Трифазна багатополюсна двошарова симетрична обмотка

(19) (5D5 V*/ Г~\ (Ш H02 КЗ/28, (П) И/14 ОПИС Д О ПАТЕНТУ ЦСРЖАВ-HF ПАТЕНТНЕ ЗІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) ТРИФАЗНА БАГАТОПОЛЮСНА ДВОШАРОВА СИМЕТРИЧНА ОВМОТКА . 1 (20)94260716,22 03 93 (21)4899212/07, (22)03 01.91, SU (4ft) 28.12 94 Бюл N=7 I (56) 1 Клоков Б К Обмотчик электрических машин М , Высшая школа, 1987. с 45-49 2 Клоков Б К Обмотчик электрических машин М . Высшая школа. 1987, с 49-55 (прототип) (71) Одеський політехнічний Інститут І Новокаховський електромашинобудівний завод (72) Дьогтєв Володимир Григорович, Шевченко Володимир Петрович, Чайковський Володимир Павлович, ШУЛЬГІН Дмитро Миколайович, Коцюбенке Валерій Павлович, Яковлев Михайло Михайлович (73) Новокаховський електромашинобудівний завод імені 50-річчя Великої Жовтневої соц'алістичної революції виробничого об'єднання "Південелектромзш" (UA) (57) 1 Трехфазная многополюсная двухслойная симметричная обмотка с четным числом q пазов на полюс и фазу, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что каждая фаза выполнена из катушек первого и второго типов с разными числами витков Wi и \Л/2 соответственно, одноименные активные стороны которых на протяжении каждого двойного полюсного деления размещены в группе из 2q соседних пазовых частей обмотки, причем в q пазовых частях середины группы размещены стороны катушек первого типа, а в крайних q/2 пазовых частях группы - стороны катушек второго типа и отношение чисел витков W2/W1 лежит в диапазоне от 0,25 до 0,5 включительно Предлагаемое изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин и может быть использовано в электромашиностроении при изготовлении и укладке обмоток асинхронных и синхронных электрических машин Известны однослойные трехфазные обмотки с целым числом q пазов на полюс и фазу[1J Этиобмотки характеризуемые простотой конструкции и технологией изготовления и укладки, применяются при производстве асинхронных двигателей мощностью до Ю 15 кВт Основным недостаткрм указанных обмоток является значительное содержание высших гармоник в кривой МДС (особенно 5-ой и 7-ой гармоник) и ЭДС (3-ей, 5-ой и 7-ой гармоник), что является главным препятствием для их использования в электрических машинах переменного тока большой мощности Однослойные обмотки выбраны в качестве аналога предлагаемого изобретения Известны также трехфазные многополюсные двухслойные симметричные обмотки с четным числом q пазов на полюс и фазу, нашедшие применение в электрических машинах переменного тока средней и большой мощности [2] По структуре распределения активных катушечных сторон двухслойные обмотки являются объектом, состоящим из двух одинаковых однослойных обмоток, смещенных друг относительно друга на ве 2 Обмотка поп 1 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что катушки второго и первого типа выполнены с отношением чисел витков 0,366 сл ел 55'11 личину шага У по пазам Эти обмотки отличаются ог однослойных меньшим содержанием высших гармоник в кривых МДС(ЭДС). Однако (армоники с порядковыми v=3, v=5 и v 7 не уничтожаются полностью и одновременно при выборе любого шага, что приводит к увеличению потерь в процессе электромеханического преобразования энергии По своей технической сущности двухслойные обмотки наиболее близки к предлагаемому и з о б р е т е н и ю , поэтому они выбраны в качестве прототипа. Задача изобретения состоит в усовершенствовании трехфазной многополюсной двухслойной симметричной обмотки, обеспечивающем улучшение виброакустических характеристик асинхронного двигателя путем уменьшения величин пространственных гармоник МДС/ЭДС. приводящих к уменьшению потерь в процессе электромеханических преобразований. Поставленная задача решается тем, что в трехфазной многополюсной двухслойной симметричной обмотке с четным числом q пазов на полюс и фазу, согласно изобретению, каждая фаза выполнена из катушек первого и второго типов с разными числами витков Wi и W2 соответственно, одноименные активные стороны которых на лротяжении каждого двойного полюсно(О деления размещены в группы из 2q соседних пазовых частей обмотки, причем в q пазовых частях середины группы размещены стороны катушек первого типа, а в крайних q/2 пазовых частях группы - стороны катушки второго типа и отношение чисел витков W2/W) лежит в диапазоне от 0,25 до 0,5 включительно. При этом катушки второго и первого типа аыполнены с соотношением чисел витков 0,366. На фиг 1 изображена схема распределения активных катушечных сторон пои Z = 12 пазов, на фиг 2 - схема распределения активных катушечных сторон при Z = 24 паза; на фиг 3 - схема-развертка обмотки с распределением активных катушечных сторон при Z = 12 пазов. На фиг. 1 трехфазная многополюсная двухслойная симметричная обмотка с числом q = 2 пазов на полюс и фазу содержит + + катушки первого типэ(а) с числом витков Wi, в которой одноименные активные катушечные стороны фазы С занимают 3-й и 4-й пазы, а одноименные активные стороны 5 катушки второго типа (б) фазы С с числом витков W2 занимают 2-й и 5-й пазы, т е. по одному пазу симметрично пазам со сторонами катушки с числом витков Wi. Аналогично размещены одноименные 10 катушечные стороны фазы С, занимающие 4 соседних паза с 8-го по 11-й включительно. 9-й и 10-й пазы заняты сторонами катушек первого типа, а 8-й и 11-й - сторонами катушек второго типа. Подобным же образом размещены активные стороны катушек 15 остальных фаз. 20 25 30 35 40 На фиг 2 дополнительно представлена трехфазная многополюсная двухслойная симметричная обмотка с числом q = 4 пазов на полюс и фазу с распределением активных сторон катушек первого типа с числом витков Wi и активных сторон катушек второго гипа с числом витков \Л/г Формирование катушек путем соединения в лобовых частях активных катушечных сторон, распределенных в соответствии с формулой изобретения, может быть различным с использованием любой известной конструкции обмоток и принципов обьединения катушек в группы. В качестве примера одного из возможных вариантов такого объединения на фиг. 3 приведена схема-развертка обмотки с распределением активных катушечных сторон, повторяющих схему фиг. 1 для случая соединения катушечных сторон первого типа (изображены толстыми линиями) с числом витков Wi в виде однослойной цепной обмотки с шагом катушек по пазам Y = 5, а сторон катушек второго типа с числом витков W2 - в виде однослойной цепной обмотки с шагом катушек по пазам Y = 3, уложенных "вразвалку". Расход обмоточного провода в приве45 денной обмотке согласно изобретению и в прототипе можно сравнить по величине среднего шага Ycp, равного для двухслойной обмотки-прототипа шагу по пазам, который выбирается обычно равным Y = 3q x •(0,8...0.85) = 5, г для составной обмотки по • 50 фиг. 3 определяется по выражению: + Y i q ) + (Y2i +••• + Y2| + ... + Y 2 q ) x 2 W * _ 5 + 3W» q(1 + W*) где YD = шаг по пазам каждой из q катушек с числом витков Wi первого типа. 2(1 +W*) Y21 - шаг по пазам каждой из q/2 катушек с числом витков W2 второго типа; 5541 W* - относительное число витков кагушек второго типа, равное W2/W1. Значения средних шагов YCp в зависимости от W* для приведенного примера получаются равными. 5 v —5х7о 2 fHv) - 1 где Z o - число пазов на двойном полюсном делении Значения rdv приведены в крайV L P - 4.6; YCp = 4,46; YrP - 4,33 нем правом столбце таблицы. Сопоставление данных таблицы показывает, что во всем при W* - 0,25; W* = 0,366; W* - 0.5 соответственно, т.е. во всем допустимом диапазоне 10 допустимом диапазоне изменения W* относительное содержание наиболее весомых 3изменения относительного числа W* витков ей. 5-ои и 7-ой высших г а р м о н и к у средний шаг предлагаемой обмотки меньпредлагаемой обмотки меньше, чем у обмотше, чем в обмотке-прототипе. Следовательки-прототипа, что гарантирует более высоно лобовые части в предлагаемой обмотке короче, что обеспечивает экономию обмо- 15 кое к а ч е с т в о э л е к т р о м е х а н и ч е с к о г о преобразования энергии. При соотношении точного провода витков, близком к оптимальному (W* = Сравнительные результаты гармониче0,366), при уменьшении относительной ампского анализа по гармоникам порядком V = литуды H v третьей гармоники более 30 про3, 5, 7 для обмотки-прототипа (q = 2, Y = 5) и центов по сравнению с прототипом, 5-эя и предлагаемой обмотки во всем диапазоне 20 7-ая гармоники оказываются полностью поизменения W* приведены в таблице. Дандавленными. Аналогичный эффект достиганые приведены s виде дроби, числитель коется и для обмоток по формуле изобретения торой равен обмоточному коэффициенту Kov с другими значениями чисел пазов на полюс по v-ой гармонике, а знаменатель - относи2К где К- натуральное тельной амплитуде этой гармоники, опреде- 25 и фазу: q = 4, 6,8 число. ляемой по выражению Применение предлагаемой обмотки позволяет уменьшить расход обмоточного про— Kuv/Kop X V вода за счет сокращения длины лобовых частей, на 8. ..13 процентов снизить добавочгде, Кор - обмоточный коэффициент по 1-ой 0 ные потери и улучшить виброакустические (рабочей) гармонике характеристики асинхронных двигателей за Интегрально относительное содержание счет уменьшения относительных амплитуд добавочных гармоник оценивается коэффи5-ой и 7-ой пространственных гармоник циентом дифференциального рассеивания. МДС, а также уменьшить несинусоидальФункциональная работа предлагаемой об- 35 ность кривой ЭДС на зажимах генераторов мотки оценивается по относительному содертрехфазного переменного тока за счет жанию добавочные гармоник коэффициентом уменьшения содержания в ней 3-ей, 5-ой и rdv дифференциального рассеивания, рас7-ой временных гармоник. считанного по формуле: 5541 В В' A' j і j . З г 5 4 б 7 8 3 11 12 С А j j 10 іг 11 10 і і і і a) і q 2*q і б) З В' С 4 5 6 7 8 9 А 1 В С А' В С А' Фиг. 1 с а) 1 2 3 4 В' ' І • 5 8 '• і 8 7 Э 10 11 І2 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t І ! І і І І q/3 І І г 1 і і 1 І І j і І і 3 4 і 1 і | і ! І І І ! І і 1 І 5 6 7 8 І і і < 10 tt 12 13 14 1 і 16 \7 ЇВ П 3 * | і Г. Р 1 2? 'О . '• \ і і і : І в і і і с їй; ?. і і ', , І 1 І і 5541 Упорядник Замовлення 613 Техред М.Моргентал Коректор 0. Густі Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП. Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород. вул.Гагаріна, 101