Статор многофазной высоковольтной электрической машины Советский патент 1983 года по МПК H02K3/40 

2. Статор по п. 1, отличающий с я тем, что диэлектрические прокладки, имеют отгибы, охватывающие противоположные стороны соседних стержней одного слоя обмотки, принадлежащих разным фазам.

1. СТАТОР МНОГОФАЗНОЙ КОВОЛЬТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ держшций стержни, обмотки, уложенные в пазы магнитопровода, и короногасящие элементы, размещенные в лобовых частях стержней, о т л и ч аю щи и с я тет;, что, с целью повышения долговечности машины при работе в воздушной среде, статор снабжен дополнительными короногасящими элементами, выполненными из от-- верждающейся объемной композиции, например, на основе карбида кррмний, и установленными беэ зазора между лобовыми частями соседних стержней, принадлежащих разным фазам, а между расположенными в разных слоях обМотки взаимно перекрывакнцимися участка- , ми дополнительных короногасящих элементов в пределах зоны взаимного перекрытия установлены диэлектрические прокладки..

1

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкциям высоковольтных многофазных статорных обмоток генераторов, работающих без водорода в корпусе : машины (турбогенераторы с полным водяным охлаждением, гидрогенераторы) , где необходимо подавление поверхностных разрядов во.всей зоне лобовой части .обмотки.

Известен статор высоковольтной электрической машины, в котором подавление поверхностного разряда в местах выхода стержней обмотки из пазов ма.гнитопровода осуществляется с помощью покрытий или электропроводящих лент-, встроенных в изоляцию лобовых частей и расположенных на определенном расстоянии от токоведущей части tilI Недостатком такойконструкции является то, что в ней не обеспечивается защита всей лобовой части обмотки . .

Наиболее близким к изобретению , является статор многофазной высоковольтной электрической машины, содержащей стержни, уложенные в пазы магнитопровода, и короногасящие устройства, размещенные в лобовых частях стержней f2.

В этой конструкции высоковольтный проводник изолируется слюдосодержащим ма-гериалом, внутрь которого встроен вкладыш из другого материала, например титаната бария, обладающего высоким значением диэлектрической проницаемости (. О) . Такое устройство выравнивает электрическое поле, в результате чего снижается вероятность возникновения скользящего или коронного на выходе стержня из паза, но протя женность зоны, где подавляются разряды между стержнями, ограничена расстоянием 100-200 мм от места выхода стержня из паза, что составляв ет около 20% от общей протяженности межфазной Зоны, где происходит выделение озона. Кроме этого/ из-за требования точной установки вкладышей внутри изоляции на определенной глубине существенно усложняется технология изготовления стержней. Снижается надежность машины из-за умен1 шения толщины корпусной изоляции в наиболее механически напряженном месте на выходе из паза.

Целью изобретения является повышение долговечности машины, работающей в воздушной среде при нормальном давлении.

Указанная -цель достигается тем, что статор многофазной высокольтной электрической машины, содержащий стержни, обмотки, уложенные в пазы магнитопровода, и короногасящие элементы, р.азмещеннне в лобовых частях стержней, снабжен дополнительными короногасящими элементами, 5 выполненными из отверждающейся объемной композиции, например, на основе карбида кремния, и установлен. ными без зазора между лобовыми частями соседних ст.ержней, принадлежащих разным фазам, а между расположенными в разных слоях обмотки взаимно перекрывающимися участками дополнительных короногасящих элементов в пределах зоны взаимного перекрытия установлены диэлектрические прокладки.

Диэлектрические прокладки имеют отгибы, охватывающие противоположные стороны соседних стержней одного слоя обмотки, принадлежащих разным 0 фазам.

На фиг. 1 схематически показаны лобовые части четырех стержней обмотки статора (по два стержня -в верхнем и нижнем слоях обмотки); на фиг.2т6 же, в аксонометрииi на фиг.З диэлектрическая прокладка.

В пазы магнитопровода 1 (фиг. 1,2) уложены нижние 2 и верхние 3 стержни обмотки статора, имеющие обычные короногасящие элементы в виде покровных лаков или (и) лент 4 с высоким сопротивлением, нанесенных в зоне выхода стержней 2, 3 из пазов магнитопровода 1. Между соседними верхними 3 и нижними 2 стержнями, принадiлежащими разным фазам, установлены дополнительные короногасящие элементы 5, толщина которых выбрана из соотношения 0,65ил -g-. Эти элементы 0 установлены по всей длине эвольвентной части стержней 2 и 3 без зазора, причем для лучшего контакта элемента 5 со стержнем и устранения поверх .ностных разрядов высокоомное лаковое полупроводящее покрытие 4 распрост.раняется на всю эвольвентную часть стержней 2, 3. В местах взаимного перекрытия элементов 5 между стержнями 2, 3 установлены диэлектрические прокладки б, выполненные из .слю досодержащего йэоляЩиоиного материала, аналогичного основной изоляции стержней 2, 3. Диэлектрические прокладки 6 зафиксированы либо на двух верхних 3, либо на двух нижних стер нях 2 таким образом, чтобы геометри ческие центры прокладок 6 находилис в пределах зоны взаимного перекрыти участков короногасящих элементов 5. Толщина прокладок в зависимости от величины линейного напряжения ма шины составляет 3-5 мм, и они легко размещаются.в пространстве между стержнями 2, 3. Для лучшей фиксации прокладок б, например с помощью ; клея, на стержнях 2, 3 прокладки имеют отгибы 7.(фиг. 3). Расстояние между отгибами одного барьера превышает толщину дополнительных короногасящих элементов по крайней мере на удвоенную величину ширины стержня, т.е. равно 2Ь +сГ . Такой же выбрана и ширина барьера. При работе машины между соседними стержнями 2, а также между соседними стержнями 3 действует линейное напряжение, причем разряды в местах выхода стержней 2, 3 из пазов магнитопровода 1 подавляются обычными покЕ 1Тиями 4, а у концов стержней 2 3 они практически не возникают из-за увеличения расстояний между стержнями и благодаря использованию известных методов регулирования поля в э.той зоне. Установленные без зазоров по всей длине эвольвентной части стержней 2, 3 дополнительные короногасящие элементы 5, выполненные из материала с повышенной диэлектрической проницаемостью (t 20), понижают разность потенциалов между обращенными друг к другу поверхностями .стержней разных фаз до величины, в 2-3 раза меньшей напряжения зажигания разрядов около поверхности элементов 5, где электрическое поле между стержнями, как прав ило, искажается наличием элементов крепления распорок, бандажей и т.п. Разряды вдоль поверхности стержней устраняются высокоомным покрытием 4, развитым в сторону головок стержней 2, 3, а разряды в отдаленной от Элементов 5 зоне отсутствуют, так как толщина элементов 5 может быть выбрана из условия А, iL : 2d Ьи где- Цд - линейное напряжение машины, кВ, d - односторонняя толщина изоляции стержня, мм, - относительная диэлектричес кая проницаемость изоляции стержня;, Е. - электрическая прочность , воздуха, кВ/мм, |Ъ - коэффициент, учитывающий неравномерность поля в точках, удаленных от короногасящих элементов. Табличное значение электрической прочности воздуха Е,0: 2,2 кВ/мм. Коэффициент (% по экспериментальным данным можно принять равным 0,7. Подставляя значения Е к в выражение 1), получим соотношение 2 - . (2) 0,7.2, при выполнении которого напряжение зажигания разрядов в точках удаленных от элементов 5, больше, чем действующее в этих точках напряжение. Таким образом, в предложенной конструкции высоковольтной многофазной обмотки статора эффективно (во всем объеме) подавляются коронный и скольэящий разряды, что препятствует образованию озона при работеобмотки в воздушной среде. Такие условия характерны для всех гидрогенераторов и для турбогенераторов с полным водяным охлаждением. Возможность развития разрядов (и озонирования) между расположенными в разных слоях элементами - 5 предотвращается прокладками 6. Дополнительным достоинством элементов 5, проявляемым при работе машины, является предотвращение вибрации, стержней в межфазных зонах-, так как эти элементы выполняют также роль средств тангенциального и (Осевого креплений. ,, .. Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в снижении интенсивности озонирования при работе в воздушной среде, что повышает долговечность машшы, . а особенно элементов крепления обмотки, изоляции, шлангов системы охлаждения, а также в упрощении конструкцни, котброе достигается за счет применения обычных стержней, упрощения систетва крепления, отсутствия необходикюсти герметизации статора и отказа от применения систем заполнения статора газом, не содержащим кислород и находящимся под некоторым избыточным давлением.