Стержневая трехфазная петлевая двух-слойная симметричная обмотка статорасинхронной электрической машины

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<„,851649 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.10.79 (21) 2824493/24-07 (51) М. Кл. з с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 К 3/12

Гесударстеенннй кеннтет (23) Приоритет— (53) УДК 621.3. .045. 13 (088.8) Опубликовано 30.07.81. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 05.08.81

Ilo делан нзееретений и атерытий

li

А. А. Дукштау, Г. Б. Пинский, В. Л. Скорятин и Б. Н. Черныш (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СТЕРЖНЕВАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ

СИММЕТРИЧНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА СИНХРОННОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции обмотки статора синхронной электрической машины.

В синхронных электрических машинах применяются почти исключительно двухслойные обмотки (две стороны секций катушек или два стержня в одном пазу) как более технологичные по сравнению с однослойными. Электрические схемы трехфазных обмоток симметричны и образуют три вектора

ЭДС, равные по величине и сдвинутые во времени, друг относительно друга на

120 эл. град.

Симметричные двухслойные обмотки там, где это оказывается возможным, выполняются стержневыми.

Конструктивно стержневые обмотки, как. и многовитковые катушечные, могут быть волновыми и петлевыми. Последние благодаря меньшему шагу по пазам имеют более короткие лобовые части, и, следовательно, меньший расход меди и изоляции на секции (стержни) обмотки, а также характеризуются более низким индуктивным сопротивлением обмотки статора. Поэтому катушечные обмотки выполняются исключительно петлевыми. Стержневые же обмотки, если число полюсов не очень мало (как в турбогенераторах), чаще выполняются волновыми. Это связано с тем, что при петлевом типе перемычки трех фаз имеют достаточно большое сечение (такое же, как и сами стержни) и должны размещаться в трех различных плоскостях. Это резко усложняет конструкцию, которая должна обеспечивать динамическую прочность креплений перемычек при внезапных коротких замыканиях в цепи статора.

Обычно в трехфазных машинах под каждым полюсом располагаются стержни, принадлежащие всем трем фазам (так называемые обмотки с 60-градусной фазовой зоной).

Эти обмотки обеспечивают наибольший коэффициент распределения и, следовательно, наименьший магнитный поток, позволяя тем самым выполнять машину с меньшими размерами по сравнению с обмотками, имеющими

120-градусную фазовую зону. Последние практически не применяются.

Известны петлевые стержневые двухслой20 ные обмотки, электрические схемы которых предусматривают расположение перемычек между катушечными группами по обе стороны статора. Такие обмотки разработаны

851649

3 только для двухполюсных турбогенераторов, характеризующихся большим числом пазов статора на полюс и фазу, причем это число должно быть обязательно четным.

Таким образом, искусственно увеличивают число параллельных ветвей в фазах, что становится необходимым в связи с непрерывным ростом мощности турбогенераторов и постоянным увеличением токов статора (напряжение генераторов растет весьма медленно). Вместе с тем наибольшее число параллельных ветвей в двухполосных машинах равно двум при условии выполнения симметричной трехфазной обмотки. Трудности выполнения обмотки на очень большие токи вынуждают переходить к искусственным несимметричным схемам, поэтому нужно добиться минимальной несимметрии ветвей (по величине и углу). Эта конструкция защищает электрическую схему соединения турбогенератора с числом полюсов 2р = 2, числом параллельных ветвей а = 4, несимметрией до

0,5 /o. Достигается искусственное увеличение ветвей вдвое путем разбивки всех стержней каждой фазовой группы на 2 части, одна из которых отнесена к одной ветви фазы другая — к другой ветви тойте фазы. Указанная разбивка подбирается так, чтобы суммы векторов стержней обеих ветвей были приблизительно равны (1).

Недостатки этой конструкции — несимметрия внутри фаз обмотки и как следствие, уравнительные токи между ветвями, вызывающие дополнительные потери, нагревы, а также вибрации и нестабильность напряжения; ограниченность его применения областью только турбогенераторов (2р = 2), с1 >

>12 —; различные размеры вылета лобовых частей стержней и связанные с этим усложнения конструкции и производства стержней обмотки.

Наиболее близкой к предлагаемой является стержневая трехфазная петлевая двухслойная симметричная обмотка статора электрической машины, содержащая соединенные перемычками катушечные группы полюсов В этой конструкции обмотки перемычки, соединяющие катушечные группы полюсов, расположены с одной торцовой стороны статора и размещены в трех плоскостях (2) .

Недостаток известной конструкции— сложность размещения и крепления перемычек в нескольких плоскостях.

Цель изобретения — упрощение конструк ции.

Указанная цель достигается тем, что в стержневой трехфазной петлевой двухслойной симметричной обмотке статора синхронной электрической машины, содержащей соединенные перемычками катушечные группы полюсов, числовой ряд чередования катушечных групп по верхним и нижним стержням выполнен различным, количества верхних и нижних стержней в катушечных группах, расположенных под смежными полюсами разной полярности, попеременно рав20 ны друг другу и отличаются на единицу, причем упомянутые перемычки расположены в одной плоскости по обе торцовые стороны статора.

На фиг. 1 представлена схема предлагае25 мой обмотки; на фиг. 2 — размещение перемычек в обмотке.

Обмотка содержит стержни верхних 1 и нижних 2 слоев обмотки, образующие катушечные группы, соединенные перемычками 3. Катушечные группы, расположенные под смежными полюсами разной полярности, образуют непосредственно электричес ки соединенные между собой группы секций, попеременно равны друг другу и отличаются на единицу.

Например, если q = 4,5 то числовой ряд чередования катушечных групп для верхних стержней 1 (фиг. 1) принимаем 4, 5, 4., 5 и т.д. для нижних стержней 2 принимаем

5, 5, 5, 3, 5, 5, 5, 3, и т.д.

4 Расположение катушечных групп под полюсами показано в таблице.

851649

Как видно из таблицы, заштрихованные прямоугольники с указанным в них числом стержней в катушечной группе 5 образуют

5 полных секций и имеют, следовательно, начало и конец с одной стороны машинь1.

Наоборот, незаштрихованные прямоугольники образуют секции с неполным числом витков К + — —, где К целое число, и

1 имеют потому начало и конец с разных сторон машины.

В конкретном случае, когда соединяются группы с 4-мя и 3-мя стержнями, К = 3, а в случае соединения групп с 4-мя и 5-тью стержнями К = 4.

При последовательном соединении перемычками катушечных групп, имеющих попеременно К секций и К + — — секций, конец каждой второй группы оказывается со стороны, противоположной началу первой.

Таким образом, при последовательном обходе электрической схемы обмотки перемычки 3 оказываются попеременно то с одной, то с другой стороны машины.

На фиг. 2 представлена конструкция в соответствии со схемой на фиг. 1. С каждой стороны машиньч располагается два ряда перемычек по нижним стержням, один ряд и другой ряд по верхним стержням.

Предлагаемая конструкция стержневой трехфазной петлевой двухслойной симметричной обмотки статора синхронной электрической машины по сравнению с известной проще, так как перемычки (число и длина которых остаются неизменными) размещены не по одну, а по обе стороны машины. Это достигается тем, что в предлагаемой схеме числовой ряд чередования катушечных групп по верхним и нижним стержням принимается разным и подчиняющимся следующей закономерности: числа верхних и нижних стержней в катушечных группах, располоь женных под смежными полюсами разной полярности и образующих непосредственно электрически связанные между собой группы секций, попеременно равйы другдругу, отличаются на единицу, вновь равны, снова отличаются на единицу и т.д. о

Формула изобретения

Стержневая трехфазная петлевая двухслойная симметричная обмотка статора синхронной электрической машины, содержащая соединенные перемычками катушечные группы полюсов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, числовой ряд чередования катушечных групп по верхним

20 и нижним стержням выполнен различным, количества нижних и верхних стержней в катушечных группах, расположенных под смежными полюсами разной полярности, попеременно равны друг другу и отличаются на единицу, причем упомянутые перемычки расположены в одной плоскости по обе торцовые стороны статора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 913558, зо кл. 21d 1, 1951

2. Электрическая схема обмотки статора гидрогенератора типа СВ 1100/250 — 36, черт № ОВК 383.097.Э4, 1977.

8516 i9

Составитель Ф. Подольская

Редактор Л. Пчелинская Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6381/81 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

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