников . По фиг. 5 определ етс коэффициент дифференциального рассе- , ни С д предлагаемой обмотки (фиг.О, характеризующий качество обмотки по уровню содержани в кривой ее 1-ЩС высших и низших гармонических In FIGS. 5 and b, when constructing MDS polygons (FIGS. 2 and 3), an auxiliary triangular grid H is used, the side of which is taken as 0.5 units, where numbers from 1 to 48 mark the slot points of the polygons. According to FIG. 5, the differential dissipation factor or Cd of the proposed winding is determined (Fig. 0, characterizing the quality of the winding in terms of the content in its 1-SCHS higher and lower harmonic

ZZ

циёнт диффереш и тыюго рлссе н С}д по сравнешпо с извест1 ой об кой 4.Cynth Differential and Cycling Commodity N C} d Compared with the Lime 4.

При использовании предлагаем обмотки в совмещенньтх: электр гче маишнах с числами пар полюсов п например , 1/6, в ее фазах не навод тс ЭДС взаимоиндукцииWhen used, we offer windings in the following: electrically more powerful with the numbers of pairs of poles n, for example, 1/6, in its phases no EMF of mutual induction is induced

10 ПОЛЯ с полюсностью р 1, т.е.10 FIELDS with polarity p 1, i.e.

она не имеет взаимоиндуктг-шной с этим полем.she does not have mutual inductance with this field.

Предлагаема обмотка использ в одномашинных преобразовател х The proposed winding is used in single-machine converters.

15 тоты асинхронного тшта, д,1т кот статор имеет 48 пазов. Такой пр разователь содержит на статоре д раздельные трехфазные обмотки - гательнзгю с полюсностью р, 1 и15 tots asynchronous, d, 1 t cat stator has 48 slots. Such a driver contains on the stator g separate three-phase windings - with a polarity of p, 1 and

2020

генераторную с полюсностью р generator with polarity p

а на роторе с контактными кольца одну фазную обмотку совмещенного типа 2. Применение предлагаемо обмотки позвол ет упростить консand on the rotor with slip rings one phase winding of the combined type 2. The use of the proposed winding allows to simplify the cons

25 цию статора и его изготовление; уменьшить расход пазовой изол ци на статоре; повысить степень исп зовани меди статора и улучшить ромагнитные параметры Maimffliii из-25 stator and its manufacture; reduce the consumption of slot insulation on the stator; increase the degree of use of the stator copper and improve the Maimffliii’s romagnetic parameters due to

30 уменьшени степени несимметрин н пр женной обмотки.30 reduce the degree of unbalance on the spun winding.

Предлагаема обмотка может пр мен тьс также и в других типах мещенных электрических машз1Н с дThe proposed winding can also be used in other types of proprietary electrical machines with

35 м разнополюсными магнитными пол в общем магнитопроводе.35 m of opposite pole magnetic fields in a common magnetic core.

Claims

Formula invented

40

RO -2Ll 5.8125 - square a 2

average radius of groove points .; (i 1-48); R2 (z K.)

A three-phase winding for a combined type electric machine with numbers of pairs of poles, performed in 48 slots with numbers from 1 to 48 out of 18 coil groups with 45 numbers from 1 g to 18 g, containing groups with numbers 1 + 3k in the first phase, 2 in the second phase, 3 + 3k in the third phase, connected in each phase sequentially, in accordance with the phases and

(45-0.9426 / 67) 2 5, -06381 - quadd of the beginnings of groups 1g, 2g and 3g and the ends of the basics of the radius of the circle for the main harmonic. MDS; b dl U flOO 14.785%. Similarly, for the well-known three-phase two-layer winding G4 of FIG. 6 are defined: R | 6.5; R2 (480.9369 / / 6) 2 5.692024 and bd 14.19%. Thus, the proposed winding has a slightly greater coefficient

1bg, 17g and 18g groups, characterized in that, in order to improve the design and manufacture as well as improve the electromagnetic 55 parameters by lowering i the coefficient of asymmetry of phase voltages, groups 1g, 4g, 7g, South, 13g and 1bg contain two concentrate katu

ki with steps in grooves y.

5 and 3,

The temperature is different and the distance is not C} D compared with the known winding 4.

When using the proposed winding in the combined: electrically controlled machines with the numbers of pole pairs of fields, for example, 1/6, EMF is not induced in its phases from

FIELDS with polarity p 1, i.e.

it does not have a mutual inductance link with this field.

The proposed winding is used in single-machine frequency converters of asynchronous frequency, d, 1t of which the stator has 48 slots. Such a converter contains on the stator two separate three-phase windings - two with a polarity of p, 1 and

20

generator with a polarity of p 6,

and on the rotor with slip rings - one phase winding of the combined type

2. The application of the proposed winding allows us to simplify the construction of the stator and its manufacture; reduce the amount of slot insulation on the stator; increase the use of copper stator and improve the electromagnetic parameters of Maimffliii due to

30 reduce the degree of unbalanced winding.

The proposed winding can also be used in other types of combined electrical machines with two 35 m polarized magnetic fields in a common magnetic circuit.

Invention Formula

40

A three-phase winding for an electric machine of the combined type with the numbers of pole pairs, made in 48 slots with numbers from 1 to 48 of 18 coil groups with numbers from 45 to 1 g, containing groups with numbers 1 + 3k in the first phase, 24- 3k in the second phase, 3 + 3k in the third phase, connected in each phase in series with the phases of

dd started groups 1g, 2g and 3g and ends

1bg, 17g and 18g groups, characterized in that, in order to simplify the design and manufacture, as well as to improve the electromagnetic 55 parameters by lowering i the asymmetry coefficient of the phase voltages, the 1g, 4g, 7g, South, 13g and 1bg groups contain two concentrations Chsskie katushnachal groups 1g, 2g and Zg and ends

ki with steps in grooves y.

5 and 3,

Groups 2g, 6g, 8g, 12g, 14g and 18g contain one coil with a tag on the square Ur, l groups 3g, 5 g, 9g, 11 g, 15g and 17g contain two equal-step coils with a tag on the grooves at A, coils Groups 1d-6d contain, respectively, the number of turns wn 2w, 2w, w, and 2W | j. W | f and WK, 2w and W |, 2W | (these | 1 of the primary sides are packed according to

into the grooves numbered 1 and 2, 4.6 and 7.9 and 10.12, and 13.15, the indicated numbers of turns and the laying of the cutter are repeated for the group 7g-12g with the offset of the 16 numbers, and d.p grutt 13g-18g - with offset slots by 32 numbers, where p 1 or k 0,1,2, ..., (p -).

19g fr ZrJr 1r Sr Sr Tr vg Sr South JJ Zr I3r 15r Sr fr

ir 5ce :: iefct: cse tt: ::;

ft ;.

Phi

Thebes

ut.l

32 if 9 FI.6

33