Многослойная обмотка ротора турбогенератора двойного питания Советский патент 1985 года по МПК H02K3/28 

11 Изобретение относится к области электромашиностроения, преимущест™ венно к производству турбогенерато ров двойного питания большой мощности (эти машины называют также турбогенераторами с продояьно-попе-. речным возбуждением и асинхронизированными турбогенераторами), Известны турбогенераторы двойного питания, содержащие обмотку, подразделенную на фазы не только на статоре, как у обычных (син- кронных) турбогенераторов, но и на роторе. Фазная обмотка на. роторе предназначена для создания потока возбуждения с регулированием его как по продольной (по ос Рполюсов ротора),так и по поперечной оси в синхронном и асинхронном режимах для повьппения устойчивости машины П } Конструктивно обмотка ротора может быть выбрана петлевой. Важным при ее проектировании является обеспечение возможности снижения величины тока на вьшодах (токоподводах) и Вприсоединенном к этим вьгоодам возбудителе. Для этого обмотка должна содержать достаточно большое количество последовательно соедийенных витков в фазах. При обычном, двухслойном, исполнении петлевой обмотки с определенным числом катушек в фазах увеличение числа витков мож но достигнуть выполнением многовитко вых секций. Однако исполнение обмотки ротора турбогенератора, имеющего как правило проводники достаточно большого сечения, с многовитковыми секциями затруднено в связи со сложностью соединения и изолирования про водников в головках (концах Лобовых частей). Задача еще более осложняетсй при необходимости присоединения головкам патрубков подачи и слива воды для непосредственного охлаждения проводников. Для упрощения испол нения головок проводников необходимо многовитковые секции обмотки заменить на одновитковые и соединить их последовательно Друг с другом, т.е. вместо двухслойной обмотки с много Житковыми секциями выполнить многослойную с секциями из одного витка каждая. Известны многослойные обмотки роторов электрических машин, состоящие из отдельных двухслойных петлевых обмоток, расположенных в пазах друг над другом 2. 02 . Однако концы их секций соединены не последовательно, а параллельно друг с другом, что неприемлемо для непосредственно охлаждаемьрс обмоток. Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к изобретению являются многослойные обмотки ротора турбогенератора двойного питания, состоящие из- нескольких рядов двухслойных фазных петле-, вых o6tjioTOK с одинаковым шагом по пазам, расположенных один над другим и содержащих одновитковые секции, соединенные электрически последовательно в пределах каждой фазы Гз. Недостатками такой обмотки является затруднение в размещении перемычек последовательного соединения друг с другом рядов двухслойных обмоток по фазам, из-за необходимости выполнения на этих перемычках участков, расположенных по дугам окружности лобовой части; затруднение в размещении патрубков подачи и слива воды непосредственного охлаждения обмотки для случай параллельной .-раздачи ее на полтора витка. Этот случай приобретает,большое значение из-за сложности размещения в лобовых частях обмотки ротора требуемого чис ла патрубков подачи и слива воды, . необходимого для раздачи ее на один виток, при которой конструктивно все патрубки должны быть расположеньв в одной лобовой части, или на половину витка, когда патрубки подачи воды размещаются в одной, а патруб ки слива в другой лобовой части. Па-раллельная раздача воды на полтора витка предполагает использование при странства обеих лобовых частей, как и раздача воды на половину витка, но для нее требуется втр.ое меньше патрубков,- что практически осущест вимо и при этом обеспечивает доста точно эффективное охлаждение обмотки ротора турбогенератора большой мощности (1 млн кВт и вьше). Цель изобретения - упрощение конструкции многослойной обмотки ротора. Цель достигается тем, что в много слойкой обмотке poropff турбогенера-вО ра двойного питания, состоящей из нескольких рядов двухслойных фазных петлевых обмоток с одним и тем же по пазам, расположенных один над другим и содержащих одновитковы 3 секции, соединенные электрически по -следовательно в пределах каждой фазы, смежные ряды двухслойных обмоток выполнены с различньм, чередующимся от ряда к ряду, переходным шагом лобовой части, в одном ряду меньшим, в другом большим на одно пазовое деление, чем шаг по пазам обмотки, В случае непосредственного водяного охлаждения проводников с параллельной раздачей воды на полтора витка смежные ряды двухслойных обмо ток могут быть смещены друг относительно друга в одну и ту же сторону на одно пазовое деление. Нафиг.1 представлена принципиальная схема обмотки; на фиг,2 схема одной половины ее фазы (в частности, первой половины первой фазы) с увеличенным числом катушек по сравнению с; их числом на фиг.Ь, на фиг.З - пример конструкции перемычки между соседними рядам двухслойных обмоток; на фиг,А - векторная диаграмма НДС обмотки, Многослойная обмотка ротора турб генератора двойного питания состоит из рядов 1-3 двухслойных фазных петлевых обмоток с одним и темже шатом по пазам, расположенных один над другим и содержащих одновитковы секции 4. Обмотка имеет фазы: перву 5 с выводами А,Х и перемычкой 6 , между ее половинами и вторую 7 с вы водами В,У и перемычкой 8. Смежные ряды 1-3 двухслойных обмоток выполнены с различным, чередующимся от ряда к ряду, переходным шагом лобовой части со стороны выводов и перемычек: в одном ряду меньшим 1 в другом большим /3j на одно пазовое деление, чем шаг /j по п зам обмотки. Секции 4 обмотки соединены электрически последовательно друг с другом в пределах каждой фазы: в рядах 1-3 они соединены в головках 9 лобовой части, имеющей переходный шаг (/i или /ij), а между рядами соединены соответственно их концы 10-25. Эти концы находятся друг над другом непосредственно или ел смещением на величину, не превышапцую одного iiaaoBoro деления. Меж ду Н11ми установлены перемычки 26 . и 27, При водяном охлаждении обмотки 5ольшое практическое значение имеет IP4 параллельная раздача воды на полтора витка, В этом случае патрубки подачи воды 28 присоединены к головкам обмотки в одной, а йатрубки слива воды 29 в другой лобовой части и отстоят друг от друга на три головки 9 проводников обмотки. Одновременно патрубки 29 присоединены к ее концам 10-25 и перемычкам 26 и 27. Смежные ряды 1-3 двухслойных обмоток смещены друг относительно друга в одну и ту же сторону на одно пазовое деление, составляющее угол d , т,е, в одну и тучке сторону - вправо или по окружности по часовой стрелке на угол в6 смещены ряды двухслойных петлевых обмоток: верхний ряд 1 относительно среднего ряда 2 и средний ряд 2 относительно нижнего ряда 3, За счёт этого патрубки 28 и 29 к головкам 9 соседних рядов двухслойных обмоток размещаются с равномерным угловым щагом по окружности ротора. Конструктивно перемычки 26, как и 27, соединения концов 10-25 проводников соседних рядов 1-3 двухслойных обмоток, например концов 10 и 11 проводников, выполнены деталями из проводникового материала (иэ меди), расположенными радиально и имеющими верхний 30 и нижний 31 выступы, обращенные к боковым поверхностям 32 и 33 соединяемых проводников. Ширина д перемычки 26 и 27 по дуге окружности определяется расположением поверхностей 32 и 33 на проводниках, смещенных друг относительно друга на величину, не превышающую одно пазовое деление о(. В перемычке 26 и 27 выполнен канал 34, соединенный с внутренними каналами 35 и 36, Снизу к ней присоединен патрубок слива воды 29, - ; Величина ВДС обмотки в целом определяется вектором 37, получен- . ным как геометрическая сумма векто ров 38 и 39 ВДС ее первой и второй азы. В свсяо очередь векторы 38 и 39 имеют составляющие по отдельным рядам 1-3 двухслойных обмоток, равные векторам 40-45, которые смещены руг относительно , как и яды 1-3 двухслойных обмоток, на угтлаЦ Предпояеяная конструкция много- слойной обмотки состоящая из несольких рядов двухслойных фазных петлевых обмоток, расположенных о.л(ин

5

над другим и содержащих одновитковые секции, соединенные электрически последовательно, имеет уменьшенный размер 3 перемычек 26, 27, не требующих в связи с этим для своего размещения увеличения габаритов лобовой части.

Секции среднего ряда 2 занимают полюсно-фазные зо1Ш, свойственные обычной обмотке переменного тока, не имегацей смещения рядов друготносительно друга. Смещение смежных рядов 1-3 двухслойных обмоток друг относительно друга в одну и ту же сторону на угол oi , равный одному пазовому делению, равносильно смещению ве рхнего 1 и нижнего 3 ряда относительно среднего ряда 2 в противоположные стороны на этот угол оби величина которого обычно

159110

относительно невелика и не оказывает существенного.влияния на снижение обмоточного коэффициента много- слойной обмотки в целом. Вместе с тем такое смещение рядов обмотки существенно упрощает конструкцию за счет удобства разнесения патрубков подачи и слива воды вдоль окружности лобовых частей при непосредственном охлаждении проводников с параллельной раздачей воды на полтора витка.

Обмотка может иметь число фаз не только равное двум (как на фиг.1. и 2), например, она может быть трехфазной. Число рядов двухслойных петлевых обмоток тоже может отличаться от двух или трех и быть целым числом больший,, чем три.

1. МНОГОСЛОЙНАЯ ОБМОТКА РОТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ, состоящая из нескольких рядов двухслойных фазных петлевых обмоток с одинаковым шагом по пазам, расположенных один над другим и содержащих одновитковые секции, соединенные электрически последовательно в пределах каждой фазы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, смежные ряды двухслойных обмоток выполнены с различным, чередующимся от ряда к ряду, переходньм шагом лобовой части, в одном ряду меньшим, в другом большим на одно пазовое деление, чем шаг по пазам сл обмотки. 2. Обмотка по п.1, отличающая с я тем, что смежные ряды двухслойных обмоток смещены друг .относительно друга в одну и ту же (сторону на одно пазовое деление. ел со

:8

2

u,2 Z8 28 П I I I I I I I K ЯЛГ i I I I rt X33PCX3 tn m, I I I I I I K ,J