Обмотка статора электрической машины

 

1. ОБМОТКА СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ с воздушным, охлаждением , содержащая стержни, состоящие из изолированных и транспонированных в пазовой части элементарных проводников с соединенными между собой головками с удаленной изоляцией, разделенными по меньшей мере на две части, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и эксплуатационной надежности, между указанными частями проводников головок установлен изоляционный барьер. 2. Обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что изоляционйый барьер выполнен из нагревостойкого материала, преимущественно из прессованного стеклотекстолита, покрытого эпоксидным клеем. (Л сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D Н 02 К 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С0

С

Ю

С0

>РАЙ 3

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3336432/24-07 (22) 16.09.81 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) В. В. Домбровский, А. А. Дукштау, Г. Б. Пинский и Б. Н. Черныш (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение «Электросила» им. С. М. Ки рова (53) 621.313.713 (088.8) (56) 1. Домбровский В. В. и Хуторяцкий Г. М

Основы проектирования электрических машин, Л., «Энергия», 1974, с. 125 — 131.

2. Титов В. В. и др. Турбогенераторы.

Расчет и конструкция, Л., «Энергия», 1967, с. 163 — 164.

ÄÄSUÄÄ 1050047 A.(54) (57) 1. ОБМОТКА CTATOPA ЭЛЕКТРИЧЕСКОй МАШИНЫ с воздушным. охлаждением, содержащая стержни, состоящие из изолированных и транспонированцых в пазовой части элементарных проводников с соединенными между собой головками с удаленной изоляцией, разделенными по меньшей мере на две части, отличающаяся тем, что. с целью повышения КПД и эксплуатационной надежности, между указанными частями проводников головок установлен изоляционный барьер.

2. Обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что изоляционный барьер выполнен из нагревостойкого материала, преимущественно из прессованного стеклотекстолита, покрытого эпоксидным клеем.

105004 f!

Изобретение относится к эЛектромаши ностроению, в частности к обмоткам стато ров стержневого типа.

Стержневые обмотки статоров примени. втся преим;щественно в крупных электри ческих машинах. Такие обмотки по сравне нию с катушечными обладают целым рядоц важных достоинств — - более высокая элек трическая прочность витковой изоляции, более высокая -ехнологичность в лроизвод. стве, меньшие затраты времени и труда лри проведении ремонтаных работ.

Вместе с тем в крупных машинах с большими размерами стержней и лри высоких электромагнитных нагрузках проявляется особенно остро недостаток стержневых об моток — значительная неравномерность нагрева элементарных проводников ло высоте стержня. Эта неравномерность обусловлена циркуляционными токами, замыкаю,-, щимися между проводниками одного стерж- ня..В пазовой части обмотки. благодарА транспозиции элементарных проводников, электродвижущие силы выравнены. Однакд, в лобовой части обмотки проводники охва . тываются различными магнитными потоками, поэтому в проводниках индуктируются

: различные ЭДС. При высокой плотнос: торцовых потоков, что имеет место в и,".ул .ных машинах, разница а ЭДС проводников ,возрастает. Так как проводники стержня с обоих его концов электрически соединены, то каждый стержень представляет собой систе- му изолированных проводников, замкнутых по обокм концам накоротко. Поэтому при

:.появлении разницы ЭДС между каждой па, рой проводников появляются уравнительные

1 токи, называемые циркуляционными.. Эти

;токи вызывают потери в проводниках и соответствующие им дополнительные нагревы. Чем больше разность ЗДС проводников, тем, следовательно, больше потери и нагревы.

Так как разность ЭДС проводников возрастает. с увеличением плотности магнитного поля вокруг лобовых частей и высоты стержня, а они растут с повышением мощности машин, то поэтому проблема эта становится более острой именно в связи с постоянным увеличением единичной мощности машин.

Наибольшие потери имеют место в проводниках, блиижайших в лобовой части ц ротору. Суммарные потери в этих проводни ках приблизительно в 4 раза выше, чем в средней части по высоте стерж ня. П оэтому, хотя средний перегрев обмотки может быть и вполне приемлемым, но местные нагревы у узкой грани лобовых частей стержней со стороны ротора могут оказаться выше допустимых. Это обстоятельство было подтверждено экспериментально на многих типах машин. . Известна обмотка статора электрической машины, в которой с целью снижения потерь от циркуляционных токов и исключения иестных перегревов элементарные провод: э ники .ержней транслонированы в лобово1, .части fit

Однако транслозиция в лобовых частях, обмотки дает эффект для петлевого тилй, обмотки, используемого в турбогенераторах.

Для волнового типа обмотки, когда лобовые части одного стержня, находятся под полюсами разной полярности, характер сложения векторов ЭДС в лобовых частях проводников сложнее, и результиарующий эффект этого способа транслозиции менее полный.

Кроме того„технологически такая транслозицня к|о к=-т бьй ь осу иествлена только и обмотках с очень длинными лобовыми частями, когда для осуществления изгиба проводников и пер:= .одз и,. в другой ояд достаточно места.

В турбогенераторах большой мощности это решение реализовано я полностью своя оправдало, В других же машинах эта транспозиция,. как правило, невыполнима.

Наиболее близкой к изобретению являV ется обмотка статора электрической машинь| воздушным охлаждением, содержащая

;тержии, состоящие из изолированных и ! транспонирова нных в пазовой части элементарных проводников - соединенными меж ду îáîé головками с удаленной изоляцией, разделенными по меньшей мере на две части.

В описанной обмотке концевая часть стержня охватывается двумя хомутиками, в, каждый из которых вставлена половина элементарных проводников стержня, и пайка производится раздельно ло лолустержням.

Это сделано с целью уменьшения объема пайки, так как для стержней с весьма большим числом проводников затруднительно, прогреть до высокой температуры пайки серебром (800 †9 C) значительный объев/ меди, не повредив при этом корпусную изо- ляцию и обеспечив одновременно качествен-. ную лайку по всему периметру. Изоляция элементарных проводников в пределах го=

4л ловки полностью удаляется и поэтому даже при сохранении технологического зазора между хомутиками полустержней электри- чески они соединены по обе стороны пайки. в хомутиках (2).

Недостатком известной обмотки являет- .

4> ся наличие значительных местных нагревов в обмотке статора и потерь от циркуляционных токов между элементарными проводниками.

Целью изобретений является повышение

КПД машины, а также повышение долговечности изоляции и уровня электромагнитног< использования машины путем снижения местных нагревов проводников.

Поставленная цель достигается тем, чу и обмотке статора электрической машины с воздушным охлаждением, содержащей стер жни, состоящие из изолированных и транс понированных в пазовой части элементар алых проводников с соединенными между со

f050047

3 tiuA головками с удаленной изоляцией, раз.деленными по меньшей мере на лве части межлу указанными частями проводников го ловок установлен изоляционный барьер.

При эточ изоляционный барьер выполнен нз нагревостойкого материала, преимучцественно из прессованного стеклотекстолита покрытого перед установкой эйоксидным клеем.

Свил. положительного эффекта, получае мого при использовании изобретения, с со, io аокупностью новых признаков обеспечива ется введением изоляционных барьеров в го ловках стержней, разделяющих стержен электрически на части, что ведет к умень, :шению разницы ЭДС между спаяными меж ду собой в головках проводниками и, еле- t5 довательно, циркуляционных токов внутри стержней. Таким образом, эти изоляционные барьеры разделяют элементарные про . водники на группы, ЭДС которых ближе по величине друг к другу. Качественно картина распределения. цнркуляционных токов в стержнях нВ меняется, меняется только количественно — меньшая разность ЭДС ведет к меньшим по величине токам между

I проводниками, следовательно, к меньшиМ добавочным потерям и местным нагревай. 25 проводников.

На фйг.1 показана конструкция соедине- ния головок стержней; на фиг. 2 графичес ки показано расчетное распределение потерь в провогниках rio высоте стержня, в сечении по лобовой части обмотки. ЗО

Стержень .обмотки статора, состоящйй из изолированных и. транспонированных н . пазовой части элементарных проводйиков !., разбит по высоте стержня в головке на две или больше частей, каждая из которых посредством хомутика 2 или заменяющей его детали и с помощью пайки электрически соединена только с соответствующей частью

: другого стержня в соответствии со схемой

:соедйнений. Эти части одного стержня имеют общую корпусную изоляцию 3, но элЫ ., грически друг с другом контакта не имеют, Достигается это установкой дополнительной изоляции 4 между частями стержией в .юне головок

Эта изоляция может быть выполнена из любого материала нафевостойкости требуе- мого класса, так как напряжение между .частями стержня невелико. Для изоляции может быть использован, например, пресованный стеклотекстолит, покрытый перел ус-, тановкой эпоксидным клеем, и имеющий

Г-образную форму.

На фиг. 2 кривая А показывает расчетное распределение суммарных потерь в основных проводниках от вихревых и циркуляционных токов для гидрогеиератора мощностью 335 Мвт с типовой конструкцией стержней обмотки статора по высоте стержЬя, в сечении по лобовой части обмотки, Кривая А показывает, что потери в проводниках, ближайших к ротору, в 4 раза ,выше, чем s средней части по высоте стерж ня.

На фиг. 2 кривые Б и В показывают, как меняется распределение потерь по элемен-,,тарным проводникам при искусственном .разделении стержня по высоте соответственно на 2 и 3 части. Применительно к выбран ному в качестве примера гидрогенератору местные потери удается снизить в 2 раза при раздвоении головок стержней и в 2,5 ра за при делении головок на 3 части. При этом достигается и весьма ощутимая равно-. .мерность в распределении потерь по сечениИ стержней.

Технико-экономический эффект изобре,тения заключается в том, что предлагаемое техническое решение дает технологически

:простое, универсальное по области возмож ного использования,. эффективное средство снижения местных потерь и нагревов в стер-, жнях обмотки статора. Решениие обеспечивает более высокую надежность, долговеч-. ность изоляции и повышается КПД машины, не требуется также искусственно снижат уровень электромагнитного использования машины из-за опасности высоких местных нагревов, которые в настоящее время лимитируют уровень электромагнитных нагрузок..

Изобретение может найти применение И .

:любых электрических машинах с воздушным," охлаждением, в первую очередь — в круп,: иых машинах, в частности, в гидрогенерато

I рах.!

050047

1,а

075 а5

Редактор А. Шандор

Заказ 8447/53

Составитель Л. Карцева

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 687 Г1однисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4