ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройству многофазных обмоток электрических машин переменного тока, и может быть использовано при изготовлении энергоэффективных электродвигателей переменного тока, в том числе и многоскоростных двигателей, обладающих свойством полисинхронизма.
Известна обмотки электрической машины переменного тока [Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. - 3-е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978. - с 393], которая выполнена m-фазной с фазными зонами α равными:
- α=360°/(nm) - фазная зона, где n - число фазных зон: n=1 - однозонная обмотка (при m=3 обмотку называют 120°-зонной, или трехзонной),
- n=2 - двухзонная обмотка (при m=3 обмотку называют 60°-зонной, или шестизонной).
При этом число пазов на полюс и фазу для однозонной обмотки (n=1) равно Q
Q=Z/(pm),
а число пазов на полюс и фазу для двухзонной обмотки (n=2) равно q
q=Z/(2pm).
Фазную зону α образуют расположенные в соседних пазах стороны катушек одной катушечной группы, занимающие Q (для однозонной обмотки) или q (для двухзонной обмотки) зубцовых делений.
Обмотка с зоной 60 эл. градусов выгоднее, так как для равномерно распределенной обмотки обмоточный коэффициент по рабочей гармонике, определяющий использование обмотки, в 1,15 раз выше, а масса меди обмотки на 15% меньше. Поэтому на практике предпочитают применять двухзонные обмотки (n=2) однослойные и двухслойные
Известны обмотки (n=2) электрической машины переменного тока однослойные и двухслойные, которые выполнены m-фазными двухзонными [Асинхронные двигатели общего назначения / Бойко В.М., Гаинцев Ю.В., Ковалев Ю.М., и др.; Под ред. В.М. Петрова и А.Э. Кравчика. - М.: Энергия, 1980. - с. 120-125] и у которых процесс укладки статорных всыпных обмоток на электромашиностроительных заводах механизирован. На статорообмоточных станках укладываемая в пазы статора обмотка должна быть концентрической, но их применение связано с повышенным расходом меди за счет больших длин и вылетов лобовых частей. Однослойная концентрическая обмотка наиболее пригодна для механизированной укладки.
Эта обмотка наиболее близка к предлагаемой полезной модели и является прототипом.
Недостаток обмотки электрической машины переменного тока выполнемой m-фазной как однослойной концентрической, так и двухслойной с малым коэффициентом укорочения шага заключается в повышенном расходе меди за счет больших длин и вылетов лобовых частей. Отсутствие укорочения шага в однослойных обмотках приводит к тому же к ухудшению формы поля в воздушном зазоре, добавочным потерям и магнитному шуму.
Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей полезной модели является снижение расхода меди за счет уменьшения средней длины витка и вылета лобовых частей обмотки электрической машины переменного тока путем укорочения шага обмотки по пазам.
0
Поставленная задача достигается тем, что обмотка электрической машины переменного тока выполнена m-фазной с числом пар полюсов p в Z пазах магнитопровода и содержит фазные зоны в каждой фазе, при этом q последовательно включеных катушек выполнены с шагом
cp
i
y=Σy/q,
где i=1,…q,
отличающаяся тем, что обмотка выполнена четырехзонной и число последовательно включенных катушек q уложены в пазы магнитопровода с шагом
cp
0
y=Z/(np)
в пределах каждой пары фазных зон, где n - число фазных зон, при этом число фаз m, число фазных зон n, число катушек q и число Z пазов магнитопровода связаны соотношением
0
Z=nmpq.
0
Поставленная задача также достигается тем, что обмотка электрической машины переменного тока может быть выполнена m-фазной с числом пар полюсов p в Z пазах магнитопровода и содержит фазные зоны в каждой фазе, при этом q последовательно включеных катушек выполнены с шагом
cp
i
y=Σy/q,
где i=1,…q.
Обмотка выполнена четырехзонной и число последовательно включенных катушек я уложены в пазы магнитопровода с шагом
cp
0
y=Z/(np)
в пределах каждой пары фазных зон, где n - число фазных зон, при этом число фаз m, число фазных зон n, число катушек q и число Z пазов магнитопровода связаны соотношением
0
Z=nmpq.
Поставленная задача также достигается тем, что четырехзонная обмотка может быть выполнена трехфазной m=3, однослойной с одинаковым числом пазов q на полюс, фазу и фазную зону с распределением сторон катушек в пазах по закону
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
p0
(AbZxBcXyCaYz),
где "A, a и X, x" - фазные зоны первой фазы четырехзонной обмотки, "B, b и Y, y" - фазные зоны второй фазы четырехзонной обмотки, а "C, c и Z, z" - фазные зоны третьей фазы четырехзонной обмотки,
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
p0
где (Ax) (Xa) - катушечные группы, образующие полуфазы первой фазы четырехзонной обмотки, (By) (Yb) - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы четырехзонной обмотки, а (Cz) (Zqc) - катушечные группы, образующие полуфазы третьей фазы четырехзонной обмотки,
где индекс "q" - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне и имеющих одинаковое направление тока в фазных зонах "A, a, B, b и C, c" в одну сторону (например, вверх), а в фазных зонах "X, x, Y, y и Z, z" в другую сторону (например, вниз).
cp
При этом q катушек последовательно включенные в пределах каждой фазной зоны выполнены с шагом y равным
cp
0
y=τ=Z/(np).
Поставленная задача также достигается тем, что четырехзонная обмотка может быть выполнена трехфазной m=3, двухслойной концентрической с числом катушек K в катушечной группе, соединенных последовательно. Стороны K катушек уложены в пазы магнитопровода в пределах каждой пары фазных зон в рядом расположенных K пазах, где K равно
K=q+t.
Шаг концентрических катушек по пазам определен соотношениями
cp
cp
cp
y+2t,…, y,…, y-2t,
cp
0
где y=τ=2/(np) и t - шаг укорочения выбран в пределах от 1 до q.
При этом чередование фазных зон выполнено в последовательности
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
p0
(AbZxBcXyCaYZ),
где "A, a и X, x" - фазные зоны первой фазы четырехзонной обмотки, "B, b и Y, y" - фазные зоны второй фазы четырехзонной обмотки, а "C, c и Z, z" - фазные зоны третьей фазы четырехзонной обмотки,
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
где (Ax) и (Xa) - катушечные группы, образующие полу фазы первой фазы четырехзонной обмотки, (By) и (Yb) - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы четырехзонной обмотки, а (Cz) и (Zc) - катушечные группы, образующие полуфазы третьей фазы четырехзонной обмотки,
где индекс "К" - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне и имеющих одинаковое направление тока в фазных зонах "A, a, B, b и C, c" в одну сторону (например, вверх), а в фазных зонах "X, x, Y, y и Z, z" в другую сторону (например, вниз).
При этом число витков в катушках определено тем, что число проводников двухслойной обмотки в пазах магнитопровода одинаково.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены ветрено. Фазы соединены в звезду и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc), - третьей фазы могут быть включены согласно. При этом фазы соединены в звезду и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb), - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены встречно. Фазы соединены в треугольник и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третья фаза могут быть включены согласно. При этом фазы соединены в треугольник и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc), - третьей фазы могут быть включены встречно. Конец первой фазы соединен с точкой соединения полуфаз второй фазы, конец второй фазы соединен с точкой соединения полуфаз третьей фазы, конец третьей фазы соединен с точкой соединения полуфаз первой фазы, образуя схему соединения обмоток звезда с внутренним треугольником Y-Δ. Начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены согласно. Конец первой фазы соединен с точкой соединения полуфаз второй фазы, конец второй фазы соединен с точкой соединения полуфаз третьей фазы, конец третьей фазы соединен с точкой соединения полуфаз первой фазы, образуя схему соединения обмоток звезда с внутренним треугольником Y-Δ. Начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены встречно. Фазы соединены в звезду и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены согласно. При этом фазы соединены в звезду и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p. При этом начала и концы фаз присоединены к контактам коммутатора.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
0
к
к
p0
к
к
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb)p - вторая фаза, (Cz) и (Zc) - третья фаза могут быть включены встречно. Фазы соединены в треугольник и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первая фаза, (By) и (Yb) - вторая фаза (Cz) и (Zc) - третья фаза могут быть включены согласно. При этом фазы соединены в треугольник и начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p. При этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
0
0.
Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) -первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены встречно. Конец первой фазы соединен с точкой соединения полуфаз второй фазы, конец второй фазы соединен с точкой соединения полуфаз третьей фазы, конец третьей фазы соединен с точкой соединения полуфаз первой фазы, образуя схему соединения обмоток звезда с внутренним треугольником Y-Δ. Начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
0
Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной четырехзонной обмотки выполненные из полуфаз (Ax) и (Xa) - первой фазы, (By) и (Yb) - второй фазы, (Cz) и (Zc) - третьей фазы могут быть включены согласно. Конец первой фазы соединен с точкой соединения полуфаз второй фазы, конец второй фазы соединен с точкой соединения полуфаз третьей фазы, конец третьей фазы соединен с точкой соединения полуфаз первой фазы, образуя схему соединения обмоток звезда с внутренним треугольником Y-Δ. Начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. При последовательно включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз.
0
0
0
0
0
0
0
0
На фиг. 1 изображено конструктивное исполнение однослойной трехфазной обмотки электрических машин со встречным включением полуфаз, а на фиг. 2 приведено ее матричное описание; на фиг. 3 изображено конструктивное исполнение двухслойной трехфазной обмотки электрических машин со встречным включением полуфаз, а на фиг. 4 приведено ее матричное описание; на фиг. 5 изображена схема соединения фаз трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов 2P в звезду (Y) и в звезду с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2) с числом полюсов 4P; на фиг. 6 - схема соединения фаз трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов 2P в треугольник (Δ) и в звезду с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2) с числом полюсов 4P; на фиг. 7 приведена схема соединения фаз трехфазной обмотки электрических машин в звезду с внутренним треугольником (Y-Δ) со встречным включением полуфаз. На фиг. 8 изображена схема соединения фаз трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов 2P в звезду с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2) и в звезду с числом полюсов 4Р (Y); на фиг. 9 - схема соединения фаз трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов 2P в звезду с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2) и в треугольник с числом полюсов 4P (Δ); на фиг. 10 приведена схема соединения фаз трехфазной обмотки электрических машин в звезду с внутренним треугольником (Y-Δ) с согласным включением полуфаз. На фиг. 11 изображено конструктивное исполнение однослойной трехфазной обмотки электрической машины с согласным включением полуфаз и ее матричное описание; на фиг. 12 изображено конструктивное исполнение двухслойной трехфазной обмотки электрических машин с согласным включением полуфаз и ее матричное описание.
Обмотка электрической машины переменного тока трехфазной (фиг. 1÷12). Обмотка содержит n-фазных зон в каждой фазе на паре полюсов (фиг. 1, 3), число которых равно четырем (n=4 - четырехзонная обмотка). При этом в каждой фазе в пределах каждой пары фазных зон уложена в пазы магнитопровода катушечная группа с шагом
cp
0
y=Z/(np)=24/(4·1)=6.
Катушечные группы каждой фазы образуют две полуфазы 1÷6 (фиг. 5÷10).
0
cp
При числе пар полюсов обмотки p равном 1 (фиг. 1÷4, 11, 12) катушки обмотки размещены в Z пазах магнитопровода, число пазов равно 24. Число последовательно включенных катушек, образующих катушечную группу, равно числу пазов на полюс и фазу q равное 2 (фиг. 1, 2, 11) для трехфазных обмоток с диаметральным шагом y и равно 3 (фиг. 3, 4, 12) для трехфазных обмоток с укороченным шагом, где средний шаг обмотки по пазам равен
cp
i
y=Σy/q.
Число фаз m, число фазных зон n, число катушек q и число Z пазов магнитопровода связаны соотношением
0
z=nmpq.
Для трехфазной однослойной обмотки (фиг. 1, 2)
Z=4·3·1·2=24.
0
При числе пар полюсов обмотки p=1 (фиг. 1÷4, 11÷14) число катушечных групп на паре полюсов в каждой фазе равно n/2=2 и каждая катушечная группа каждой фазы образует полу фазу 1÷6 (фиг. 5÷10, 15, 17).
0
0
При числе пар полюсов обмотки p≥2 для m-фазной обмотки число катушечных групп в полу фазах каждой фазы равно p.
Выполнение m-фазной обмотки электрической машины переменного тока четырехзонной (n=4) обеспечивает снижение расхода меди за счет уменьшения средней длины витка и вылета лобовых частей.
Так, для всыпных обмоток электрической машины переменного тока длина витка и вылета лобовой части равны
л
л
кт
выл
выл
кт
L=K·b, L=К·b,
кт
где b - средняя ширина катушки
кт
п1
0
b=π(D+h)/(n·p)=τn,
п1
0
где D - диаметр расточки статора, h - высота паза статора, n - число фазных зон в каждой фазе на паре полюсов и p - число пар полюсов сравниваемых обмоток.
0
Для двухзонных обмоток (n=2) длина витка и вылета лобовой части равны при p=1
лn=2
п1
0
п1
L=1,2·π(D+h)/(n·p)=1,2·π(D+h)/2,
вылn=2
п1
0
п1
L=0,26·π(D+h)/(n·p)=0,26·π(D+h)/2,
0
и для четырехзонных обмоток (n=4) длина витка и вылета лобовой части равны при p=1
лn=4
п1
0
п1
L=1,3·π(D+h)/(n·p)=1,2·π(D+ h)/4,
вылn=4
п1
0
п1
L=0,4·π·(D+h)/(n·p)=0,26·π(D+h)/4,
а отношение длин при n=4 и n=2 равно
вылn=4
лn=2
вылn=4
вылn=2
L/L=0,542 и L/L=0,77.
0
Таким образом, четырехзонная обмотка имеет длину витка лобовой части меньше в 1,846 раза и величину вылета лобовой части меньше в 1,3 раза при p=1, чем двухзонная обмотка.
Насколько снижается расход меди четырехзонной (n=4) обмотки электрической машины переменного тока можно оценить по отношению средних длин витка
cpn=4
cpn=2
п
лn=4
п
лn=2
L/L=(L+L)/(L+L)=0,724,
п
n=2
0
где L=0,6·τ - длина пазовой части средней длины витка при p=1 (оценочные коэффициенты определены по учебному пособию для вузов «Проектирование электрических машин/ под редакцией И.П. Копылова. - М.: Энергия, С. 495»), т.е. коэффициент уменьшения объема меди составляет 1/0,724=1,38.
Меньший шаг четырехзонной обмотки по пазам изменяет электрические и магнитные свойства обмотки. Так, уменьшается активное и индуктивное сопротивление фаз, обусловленные лобовыми частями обмоток.
При выполнении трехфазной (m=3) четырехзонной обмотки однослойной с одинаковым числом пазов q на полюс, фазу и фазную зону стороны катушек в пазах имеют распределение сторон катушек в пазах по закону (фиг. 1)
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
q
0
(AbZxBcXyCaYz)p,
где "A, a и X, x" - фазные зоны первой фазы четырехзонной обмотки, "B, b и Y, y" - фазные зоны второй фазы четырехзонной обмотки, а "C, c и Z, z" - фазные зоны третьей фазы четырехзонной обмотки,
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
где (Ax) (Xa) - катушечные группы соответственно 1 и 4, образующие полуфазы первой фазы четырехзонной обмотки, (By)(Yb) - катушечные группы соответственно 2 и 5, образующие полуфазы второй фазы четырехзонной обмотки, а (Cz) (Zc) - катушечные группы соответственно 3 и 6, образующие полуфазы третьей фазы четырехзонной обмотки (фиг. 5÷7).
cp
Индекс "q" - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне и имеющих одинаковое направление тока в фазных зонах "A, a, B, b и C, c" в одну сторону (например, вверх), а в фазных зонах "X, x, Y, y и Z, z" в другую сторону (например, вниз), при этом я катушек концентрической обмотки последовательно включенные в пределах каждой фазной зоны выполнены с шагом y равным (фиг. 1, 2)
cp
0
y=τ=Z/(np)=24/(4·1)=6,
1
2
cp
т.е. y=7, y=5 и y=(7+5)/2=6.
В общем случае четырехзонная обмотка может быть выполнена и концентрической, и равносекционной.
Для выполнения анализа конструктивных исполнений обмоток на работоспособность используем ряд компонент матричной модели обмоток переменного тока:
- ЭДС обмотки
обν
прν
пm
P
прν
||E||=E·U·[||C||·||E||],
P
где ||C|| - это матрица исследуемой обмотки (фиг. 2),
прν
E - величина индуктируемой ЭДС проводника от ν-той гармоники поля;
- обмоточные коэффициенты для ν-тых гармоник
,
P
m
P
где ||C|| матрица m-ной строки матицы обмотки ||C||,
mi
|a| - сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю.
прν
Для анализа обмотки составляется столбцовая матрица звезды пазовых э.д.с ||E||. Элементы столбцовой матрицы определяются выражением:
,
i
0
где ν - номер гармонической составляющей э.д.с. (н. с), Z - номер паза от 1 до Z,
ν
0
α=α·ν;
0
а угол сдвига пазов α для обмоток, не создающих субгармоники магнитного поля, равен
0
0
α=p·360°/Z, эл. град.
Для аналитических расчетов, используя формулу Эйлера
,
следует перейти от выражения (4) к алгебраическим выражениям:
; ;
.
Обмоточный коэффициент для каждой из гармоник ЭДС (НС) определится соотношением:
.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=2 и числе пазов Z=24, приведенном на фиг. 2, сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,701, что обеспечивает создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машины.
При выполнении трехфазной (m=3) четырехзонной обмотки двухслойной концентрической с числом катушек К в катушечной группе, соединенных последовательно стороны К катушек уложены в пазы магнитопровода в пределах каждой пары фазных зон в рядом расположенных К пазах, где К равно
К=q+t,
а шаг концентрических катушек по пазам определен соотношениями
cp
cp
cp
y+2t,…, y,…, y-2t,
cp
0
где y=τ=Z(np) и t - шаг укорочения выбран в пределах от 1 до q, с чередованием фазных зон в последовательности (фиг. 3)
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
p0
(AbZxBcXyCaYz),
где "A, a и X, x" - фазные зоны первой фазы четырехзонной обмотки, "B, b и Y, y" - фазные зоны второй фазы четырехзонной обмотки, а "C, c и Z, z" - фазные зоны третьей фазы четырехзонной обмотки,
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
р0
к
к
p0
где (Ax) и (Xa) - катушечные группы соответственно 1 и 4, образующие полуфазы первой фазы четырехзонной обмотки, (BY) и (Yb) - катушечные группы соответственно 2 и 5, образующие полуфазы второй фазы четырехзонной обмотки, а (Cz) и (Zc) - катушечные группы соответственно 3 и 6, образующие полуфазы третьей фазы четырехзонной обмотки (фиг. 5÷7).
Индекс "К" - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне и имеющих одинаковое направление тока в фазных зонах "A, a, B, b и C, c" - в одну сторону (например, вверх). А в фазных зонах "X, x, Y, y и Z, z" - в другую сторону (например, вниз). При этом число витков в катушках определено тем, что число проводников двухслойной обмотки в пазах магнитопровода одинаково (фиг. 3, 4).
При числе катушек К=3 (фиг. 3, 4) в катушечной группе, соединенных последовательно, и шаге укорочения t=1 шаг концентрических катушек по пазам определен соотношениями
cp
cp
cp
y+2t=8 y=6 y-2t=4,
cp
0
1
2
cp
где y=τ=Z/(np)=24/(4·1)=6, т.е. y=7, y=5 и y=(7+5)/2=6.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 4) однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=2 и числе пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки но модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,695, что обеспечивает создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машины.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
p0
q
q
0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной однослойной обмотки (фиг. 5) выполнены из полуфаз. Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 1, 2). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (W1W2) из катушечных групп 3 - (Czq) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc)p с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены встречно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 5) соединены в звезду: концы фаз U2 - 9, V2 - 13, W2 - 17 объединены, а начала фаз U1 - 7, V1 - 11, W2 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 2) однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 5) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля V=1 получим обмоточный коэффициент К=0,701.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 5) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 12 и 14, 16 и 18 с числом полюсов 4p.
Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 11) однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,966, что обеспечивает создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машины.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
p0
q
q
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной однослойной обмотки (фиг. 8, 11) выполнены из полуфаз. Первая фаза (L1M1) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa)с началом 9, концом 10 (фиг. 11). Вторая фаза (L2M2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (L3M3) из катушечных групп 3 - (Czq) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены согласно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 8) соединены в звезду: концы фаз M1 - 10, M2 - 14, M3 - 18 объединены, а начала фаз L1 - 7, L2 - 11, L3 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 11) однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,966, что обеспечивает создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машины.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 8) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 12 и 13, 16 и 17 с числом полюсов 2р.
Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 14, 15 и 18 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
Матричное описание однослойной трехфазной обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p=2 числом пазов Z=24 приведено на фиг.2, где сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,701.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной однослойной обмотки (фиг. 6) выполнены из полуфаз. Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (Ax)с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 1, 2). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (W1W2) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены встречно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 6) соединены в треугольник: конец фазы U2 - 9 с началом V1 - 11, конец фазы V2 с началом W1 - 15, конец фазы W2 - 17 с началом U1 - 7, а начала фаз U1 - 7, V1 - 11, W1 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 2) однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 6) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 получим обмоточный коэффициент K=0,701.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 6) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 12 и 14, 16 и 18 с числом полюсов 4p
Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 11) однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |а|=8 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,966.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной однослойной обмотки (фиг. 9, 11) выполнены из полуфаз. Первая фаза (L1M1) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 11). Вторая фаза (L2M2) из катушечных групп 2 - (Ba) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (L3M3) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены согласно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 9) соединены в треугольник: конец фазы M1 - 10 с началом L2 - 11, конец фазы M2 - 14 с началом L3 - 15, конец фазы M3 - 18 с началом L1 - 7, а начала фаз L1 - 7, L2 - 11, L3 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 11) однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,966.
0
При последовательном (фиг. 9) включении полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 12 и 13, 16 и 17 с числом полюсов 2p.
Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 14, 15 и 18 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
Матричное описание однослойной трехфазной обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p=2 числом пазов Z=24 приведено на фиг. 2, где сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,701.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
р0
к
к
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной двухслойной обмотки (фиг. 5) выполнены из полуфаз. Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (Ax)с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 1, 2). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (W1W2) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены встречно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 5) соединены в звезду: концы фаз U2 - 9, V2 - 13, W2 - 17 объединены, а начала фаз U1 - 7, V1 - 11, W2 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 4) двухслойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 5) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю a|=16 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 получим обмоточный коэффициент К=0,695.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 5) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 12 и 14, 16 и 18 с числом полюсов 4p.
Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 12) двухслойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,933.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
р0
к
к
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной двухслойной обмотки (фиг. 8, 11) выполнены из полуфаз. Первая фаза (L1M1) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 11). Вторая фаза (L2M2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (L3M3) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены согласно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 8) соединены в звезду: концы фаз M1 - 10, M2 - 14, M3 - 18 объединены, а начала фаз L1 - 7, L2 - 11, L3 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 12) двухслойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент K=0,933.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 8) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 12 и 13, 16 и 17 с числом полюсов 2p.
Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 14, 15 и 18 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
Матричное описание двухслойной трехфазной обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p=2 числом пазов Z=24 приведено на фиг. 4, где сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля V=1 обмоточный коэффициент К=0,695.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной двухслойной обмотки (фиг. 6) выполнены из полуфаз. Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 3, 4). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (W1W2) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены встречно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 6) соединены в треугольник: конец фазы U2 - 9 с началом V1 - 11, конец фазы V2 с началом W1 - 15, конец фазы W2 - 17 с началом U1 - 7, а начала фаз U1 - 7, V1 - 11, W1 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 4) однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 6) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля V=1 получим обмоточный коэффициент К=0,695.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 6) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 12 и 14, 16 и 18 с числом полюсов 4p
Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 12) однослойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,933.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной двухслойной обмотки (фиг. 9, 12) выполнены из полуфаз. Первая фаза (L1M1) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 11). Вторая фаза (L2M2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (L3M3) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены согласно (последовательно или параллельно).
0
Фазы (фиг. 9) соединены в треугольник: конец фазы M1 - 10 с началом L2 - 11, конец фазы M2 - 14 с началом L3 - 15, конец фазы M3 - 18 с началом L1 - 7, а начала фаз L1 - 7, L2 - 11, L3 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 12) двухслойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,933.
0
При последовательном (фиг. 9) включении полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 12 и 13, 16 и 17 с числом полюсов 2p
Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 14, 15 и 18 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
Матричное описание двухслойной трехфазной обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p=2 числом пазов Z=24 приведено на фиг. 4, где сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=16 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,695.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной однослойной обмотки (фиг. 7) выполнены из полуфаз. Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 1). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (W1W2) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены встречно последовательно (фиг. 7).
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
Фазы (фиг. 7) соединены по схеме звезда с внутренним треугольником (Y-Δ) со встречным включением полуфаз: конец 8 катушечной группы 1 - (Ax) с концом 10 катушечной группы 4 - (Xa), образуя средний вывод фазы 19; конец 12 катушечной группы 2 - (By) с концом 14 катушечной группы 5 - (Yb), образуя средний вывод фазы 20; конец 16 катушечной группы 3 - (Cz) с концом 18 катушечной группы (Zc), образуя средний вывод фазы 21.
Конец фазы U2-9 соединен со средним вывод фазы V1V2 - 20, конец фазы V2 - 13 соединен со средним вывод фазы W1W2 - 21, конец фазы W2 - 17 соединен со средним вывод фазы U1U2 - 19.
0
0
Начала фаз U1 - 7, V1 - 11, W1 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. Средними выводами образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 с числом полюсов 4p
0
0
mi
0
об1
При матричном описание однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 7) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю |a|=12, так как относительно линейных напряжений сети последовательно включены три катушечные группы. Угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 получим обмоточный коэффициент К=0,618
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 7) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 12 и 14, 16 и 18 с числом полюсов 4p. Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 1) с числом полюсов обмотки 2p=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,966.
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной однослойной обмотки (фиг. 10) выполнены из полуфаз. Первая фаза (L1M1) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 11). Вторая фаза (L2M2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (L3M3) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены согласно последовательно (фиг. 10).
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
q
q
p0
Фазы (фиг. 10) соединены по схеме звезда с внутренним треугольником (Y-Δ) с согласным включением полуфаз: конец 8 катушечной группы 1 - (Ax) с началом 9 катушечной группы 4 - (Xa), образуя средний вывод фазы 19; конец 12 катушечной группы 2 - (By) с началом 13 катушечной группы 5 - (Yb), образуя средний вывод фазы 20; конец 16 катушечной группы 3 - (Cz) с началом 17 катушечной группы (Zc), образуя средний вывод фазы 21.
Конец фазы M1 - 10 соединен со средним вывод фазы L2M2 - 20, конец фазы M2 - 14 соединен со средним вывод фазы L3M3 - 21, конец фазы M3 - 18 соединен со средним вывод фазы L1M1 - 19.
0
0.
Начала фаз L1 - 7 L2 - 11, L3 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. Средними выводами образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 с числом полюсов 2p
0
0
mi
0
об1
При матричном описание однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 10) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю |a|=12, так как относительно линейных напряжений сети последовательно включены три катушечные группы. Угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 получим обмоточный коэффициент К=0,852.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 10) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 12 и 13, 16 и 17 с числом полюсов 2p. Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 14, 15 и 18 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 4) с числом полюсов обмотки 2p=2 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,701.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной двухслойной обмотки (фиг. 7) выполнены из полуфаз. Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (Ax)с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 3). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 -(Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (W1W2) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены встречно последовательно (фиг. 7).
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
Фазы (фиг. 7) соединены по схеме звезда с внутренним треугольником (Y-Δ) со встречным включением полуфаз: конец 8 катушечной группы 1 - (Ax) с концом 10 катушечной группы 4 (Xa), образуя средний вывод фазы 19; конец 12 катушечной группы 2 - (By) с концом 14 катушечной группы 5 - (Yb), образуя средний вывод фазы 20; конец 16 катушечной группы 3 - (Cz) с концом 18 катушечной группы (Zc), образуя средний вывод фазы 21.
Конец фазы U2 - 9 соединен со средним вывод фазы V1V2 - 20, конец фазы V1 - 13 соединен со средним вывод фазы W1W2 - 21, конец фазы W2 - 17 соединен со средним вывод фазы U1U2 - 19.
0
0.
Начала фаз U1 - 7, V1 - 11, W1 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p. Средними выводами образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 с числом полюсов 4p
0
0
mi
0
об1
При матричном описание двухслойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 7) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю |a|=12, так как относительно линейных напряжений сети последовательно включены три катушечные группы. Угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля V=1 получим обмоточный коэффициент К=0,669.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 7) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20, L3 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 12 и 14, 16 и 18 с числом полюсов 4p. Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание (фиг. 12) двухслойной трехфазной обмотки электрических машин с числом полюсов обмотки 2р=4 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=12 и угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,966.
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
Фазы трехфазной (m=3) четырехзонной двухслойной обмотки (фиг. 10) выполнены из полуфаз. Первая фаза (L1M1) из катушечных групп 1 - (Ax) с началом 7, концом 8 и 4 - (Xa) с началом 9, концом 10 (фиг. 11). Вторая фаза (L2M2) из катушечных групп 2 - (By) с началом 11, концом 12 и 5 - (Yb) с началом 13, концом 14. Третья фаза (L3M3) из катушечных групп 3 - (Cz) с началом 15, концом 16 и 6 - (Zc) с началом 17, концом 18. Катушечные группы (полуфазы) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазе включены согласно последовательно (фиг. 10).
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
к
к
p0
Фазы (фиг. 10) соединены по схеме звезда с внутренним треугольником (Y-Δ) с согласным включением полуфаз: конец 8 катушечной группы 1 - (Ax) с началом 9 катушечной группы 4 - (Xa), образуя средний вывод фазы 19; конец 12 катушечной группы 2 - (By) с началом 13 катушечной группы 5 - (Yb), образуя средний вывод фазы 20; конец 16 катушечной группы 3 - (Cz) с началом 17 катушечной группы (Zc), образуя средний вывод фазы 21.
Конец фазы M1 - 10 соединен со средним вывод фазы L2M2 - 20, конец фазы M2 - 14 соединен со средним вывод фазы L3М3 - 21, конец фазы M3 - 18 соединен со средним вывод фазы L1М1 - 19.
0
0
Начала фаз L - 7 L2 - 11, L3 - 15 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p. Средними выводами образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 с числом полюсов 2p.
0
0
mi
0
об1
При матричном описание двухслойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 10) с число пазов Z=24 и числом полюсов обмотки 2p=2 сумма чисел элементов строки матрицы обмотки по модулю |a|=12, так как относительно линейных напряжений сети последовательно включены три катушечные группы. Угол сдвига пазов α=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 получим обмоточный коэффициент К=0,823.
0
При последовательном включении полуфаз (фиг. 10) 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, V1 - 20, W1 - 21 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 12 и 13, 16 и 17 с числом полюсов 2p. Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 14, 15 и 18 присоединен к контактам коммутатора 22, которые замыкаются, обеспечивая соединение полуфаз 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 в фазах по схеме звезда с двумя параллельными ветвями в каждой фазе (Y при a=2).
0
0
mi
0
об1
При матричном описание однослойной трехфазной обмотки электрических машин (фиг. 4) с числом полюсов обмотки 2p=2 и числом пазов Z=24 сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю |a|=8 и угол сдвига пазов α=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент К=0,701.
При анализе трехфазных обмоток следует учитывать способ включения обмотки в сеть. Расчеты (на фазу) полностью справедливы для случая соединения обмоток по схеме треугольника и звезда. При схеме включения обмоток в звезду с внутренним треугольником необходимо построить матрицу обмотки относительно линейных напряжений.
Результаты анализа предложенных схем четырехзонных обмоток показывают их работоспособность: создаются рабочие магнитные поля с заданным числом полюсов и обмотки обладают высоким обмоточным коэффициентом для рабочих гармоник поля.
Достигается и решение задачи полезной модели - снижение расхода меди за счет уменьшения средней длины витка и вылета лобовых частей обмотки электрической машины переменного тока путем укорочения шага обмотки по пазам.
0
Четырехзонная обмотка по сравнению с двухзонной имеет длину витка лобовой части меньше в 1,846 раза и величину вылета лобовой части меньше в 1,3 раза при p=1, чем двухзонная обмотка. При этом уменьшается объема меди в среднем в 1,38 раза.
Меньший шаг четырехзонной обмотки по пазам уменьшает активное и индуктивное сопротивление фаз, обусловленные лобовыми частями обмоток.
Кроме того, упрощается технология укладки обмотки с меньшим шагом в пазы магнитопровода электрической машины.