Несимметричная петлевая обмотка

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

73838

<11)?

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 04. 79 (21) 2745017/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано2З1080. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 251080 (51)М. Кл.з

Н 02 К 3/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3. .045.58 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Г. Левченко, В. A. Яковенко, Ю.В. Зоэулин и И. Я. Черемисов (71) Заявитель (54) НЕСИМИЕТРИЧНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ОБМОТКА

Изобретение относится к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статорах машин переменного тока, например турбовозбудителей и асинхронных двигателей. 5

Известны несимметричные обмотки с с1 = б, применяющиеся при необходимости получить электрическую машину с уменьшенным значением напряжения или объема тока в пазу и повысить ее 10 технико-экономические показатели, а также в случае использования части обмотки при пуске (1)

Несимметрия обмотки заключается в неравенстве ЭДС параллельных ветвей 15 фазы. Кроме рабочих токов, из-за небаланса ЭДС параллельных ветвей по обмотке циркулируют уравнительные токи. Получение несимметричной обмотки с малыми значениями небалансных 2р

ЭДС вызывает, как правило, усложнение конструкции за счет дополнительных перемычек в зоне лобовых частей.

Известные несимметричные обмотки имеют повышенные значения небалансиро- 25 ванных ЭДС, либо усложненную конструкцию, либо повышенный расход про.водникового материала и изоляции, что сних<ает технико-экономические показатели электрической машины и в неко- 30 торых случаях лишает возможности их практического использования.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является обмотка, характеризующаяся следующими признаками: многофазная, с двумя параллельными ветвями на полюс в каждой фазе — ot/2 =2, одно- и многослойная, двух- и многополюсная, с разными шагами катушек (переменным шагом намотки), с идентичным расположением пар параллельных ветвей под полюсами, с нечетным числом последовательно соединенных катушек (витков) в фазе (число пазов на полюс и фазу

=2.w) f2). В частности, известная двухслойная петлевая обмотка с m=3, 2р=2, Q =4 и <1 =б выполняется с числом пазов 2=3б. Обмотка имеет две по. люснофазные зоны, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего слоев.

Чередование двух параллельных ветвей (1 и 2) в едином ряду обеих сторон катушек (слоев) полюсно-фазной зоны выполнено последовательно четверками: первая-вторая-вторая-первая, т.е. в цифровом выражении:

Верхний плюс нижний слои полюснофазной зоны (ПФЗ) 1-2-2-1 — 1-2-2-1

1-2-2-1.

773838 раздельном рассмотрении порядк н чередования двух параллельных ветвей в верхнем и нижнем слоях выявляется взаимно-обратный порядок чередо.::.ания относительно оси полюса.

Чередование- двух параллельных ветвей в слое для известной обмотки выполняется, таким образом, B порядке: первая-вторая-вторая-первая- перваявторая.

Такой известный порядок чередования параллельных ветвей в слоях полюсно-фазных эон обеспечивает получение несимметричной синфаэной обмотки с незначительным небалансом ЭДС ветвей. Относительное значение небалансной ЭДС при )3 =15/18 составляет 0,716%.

Оценка осевой длины лобовых частей обмотки, как части длины всей осевой длины обмотки, производится сравнением ее с осевой длиной лобо- 20 вых частей обмотки при условии катушечного ее исполнения, когда шаги с обеих сторон обмотки катушечные и одинаковые. Разница между шагом обмотки и катушечным шагом определяет величину относительного шага обмотки в шаговых делениях. Осевая длина обмотки увеличивается, если знак относительного шага плюс, и уменьшается, если знак относительного шага минус, Знак суммы относительных шагов с обеих сторон обмотки выражает увеличение или снижение осевой длины лобовых частей. обмотки и общей осевой длины обмотки по сравнению с катушечной обмоткой. Разница относительных шагов с обеих сторон обмотки выражает геометрическую разницу шагов обмотки с обеих сторон обмотки.

Для известной несимметричной петлевой обмотки принят относительный 4О шаг со стороны выводов в шаговых зна чениях =--2, а с обратной стороны "

+2. Осевая длина обмотки оди.аковая с обмоткой катушечного исполЬ нения (hy = g y = +2-2=0) . :аэница в н шагов с обеих сторон обмотки л =

+2+2=4. Благодаря принятой в н разнице шагов известная обмотка имеет со стороны обратной выводам две межкатушечные перемычки на полюснофазовую зону. Выраженная в пазовых делениях круговая длина этих перемычек составляет число пять и семь. Суммарная круговая длина двух межкатушечных перемычек -12.

Недостатки обмотки — раз нотипность межкатушечных перемычек, их большая круговая длина, а также то, что обмотка не дает выигрыша в части сокращения осевой длины ее по сравнеНию с катушечной обмоткой. 60

Цель изобретения — повышение технико-экономических показателей за счет однотипности межкатушечных переМычек, снижения их круговой длины и сокращения осевой длины обмотки. 65

Указанная цель достигается тем, что для известной несимметричной петлевой обмотки с с =6, с двумя параллельными етвями на полюс в каждой фазе с идентичным расположением параллельных ветвей под полюсами, с взаимно-обратными порядками чередования параллельных ветвей в слоях полюснофазной эоны, чередование двух параллельных ветвей в слое выполнено в порядке: первая-перВая-вторая-втораявторая-первая, .а разница шагов с обеих сторон обмотки равна единице.

На фиг. 1 изображена схема расположения двух параллельных ветвей несимметричной обмотки с c}, =6 под полюсом, на фиг. 2 — лучевая звезда пазовых векторов ЭДС четырех параллельных ветвей под парой полюсов.

В качестве примера рассмотрена несимметричная трехфаэная двухслойная петлевая обмотка стержневого типа для двухполюсного турбовоэбудителя.

Число пазов обмотки Z=36, число пазов на полюс и фазу = б, число параллельных ветвей в каждой фазе 0 =4.

На фиг. 1 и 2 показаны параллельные ветви с номерами 1,2,3 и 4 только для фазы А, две другие выполнены аналогично, распола-аясь на статоре турбовозбудителя со сдвигом в 120 и 240 электрических (и геометрических) градусов.

На фиг. 1 показаны параллельные ветви с номерами 1 и 2, располагаемые под полюсом М и образуемые полюсноf фаэную зону A которая состоит из двух слоев. Стержни 5 образуют верхI ннй слой A а стержни 6 - нижний слой Л . Чередование параллельных ветl

Н

I вей с номерами 1 и 2 в слое" А в цифровом выражении имеет вид: 1-1-2-2-2-1

Выраженный порядковыми числами такой ряд имеет вид; первая-первая-втораявторая-вторая-первая. Чередование параллельных ветвей в цифровом выражении в слое A имеет обратный вид:

1-2-2-2-1-1, т.е. в двух слоях порядок чередования параллельных ветвей взаимно-обратный. Начала полуфазы A обозначенЫ для параллельных ветвЕй с номерами 1 и 2 индексами Н 1 и Н 2, концы — соответственно K 1 и К 2 °

Параллельные ветви с номерами 3 и 4, расположенные под другим полюсом и образуемые вторую полюсно-фазную зону со слоями А" и А"„ имеют иденв п тичное построение (фиг.2).В слое А> чередование параллельных ветвей выполнено в порядке 3-3-4-4-4-3, в слой A — в обратном порядке 3н

4.-4-4-3-3. Указанный порядок чередования параллельных ветвей под полюсами обеспечивает получение несимметричной синфазной обмотки. Результирующие векторы ЭДС параллельных ветвей, полученные геометрическим суммированием пазовых векторов ЭДС соответствующих параллельных ветвей, имеют попарно (ветвь 1 и 2, а также

773838

35

Формула изобретения

45 50 ветвь 3 и 4) разные модули и не имеют сдвига по углу между собой. При среднем сокращении шага g = 15/18= с»

=0,833 относительное значение небалансной ЭДС, которое для обеих параллельных ветвей полюса одинаконо, составляет 0,716% — такое же как и для известной обмотки.

При значениях >15/18 величина небалансной ЭДС возрастает, минимальное значение небалансной ЭДС (0,15%) имеет место при р, =14/18=0,778, а при р <14/18 небалансная ЭДС вновь ср растет. Величина уравнительного тока зависит от абсолютной величины небалансной ЭДС, выраженной через заданное номинальное напряжение, и индуктивного сопротивления рассеяния этому току.

Пазовое индуктивное сопротивление как часть общего, при заданной геометрии активных частей электрической машины является функциеи сокращения шага .

Отйосительный шаг в щаговых делениях со стороны выводов для обмотки по предлагаемому изобретению н =-1, а с обратной стороны Ч8 — — 0 (рис.1).

Разница шагов с обеих сторон обмотки равна единице (Ь = — q =0+1=1), а осевая длина обмоткй (Ь = 8 вЂ, =0-1=-1) на одно шаговое деление меньше, чем для обмотки катушечного исполнения и для известной обмотки.

Благодаря принятой разнице шагов с обеих сторон обмотки несимметричная обмотка по данному изобретению имеет со стороны обратной выводам две межкатушечные перемычки 7 на каждую полюсно-глазную зону. Длина всех межкатушечных перемычек одинакова, они выполняются однотипными. Круговая длина одной перемычки составляет 3 пазовые деления, а двух перемычек — б пазовых делений против 12 для известной обмотки.

Несимметричная петленая обмотка с с =б может иметь чередование параллельных ветвей с номерами 1 и 2 н слое полюсно-фазной зоны в цифровом выражении: 2-2- -1-1-2 или 4-43-3-3-4 (если параллельные ветви с. номерами 3 и 4). При этом в обязательном порядке сохраняется прецлагаемый принцип чередования параллельных ветвей в слое полюсно-фазной эоны в порядке: первая-перная-вторая-вторая-вторая-первая, а также разница шагов с обеих сторон обмотки, равная единице.

Предлагаемая обмотка может быть выполнена с любым числом фаз, кратным 3 (m 3,6,9 и т.д.), с любым числом полюсов (2р=2,4 и т.д.) двухслой- 60 ной и однослойной и при различных сокращениях.

В случае днухслойного исполнения такая обмотка, независимо от значений и> и 2р, будет иметь такие же зна- чения небалансных ЭДС, а также выигрыши по осевой длине обмотки и круговой длине перемычек, как и для обмотки по фиг.1. Примером может слу-. жить днухслойная несимметричная петлевая обмотка с с =6, с m=6, и 2р=4; число пазов при этом Z=144. B случае однослойного исполнения, когда по сравнению с двухслойным удваивается число пазов обмотки и расщепляются слои полюсно-фазных зон, несимметричная обмотка по предлагаемому принципу обеспечивает такие же выигрыши в конструктивном отношении, как и для двухслойной обмотки. Однако, поскольку средние сокращения шага двухслойной обмотки являются промежуточными в ряду всех значений р одноev слойной обмотки, то однослойная обмотка будет дополнительно обеспечивать и другие значения небалансной

ЭДС. Это позволяет расширить область поиска оптимального варианта обмотки и самой машины. Например, однослойная несимметричная петлевая обмотка с q б, с m=3 и 2р=2, Z=72, при =29/36=>М5/д =О, 805 имеет относительйое значение небалансной ЭДС, равное 0,289%.

Использование для двухполюсного трехфазного трубонозбудителя мощностью до 5000 кВА двухслойной несимметричной петлевой обмотки с q,=6, с Z=36 и р =15/18 позволяет повысить технико-экономические показатели электрической машины. За счет снижения по сравнению с известными обмотками осевой длины обмотки и длины межкатушечных перемычек, а также их однотипности, получена зкономия меди и корпусной изоляции, повышена технологичность обмотки и снижена трудоемкость ее изготовления.

Несимметричная петлевая обмотка с с =6, с катушками, стороны которых включены и две параллельные ветви на полюс в каждой фазе, с идентичным расположением пар параллельных ветвей под полюсами, двухслойная с вэаимно-обратными порядками чередования параллельных ветвей в слоях полюсно-фазной зоны, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей стороны катушек, в слое соединены в параллельные ветви в соответствии с рядом 1-1-2-2-2-1, а разница шагов со стороны выводов параллельных ветвей обмотки равна единице, где порядковый номер числа ряда означает порядковый номер стороны катушки, а значение числа означает номер параллельной ветви, в котору.э входит соответствующая сторона ка773838

Л б

M f 2

4 ua / фца 2 тушки,о -число катушек на полюс и фазу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3015562, кл. 171-206, 1935.

2. Авторское свидетельство

М 587562, кл. Н 02 К 3/28, 1976.

a!4

ВНИИПИ Заказ 7525/75 тираж 783 Подписное

Филиал ППП"Патент", г,ужгород,ул.Проектная,4