Стержневая обмотка статора электрической машины Советский патент 1991 года по МПК H02K3/14 H02K3/48 

Фиг. 2

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к мощным турбогенераторам.

Целью изобретения является повышение надежности обмотки статора электрической машины за счет частичной механической разгрузки крайних полых проводников в стержне.

На чфиг- 1 представлен стержень при двух положениях переходного полого проводника, поперечное сечение; на фиг, 2 - расчетная схема; на фиг. 3 - пространственная схема плетения волокон в упругой прокладке.

Стержневая обмотка статора электрической машины состоит из сплошных 1 и полых 2 проводников, изоляционной перегородки 3, полупроводящего покрытия 4, корпусной изоляции 5, упругой прокладки 6, замазки и шпатлевки 7, накладки 8, волокна 9, матрицы 10.

Упругая прокладка повторяет форму поверхности крайнего полого проводника. Ввиду прерывистости плоскости каждого проводника при переходе из одного столбика в другой при выполнении транспозиции упругие прокладки выполнены также прерывистыми. Нерозные поверхности узких граней сформированного стержня заполняются эпоксидной замазкой и шпатлевкой. Перед нанесением корпусной изоляции на стержень к его узким поверхностям приклеиваются накладки. Упругая прокладка имеет сложную пространственную схему плетения волокон в матрице.

Стержневая обмотка работает следующим образом.

При расклинивании стержней в пазовой части сердечника каждый стержень прижимается к дну паза с удельным давлением Рк. которое в первом приближении равномерно распределяется по длине пазовой части стержня и сохраняется неизменным во времени. Когда по стержню протекает рабочий ток, то стержень подвергается дополнительному прижимающему его к дну паза давлению Рт от взаимодействия тока и поперечно-пазового магнитного потока. Давление Рт нарастает по мере продвижения в направлении от расточки статора по дну паза и наибольшей величины достигает в крайних элементах нижнего стержня, расположенных у дна паза. Давление пульсирует во времени с частотой 100 Гц в генераторах, выполненных на номинальную частоту переменного тока 50 Гц,

Когда по стержням протекают ударные токи, например, при внезапном трехфазном коротком замыкании в цепи статора, нижние проводники и другие элементы внизу

0

5

0

5

0

нижнего стержня прижимаются к дну паза с весьма большим давлением Ртм, которое в мощных турбогенераторах достигают 900- 2000 кг/см . Ударное давление воспринимает на себя корпусная изоляция, проводники и эпоксидная замазка.

Распределение ударного давления и механизм передачи его (через нижний полый проводник 2 и замазку) на накладку 8 и корпусную изоляцию 5 зависит от упругой податливости боковых стенок корпусной изоляции слоя замазки и системы, включающей полый медный проводник - упругая прокладка 6. Упругая податливость элемента в направлении действия прижимающего давления Рт по закону Гука определяется соотношением

1 Е

где Рт - сжимающее удельное давление, кг/см ,

h - высота элемента в направлении действия сжимающего давления (усилия), см;

Е - модуль упругости материала элемента, кг/см2.

Поскольку модули упругости Е термореактивной изоляции боковых стенок и медных проводников одинаковы по величине {Е 1,1 10б кг/см ), то можно полагать, что прижимающее давление Ртм будет равномерно распределенным по поперечному сечению стержня, т. е.

РГПМ

5

0

5

0

5

где be - ширина стержня с корпусной изоляцией, см.

Давление, передаваемое на накладку 8 (фиг. 2) от столбиков меди, будет отличаться от значения Рт, так как оно перераспределяется в зависимости от характеристик упругих податливостей слоя замазки в системе: полый медный проводник - упругая прокладка. Если считать в системе полый проводник - жестким телом, то упругая податливость системы будет определяться лишь упругими свойствами прокладки. Тогда из условия одинаковых величин обжатий замазки ( А3) и упругой прокладки (Дп ), получают следующее соотношение (фиг. 2):

(D

где п3 - высота слоя

Ь7+г

.здесь hn + h0 замазки.

Из этого соотношения при заданных величинах Рт, начальных высот упругой прокладки hn и полого медного проводника h0, а также модулей упругости замазки Е3 и прокладки Ел. находят удельное давление.

« 2 Pm Pn А Рп

(3)

воспринимаемое полым проводником Р0, которое равно давлению, действующему на прокладку Рп.

Если же задаться при тех же условиях допустимой по механической прочности величиной давления на проводник (прокладку) Рп, то из (1) находят высоту (толщину) упругой прокладки:

(2)

где введено обозначение

§И Ез

Упругая прокладка обладает диссипа- тивностью. Сохранение прочности упругой прокладки и гашение механической энергии обеспечиваются не только выбором матрицы 10, материалом волокон 9 композиционного материала, но и пространственной схемой их армирования, На фиг. 3 показана одна из структур материала упругой прокладки, пространственно-армированного композиционного материала с тремя нитями.

В отличие от известной в предлагаемой конструкции стержня введенная под полый проводник упругая прокладка позволяет перераспределить удельные нагрузки на заи

10

15

20

25

30

мазку и таким образом предохранить его от повреждения.

Формула изобретения

1.Стержневая обмотка статора электрической машины, состоящая из сплошных и полых проводников, транспортированных и сформированных в столбики, междупроводниковой и корпусной изоляции, замазки, выравнивающей образованные крайними проводниками узкие грани указанных столбиков, накладок из стеклотекстолита, наклеенных на верхнюю и нижнюю грани вдоль стержня, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет частичной механической разгрузки крайних полых проводников, между крайними полыми проводниками столбиков и накладками установлены упругие прокладки.

2,Обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что толщина и модуль упругости прокладки выбираются из соотношения

пп Из

Еп Ез1

где hn и Еп -соответственно толщина и модуль упругости упругой прокладки;

Ьз и Ез - соответственно толщина и модуль упругости замазки.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в мощных турбогенераторах. Целью изобретения является повышение надежности стержневой обмотки статора электрической машины. Стержень состоит из сплошных 1 и полых 2 проводников, корпусной изоляции 5, упругой прокладки 6, замазки и шпатлевки 7, накладки 8, волокна матрицы. Упругая прокладка повторяет форму поверхности крайнего полого проводника и имеет сложную пространственную схему плетения волокон в матрице. Наличие под крайним полым проводником упругой прокладки позволяет перераспределить механические нагрузки на замазку и таким образом предохранить стержень от повреждения, 1 з. п. ф-лы, 3 ил. Рт |ууу||| СП С

Фиг. 3