Статор электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H02K3/48 H02K3/50 

Изобретение относится к конструкциям статора электрических машин импульсного и кратковременного действия и может быть использовано в электротехнической промышленности при проектировании крупных элек трических машин, электромашинных накопителей электрофизического оборудования. Известен статор электрической машины, содержащий корпус, сердечник с нажимными плитами, проводники обмотки с изоляцией 1. Недостатком статора является то, что в процессе укладки катушечной обмотки производят операцию «подъем шага, что снижает качество изоляции обмотки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является статор электрической маши.ны, содержащий корпус, сердечник с нажимными плитами, проводники обмотки с пазовой частью и прикрепленной к ней лобовой частью и корпусную изоляцию проводника. После укладки обмотки пазовую часть обмотки заклинивают, а лобовую крепят к специальным бандажным кольцам. Несмотря на усиленные меры, принимаемые к закреплению проводников в .пазу и в лобовых частях обмотки в импульсных и кратковременных режимах работы,в результате воздействия электродинамических и термомехакических сил изоляция находится в перенапряженном состоянии. В результате этого на краях выхода из паза сердечника обмотки изоляция истирается. При повышенных напряжениях происходит значительное электрическое тепловое и механическое старение и износ изоляции. Кроме того, в результате ограниченных нозможностей изоляции необходимо предусматривать хорошее охлаждение и в то же время завышать толщину изоляции. Целью изобретения является повышение надежности путем исключения разрушения корпусной изоляции в импульсных и кратковременных режимах работы. Поставленная цель достигается тем, что статор электрической машияы, содержащий корпус, сердечник с нажимными плитами, проводники обмотки с пазовой частью и прикрепленной к ней лобовой частью и корпусную изоляцию проводника, содержит изоляционные кольца, число которых соответствует числу фаз электрической машины, расположенные в корпусе с возможностью перемещения вдоль оси статора по обеим сторонам сердечника и подпружиненные к нажимным плитам,ограничитель перемещения изоляционных колец, расположенный в корпусе, дистанционные элементы, равномерно размещенные в корпусной изоляции вдоль пазовой части проводника, при этом корпусная изоляция с дистанционными элементами расположена с зазором по отношению К пазовой части проводника обмотки, пазовая часть проводника обмотки закрейлена в изоляционных кольцах с механическим наг пряжением в пределах упругой деформации, а лобовые части каждой фазы размещены на изоляционных кольцах. На фиг. 1 изображен статор электрической машины импульсного и кратковременного действия; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема размещения лобовых частей обмотки; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1; на фиг. 5 - схема для определения числа дистанционных элементов; на фиг. 6 - вариант статора с закрытыми пазами; на фиг. 7 - то же, с открытыми пазами; на фиг. 8 - вариант беспазового статора; на фиг. 9 - вариант выполнения пазовойчасти проводника; на фиг. 10 и 11 - варианты схемы охлаждения проводников. Статор электрической машины импульсно кратковременного действия ;одержит корпус 1, сердечник 2 с нажимными плитами 3, проводники обмотки с пазовой 4 и прикрепленной к ней лобовой 5 частями. Проводники обмотки изолированы от корпуса корпусной изоляцией 6, выполненной например, в виде изоляционной трубки, за- крепленной в пазу клином 7. Статор содержит также изоляционные кольца 8, число которых соответствует чис-лу фаз электрической мащины. Изоляционные кольца 8 расположены в корпусе 1 с возможностью перемещеция вдоль оси статора по обеим сторонам сердечника 2 и подпружинены пружиной 9 к нажимным плитам 3. В корпусе 1 статора размещен ограничитель 10 перемещения изоляционных калец 8. Пазовая часть 4 проводников закреплжна в изоляционных кольцах 8 узлами 11 крепления с механическим напряжением в пределах упругой деформации. Для массивного проводника усилие механического напряжения принимается из условия влияния высокой температуры в переходных режимах 0,56, где «5 - предел прочиости материала проводника на растяжение. Но учитывая неравномерность распределения усилия по сечению ввиду того, что в статоре применен проводник из литц, выбранное усилие натяга нужно взять с поправкой к 0,3 т.е. 0,5xO, 0,4б. Для электрической машины, например, импульсного действия мощностью 30 МВт, указанное усилие соответствует 500 кг/см, что гарантирует надежность работы проводников в переходных режимах. Для ограничения перемещения проводНИКОВ в корпусной изоляции б предусмотрены дистанционные элементы 12, равномерйо размещенные в корпусной изоляции б вдоль пазовой части 4 проводника обмотки, прк

этом корпусная изоляция б с дистанционными элементами 12 расположена с зазором /по отношению к пазовой части 4 проводника обмотки.

Число дистанционных элементов 12 с целью ликвидации перемещения проводов под действием электродинамических и термомеханических сил выбирается из определен /ного соотношения. Только в этом случае провод не ударяется о внутреннюю стенку жесткой электроизоляционной трубки,в которой он находится.

Число дистаицйонных элементов п выбирается из условия

0,,5S,(.л)

тле.6 - минимальный зазор между электроизоляцвсивиой трубкой и проводником;

f -стрела прогиба (провиса). В свою очередь

,(2)

где L -длина пазовой части проводника; t - расстояние между дистанционными

элементами. При этом,

f (3J

8Т

(J -погонная нагрузка на единицу длиде

Г ны проводника при трехфазном внезапном коротком замыкании; Т -тяжение проводника. Подставляя выражения (2), (1) и (3) и получаем выражение для оптимального числа дистанционных элементов

)

Лобовые части 5 каждой фазы размещаются на изоляционных кольцах 8, а соединение пазовой 4 и лобовой 5 частей произведено на изоляционных кольцах 8.

Статор содержит также подшипниковые щиты 13, в которых выполнен штуцер 14 для подвода охлаждающего агента.

Статор электрической машины импульсного и кратковременного действия работает следующим образом.

Статор, например, трехфазной машины содержит 6 изоляционных колец по три с каждой стороны сердечника 2. ГибкиёЪроводники без изоляции, например литца, круглого сечения по группам, соответствующим каждой фазе, крепятся к двум (по одному с каждой стороны) изоляционным кольцам 8. Изоляционные- кольца 8 перемещаются в корпусе вдоль оси статора.

Когда проводники прикреплены к соответствующим кольцам 8 под действием пружины 10 они отжимаются на заданное расстояние от нажимной плиты 2. Ограиичители 10, жестко связанные с корпусом статора, воспринимают на себя усилия натяга проводников, с другой стороны усилие натяга проводников воздействует и на нажимную плиту 2, что позволяет в переходных

режимах использовать дополнительное усилие для стягивания статорного железа и предотвратить распушение железа в крайних пакетах сердечника. При этом пружины или аналогичные упругие элементы как бы следят за натягом проводников, ибо, например, в момент короткого замыкания проводник под действием термомеханических сил пытается стянуть кольца, а в рабочем режиме изоляционные кольца 8 отходят в исходное положение.

Так как проводники соединены по группам пофазно, то каждая фаза, например при однофазном коротком замыкании, работает независимо друг от друга.

Для предотвращения замыкания проводников с железом или между собой, например, в случае обрыва в узле крепления, на каждый проводник надета электроизоляционная трубка, которая с одной стороны является электроизоляцией между проводником и сердечником статора, с другой - замкнутым каналом для прохождения охлаждающего агента.

Для лучшего охлаждения проводников и сердечника, а также для прохождения к другим кольцам, каждое кольцо и дистанционные элементы должны иметь отверстия.

В случае применения открытых пазов заклинивание проводников (фиг. 6) производится фиксацией прокладкой, удерживающей среднюю часть трубки от прогиба под действием собственного веса. В случае относительно небольщой линейной части такая фиксация не нужна.

В случае беспазовой конструкции статора в качестве такой прокладки может служить общая тру,ба (фиг.8).

Крепление корпусной изоляции можно осуществить в нажимных плитах.

Для крепления проводника в изоляционных кольцах 8 наравне с традиционными способами, применяемыми в крупном электромашиностроении, например пайкой,- в предлагаемом изобретении можно применять способы, применяемые в монтаже воздушных высоковольтных линий: натяжных клиновых зажимов, болтовых натяжных зажимов, прессуемых натяжных зажимов.

Изобретение позволяет использовать не только гибкий провод из литц, но и жесткий, например, с нержавеющей трубкой (фиг. 9).Такой вариант позволит изготавливать машины больших мощностей с наружным и внутренним охлаждением проводников через жесткую нержавеющую трубу. Возможны различные варианты охлаждения проводников (фиг. 10 и 11), например комбинированибе охлаждение проводников пазовой и лобовых частей разными охлаждающими агентами (фиг. 10). В этом случае уплотнение проводников целесообразно производить непосредственно на концах изолирующей трубки, причем уплотняющие узлы должны быть эластичными для свободной деформации проводника, и непосредственное охлаждение проводников без изоляции в герметически замкнутом объеме статора (фиг. 11). Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет использовать при

производстве крупных электрических машин импульсного действия современные индустриальные способы монтажа по методу модульного типа, что позволяет повысить ремонтопригодность обмотки, за счет упрощения выемки проводников и замены изоляционных колец с лобовыми частями.

СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий корпус, сердечник с нажимными плитами, проводники обмотки с пазовой частью и прикрепленной к ней лобовой частью и корпусную изоляцию проводника, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения разрушения корпусной изоляции в импульсныхи кратковременных режимах работы, он содержит изоляционные кольца,число которых соответствует числу фаз электрической машины, расположенные в корпусе с возможностью перемешения, вдоль оси статора по обеим сторонам сердечника и подпружиненные к нажимным плитам, ограничитель перемеш.ения изоляционных колец, расположенный в корпусе, дистанционные элементы, равномерно размешенные в корпусной изоляции вдоль пазовой части проводника, при этом корпусная изоляция с дистанционными элементами расположена с зазором по отношению к пазовой части проводника обмотки, пазовая часть проводника обмотки закреплена в изоляционных кольцах с механическим напряжением в пределах упру(Л гой деформации, а лобовые части каждой фазы размешены на изоляционных кольцах. ел со сд со

т

п

т

g xxyi«yvg

Ось

фиг 7

SSSSSSS f - /

П

н

feg%

1ft

V