Двухслойная обмотка с двумя параллельными ветвями на полюс и фазу Советский патент 1979 года по МПК H02K3/28 

1

Изобретение относится к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статорах многофазных машин переменного тока, например в турбо-гидрогенсраторах, турбовозбудителях и асинхронных двигателях.

Известны двухслойные петлевые и волновые обмотки с двумя параллельными ветвями на каждом полюсе в каждой фазе 1. Обмотки такого типа являются несимметричными. Из-за разницы ЭДС параллельных ветвей в этих обмотках протекают уравнительные токи, вызывающие дополнительный нагрев обмотки. Кроме того, выполнение таких несимметричных обмоток требует, как правило, усложнения конструкции ее за счет перемычек в зоне лобовых частей. Указанные известные обмотки применяются в электрических машинах в случае необходимости снижения напряжения или объема тока в пазу.

Наиболее близкой по технической суш,ности и достигаемому эффекту является двухслойная петлевая обмотка с двумя параллельными ветвями на каждом полюсе в каждой фазе 2. Обмотка выполнена трехфазной на двух полюсах, расположение пар параллельных ветвей на полюсах идентичное. Число пазов обмотки , число пазов на полюс и фазу q 8, число последовательных витков в фазе . Верхний и нижний слой в каждой из двух полюснофазных зон имеет 8 сторон катушек. Порядок чередования двух параллельных ветвей в верхнем и нижнем слое полюсно-фазной зоны взаимно противоположный, а слои имеют сдвиг между собой, равный 5/6 диаметрального шага. Чередование параллельных -ветвей 1 и 2 в верхнем слое первой полюсно-фазной зоны выполнено в последовательности: 1-2-2-1 2-1 - 1-2. Порядок чередования параллельных ветвей 3 н4 в верхнем слое второй полюсно-фазной зоны аналогичен, т. е. 3-4-4-3-4-3-3-4.

Известная обмотка является несимметричной синфазной с разницей векторов ЭДС параллельных ветвей по модулю. Число межкатушечных перемычек на одну полюсно-фазную зону - пять.

Недостатком известной несимметричной обмотки является усложненная конструкция и технология изготовления ее из-за значительного количества межкатушечных перемычек разных типоразмеров, а также ограниченное число пазов (q - целое кратное четырем, w - целое четное), при котором выполняется обмотка, что исключает ряд вариантов исполнения электрической машины с оптимальными технико-экономическими показателями.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков известной обмотки, т. е. иовышение технико-экономических показателей машины путем выполнения обмотки ошиимальной несимметрией ЭДС параллельных ветвей либо полностью симметричной, упрощения ее конструкции и технологии изготовления за счет снижения числа межкатущечных перемычек в нолюсно-фазной зоне до одной либо совсем без перемычек и расширения ряда чисел пазов, при котором выполнима обмотка.

Указанная цель достигается тем, что для известной двухслойной обмотки с двумя параллельными ветвями на каждом полюсе в каждой фазе, с равпым числом сторон катущек в верхнем и нижнем слое полюснофазной зоны, с взаимно противоположным порядком чередования параллельных ветвей в верхнем и нижнем слое полюсно-фазной зоны, чередование двух параллельных ветвей в одной из слоев полюсно-фазной зоны выполнено в порядке: первая-вторая.

На фиг. 1 изображена схема расположения двух параллельных ветвей на полюсе с выводами на одной стороне машины; на фиг. 2 - то же, с выводами на обеих сторонах машины; на фиг. 3 изображены фазовые векторы ЭДС четырех параллельных ветвей, лежащие в двух полюсно-фазных зонах.

В качестве примера рассмотрена двухслойная петлевая трехфазная обмотка стержневого типа для двухполюсной электрической машины. На фиг. Г-3 показана одна фаза, две другие имеют идентичное построение. Для примера выполнения принята обмотка с числом пазов (8, ау 4). На одном полюсе расположена пара параллельных ветвей 1 и 2, на другом -3 и 4. Стержни 5 образуют верхний слой обмотки (верхний слой полюсно-фазной зоны А), стержни 6 - нижний. Чередование параллельных ветвей 1 и 2 в верхнем слое выполнено в непрерывном порядке: первая, вторая, т. е. 1-2-1-2-1-2-1-2, а в нижнем слое порядок взаимно обратный, т. е. 2-1-2-1-2-1-2-1. Параллельные ветви 3 и 4, расположенные на втором полюсе во второй полюсно-фазной зоне А, имеют идентичное построение. В верхнем слое чередование параллельных ветвей 3 и4 выполнено в непрерывном порядке: первая-вторая, т. е. 3-4-3-4-3-4-3-4, а в нижнем слое - 4-3-4-3-4-3-4-3. Для примера выполнения принят диаметральный сдвиг слоев полюсно-фазной зоны (180 электрических градусов), и в пазах, таким образом (фиг. 3), лежат ветви только одной фазы. Это обеспечило полную симметрию обмотки, т. е. отсутствует небаланс ЭДС параллельных ветвей. Для случая выполнения выводов обмотки на одной стороне машины (фиг. 1) на одну полюсно-фазную зону требуется одна межкатушечная

перемычка 7. При разнесении выводов одной из двух ветвей на другую сторону перемычек для обмотки (фиг. 2) пе требуется.

Таким образом, выполнение обмотки по указанному принципу с применением диаметрального сдвига слоев полюсно-фазной зоны позволило получить симметричную обмотку с числом параллельных ветвей большим, чем число полюсов. В обмотке не существует уравиительных токов от несимметрии параллельных ветвей. Индуктивные сопротивления рассеяния параллельных ветвей для уравнительного тока также равны, а разница омических сопротивлений ветвей для варианта исполнения обмотки с перемычками несущественна.

Симметричная обмотка с двумя параллельными ветвями на каждом полюсе в каждой фазе, выполненная указанным выше способом, может быть получена для любого целого числа . Число ш в этом случае может иметь дробность 0,5. Примером может служить обмотка, имеющая в одном слое полюсно-фазной зоны порядок чередования ветвей: 1-2-1-2-1, а в другом - 2-1-2-1-2. Перемычек для такой обмотки не требуется.

При применении сдвига между слоями полюсно-фазной зоны обмотка имеет небаланс ЭДС параллельпых ветвей. Как показал расчет, величина небаланса может быть получена минимальной при сдвигах слоев, близких к диаметральному, и снижается с ростом числа q.

Число перемычек для обмоток по варианту фиг. 1 остается постоянным для любого числа q.

Обмотка по предлагаемому изобретению может быть выполнена как петлевой, так и волновой. Кроме того, применение принципа выполнения по предлагаемому изобретению обеспечило получение двухслойных симметричных и несимметричных обмоток с широким рядом числа пазов (например при т 3; 2/7 2; z - Qn, где п - целое число, большее двух).

Использование обмотки по данному изобретению позволяет повысить технико-экономические показатели электрической машины.

Формула изобретения

Двухслойная обмотка с двумя параллельными ветвями наполюсифазу с равным числом сторон катушек и взаимно противоположным порядком чередования параллельных ветвей в верхнем и нижнем слое полюсно-фазной зоны, отличающаяся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей, чередование параллельных ветвей в одном слое полюсно-фазной зоны выполнено в порядке: первая, вторая.

Источники ипформации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3601642, кл. 310-198, 1971. 2. Патент США № 3408517, кл. 310-198, 1968.

,

2К 2П U:

2Н

2 J г 2 г

Верхний

X

слой