Ротор явнополюсной электрической машины Советский патент 1984 года по МПК H02K3/18 H02K1/24 

1092653j

Изобретение относится к электрона-проводниковые стержни поперечной обшиностроению и может быть использова-мотки. Основная обмотка катушек,одено, в частности, в синхронных машинахтых на сердечник полюса, создает для обеспечения их синхронной устой-продольнре поле возбуждения. Уложенчивости при параллельной работе с в пазы наконечников стержни соесетью.динены в лобовых частях таким обраНаличие управляющей поперечной об-зом, что из них создается поперечная мотки (УПО) на роторе, например синх-обмотка волнового или петлевого тиронного компенсатора, позволяет уве-па, магнитная ось которой сдвинута личить выработку реактивной мощности, Оотносительно магнитной оси основного в режиме потребления вплоть до номи-поля возбуждения на 90 зл.град. Раснальной, а кратковременно существенносмотрено два варианта поперечной обвыше номинальной величины.мотки: двухслойная обмотка петлевого

Известен явнополюсный ротор ком-типа и двухслойная волновая обмотпенсатора, в кбтором наряду с основ- 15ка С2 J

ной продольной обмоткой возбуждения Однако УПО оказывается громоздкой

,в полюсных наконечников разме-в лобовых частях. Применение попереч-.

щается УПО, сдвинутая на 90 зл.град.ной обмотки петлевого или волнового

относительной первой. Расчеты показа-типов обуславливает использование

ли, что УПО должна обеспечивать вели- 20дополнительных перемычек, соединяючину намагничивающей силы не менеещих стержни УПО, состоящие из элемент

10% по отношению к основной продоль-тарных изолированных проводников,

ной обмотке возбуждения. В первомСтержни УПО выходят в зоне лобовых

приближении такое же соотношение име-частей из пазов массивного полюсного

ют поперечные сечения по меди указан- 25наконечника и пересекают короткозамыных обмоток C jкающие сегменты, в которых также приНедостатком этого устройства явля-ходится выполнять пазы, ослабляющие

ется трудность его конструктивногоих механическую прочность. Далее ловыполнения для крупных электрическихбовые части УПО выходят в зону над ломашин, связанная с тем, что в связи 30бовыми частями основной обмотки возс питанием УПО от независимого источ-буждения между полюсами, где механиника обмотка должна быть многовитко-чески соединяю ся и закрепляются от

вой. Если же ее вьшолнять из сплошныхдействия центробежных сил. Соединистержней по типу обычной демпфернойтельные вшны закреплены с помощью

клетки,-то для создания необходимой jjупорных коробок, планок и бандажных

намагничивающей силы при питании отсегментов, последние в свою очередь

постороннего источника пот1 ебуютсязакреплены оттяжка№1 на остове вентиотносительно; большие токи (сотнилятора. Оттяжки выполнены в виде шпиампер) при неприемлемом низком напря-лек и не обеспечивают надлежащей

жении (десятые доли вольта). Сторо- йжесткости крепления конструкции, что

ны катушек УПО лежат в полюсных на-отрицательно сказывается на надежносконечниках соседних полюсов, позто-ти машиныв целом, му лобовые части йатушек оказываются

расположенными в межполюсном прост- Кроме того, технология сборки роранстве, где их конструктивно трудно сложна из-за необходимости пайки

надежно закрепить от действия большихмногочисленных соединительных шин,

центробежных сил. При этом каждьАрасположенных в непосредственной бливиток УПО должен быть в лобовых час-зости одна от другой. Неудобно протях разъемньм, чтобы обеспечить съемводить ремонт и обслуживание ротора,

полюса и стержней обмотки статора, JQТак, чтобы снять полюс ротора, необобычно вынимаемых через окно послеходимо прежде распаять все сборные

удаления полюса.шины, соединяющие стержни соседних

Наиболее близким к изобретению пополюсов, а после постановки полюса

технической сущности и достигаемомуна место снова их спаять. Неудобна

результату является ротор явнополюс- „также разборка и сборка крепления.

Кой электрической машины, в которомвыполненного в виде бандажных сегменна цилиндрических поверхностях нако-тов и оттяжек. Кроме тбго, такое

нечников всех полюсов выполнено покрепление не обеспечивает надлежащей

четыре паза, в которых уложены много-жесткости и недостаточно надежно закрепляет детали от перемещений под действием центробежных сил. Целб изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления. Указанная цель достигается тем, что в роторе явнополюсной электричес кой машины, содержащем полюса, имеющие сердечники с продольньв и катущками возбуждения и наконечники с аксиальными пазами на внешней поверхности, в которых уложены проводники управляющей поперечной обмотки возбуждения, в концевых частях каждого наконечника выполнены сообщающиеся с аксиапьн1Л4И пазами радиальные, пазы, в которых расположены лобовые части управляющей поперечной обмотки, и между наконечником и продольной кату кой возбуждения размещены аксиально расположенные проводники поперечной обмотки, соединенные последовательно с расположенньвш в пазах на внешней поверхности наконечников проводниками этой обмотки. На фиг. 1 изображен полюс ротора явнополюсной электрической машины с управляющей поперечной обмоткой, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на г .А - аксиальный паз с уложенными в него проводниками управляющей поперечной обмотки, поперечное сечение,(узел I на фиг. 1); на фиг. 5 - изоляционная коробка с уложенными в нее лобовыми частями проводников управляющей поперечной обмотки, разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - проводники управляющей попе речной обмотки, находящиеся под нако нечником, разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 - схема направления токов в проводниках управляющей поперечной обмотки « магнитная ось этой обмотки Устройство ротора явнополюсной электрической машины с управляющей поперечной обмоткой содержит остов ротора (не показан) с приставными концами вала (не показаны). На остове ротора крепятся полюса 1, имеющие сердечники 2 и наконечники 3. На наконечниках 3 полюсов 1 выполнены аксиальные пазы 4, Которые на участках концевых частей 5 наконечников углуб лены так, что прорезают концевые час ти 5 наконечников 3 насквозь, образу радиальные пазы 6. Под наконечниками 3, между ними и продольными катушками возбуждения 7 установлены изоля1534 ционные коробки 8 и 9 по всей длине полюсов с обеих сторон. Под концевыми частями 5 наконечников 3 к сердечникам 2 .полюсов 1 крепятся изоляционные коробки 10. Проводники 11 управлянщей поперечной обмотки 12 уложены в аксиальные пазы 4 и в изоляционные коробки 10, 8 и 9. Для фиксирования проводников 11 в изоляционных коробках 8 и 9 служат прокладки 13. Для фиксирования проводников 11 в аксиальном пазу служат прокладки 14, проводники 11. Прокладки 14 крепятся в аксиальнст пазу клиньями 15. Между сердечником и изоляционными коробками 8 и 9 установлены щайбы 16 с вентнляционньм отверстиями 17. Есличерез ось симметрии 18 полюса 1 провести продольную секущую плоскость, то она разделит полюс 1 на две равные полотны. В каждой из 3тих половин полюса выполняются секции поперечной управляющей обмотки. Эти секции уложены в следуюцем порАдке: подводящий конец 19 проводника 11 закреплен на торцовой стороне сердечника , протянут через изоляционную коробку 10, уложен в крайний аксиаль-, ный паз 4 половины полюса, находящейся справа от оси симметрии 18. На противоположном конце этого паза ои через радиальный паз 6 выведен в изоляционную коробку 8, пройдя которую он снова выведен на сторону полюса, на которой закреплен подводящий конец 19, затем через радиальяьй паз 6 он снова выведен в тот же аксиальный паз 4 и т.д. Укладка проводника 11 проходит таким образом до тех пор, пока не заполнится проводником 11 крайний аксиальный паз. 4 и изоляционная коробка 8. Таким образом из проводника 11, уложенного в один аксиальный паз 4 и одну изоляционную Коробку 8, образуется первая секция управляющей поперечной обмотки 20. Затем проводник 11 выведен и уложен во второй аксиальный паз 4 на этой же половине полюса, на противоположном конце которого через радиальный паз 6 и изоляционную коробку 10 он выведен в изоляционную коробку 9, пройдя которую снова выведен на сторону полюса, на которой закреплен подводящий конец 19 проводника 11, затем через изоляционную коробку 10 и радиальный паз 6 он снова выведен в тот же аксиальный паз 4 и т.д. Уклад ка проводника 11 проходит таким обра зом до тех пор, пока не заполнится проводником 11 другой аксиальный паз 4 и изоляционная коробка 9. Так образуется вторая секция управляющей поперечной обмотки 21. Затем проводник 11 через другую изоляционную коробку 10 и радиальный паз 6 выведен и уложен в крайний аксиальньй паз 4 половины полюса, находящейся слева от оси симметрии 18. На противоположном конце этого паза он через радиальный паз 6 выведен в изоляционнзто коробку 8 этой половины полюса, пройдя которую через изоляционную коробку 10 и радиальный паз 6 снова уложен в тот же паз и т.д. до заполнения указанного аксиального паза 4 и изоляционной коробки В. ТаКИМ образом выполнена третья секция 22 управляющей поперечной обмотки. Затем проводник 11 с той же последовательйостью уложен во второй аксиальный паз 4 и изоляционную коробку 9 этой же половины полюса, образовав четвертую секцию управляющей попереч ной обмотки 23, конец 24 которой зак реплен на сердечнике 2 накладками 25 В каждой половине полюса может быть большее количество аксиальных пазов и под наконечником полюса уста новлено соответственно большее количество изоляционных коробок, чтобы получилось большее количество секций УПО. Как видно из последовательности укладки (намотки) проводника 11 в секциях правой и левой половин полюса намотка осуществлена в одном направлении. В описанной последовательности намотки, с правой стороны наконечника 3, намотка в правой и лево половинах полюса вьтолнена по часовой стрелке. Такой порядок намотки позволяет получить при протекании тока по проводникам полюса действие намагничивакщей силы поперек наконеч ника 3. В лобовых частях проводник 11 при намотке укладывается в изоляционные коробки 10: порядок укладки проводника 11 показан на фиг. 4-6, где и - проводник, уложенный первым Ь- проводник, уложенный вторым; с и о - соответственно третьим и четьертым и т.д. Концы 19 и 24 проводника 11 управ ляющей поперечной обмотки соединяются с такими же концами соседних полюсов (не показаны). Секции каждого полюса соединены последовательно таким образом, что токи во всех проводниках, размещенных в акс 1альных пазах наконечника полюса, имеют одинаковое направление, а токи во всех проводниках, размещенных под наконечником, имеют противоположное направление. Направление токов в проводниках аксиальных пазов и в проводниках под наконечниками на соседних полюсах меняется на обратное. Устройство работает следующим образом. На сердечниках всех полюсов ротора размещается продольная обмотка возбуждения, создающая основное рабочее магнитное поле возбуждения. В аксиальных пазах 4 наконечников 3 и под ними в изоляционных коробках 8 и 9 размещается управляющая поперечная обмотка 12, секции которой охватывают каждую половину полюсного наконечника. На эту обмотку также подается управляющий ток. На схеме фиг. 7 знаком плюс (+) показано нап-t. равление тока в проводниках от нас, точками ( ) показано направление токов в направлении на нас. При таких направлениях токов в проводниках УПО создается магнитное поле поперек продольной оси полюса. Магнитный поток проходит по поперечной оси полюса т.е. по середине (26) между соседними полюсами. Таким образом поле УПО оказывается сдвинутым относительно основного рабочего поля возбуждения на 90 эл.град. При соответствующем регулировании тока возбьуждения в УПО, проводимом в общем случае одновременно с регули-. рованием тока возбуждения, в продольной обмотке обеспечивается широкое регулирование реактивной мощности компенсатора при сохранении его синхронной устойчивости. При использовании предлагаемого устройства ротора с УПО, ее витки компактно размещаются в пределах каждого полюса ротора, в то время как короткие лобовые части этой обмотки надежно крепятся под концевыми частями наконечников, упираясь в них. Соединения УПО между полюсами выполняются всего одним проводником . аналогично тому, как соединяется основная обмотка возбуждения. Конструкция таких соединений используется на любой явнополюсной электрической машине, поэтому она является хорошо отработанной и надежной.

С применением предлагаемой конструкции УПО упрощается крепление ее в лобовых частях, отпадает необходимость использования бандажньк сегментов и планок, закрепленных стяжками, вместе с тем обеспечивается надлежащая жесткость крепления, что способствует упрощению конструкции и повышению надежности машины.

Существенно упрощается технология сборки полюсов и ротора в целом. Все секции УПО, размещенные на каждом полюсе, можно выполнить из одного цельного куска провода (с катушки),

не прибегая к пайке. Пропаиваются только конструктивно простые межполюсные соединения этой обмотки, поэтому значительно сокращается объем паяных работ на роторе и достигается экономия припоя.

С применением предлагаемого устройства значительно повышается удобство проведения ремонта и обслуживания ротора. Чтобы снять полюс ротора не нужно производить распайку многочисленных соединительных шин и разборку сложного механизма их закрепления на роторе, а при постановке полюса на место нет необходимости снова проводить пайку этих соединений и сборку механизма закрепления соединительных шин.

РОТОР ЯВНОПОЛЮСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий полюса, имеющие сердечники с продольными ка.тушками возбуждения и наконечники с аксиальнь т пазами на внешней поверхности, в которых уложены проводники зтравляющей поперечной обмотки возбуждения, отличающийся, тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, в концевых частях каждого наконечника выполнены сообщающиеся с аксиальными пазами радиальные пазы, в которых расположены лобовые части управляющей поперечной обмотки и между наконечником и продольной катушкой возбуждения § размещены аксиально расположенные проводники поперечной обмотки, соединенные последовательно с расположенными в пазах на внешней поверхности наконечников проводниками этой обмотки.

-А IS W I I

фиг,г в I