Несимметричная многофазная петлевая обмотка Советский патент 1980 года по МПК H02K3/28 

(54) НЕСИ -и-1ЕТРИЧНЛЯ МНОГОФАЗНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ОБМОТКА

1

Изобретение относятся к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статорах многофазных электрических машин переменного тока, например синхронных турбовозбудите-. .лей и асинхронных двигателей.

Известны несимметричные мноз-офазные петлевые обмотки с ( 6 l . Такие обмотки имеют применение в турбогенераторах и электродвигателях, когда требуется улучигить характеристики машин с косвенным охлаждениом за счет снижения напряжения либо использовать часть обмотки при пуске. Несимметрия t этих обмоток выражается в том, что в кахшой фазе ЭДС параллельных ветвей не равны между собой. Известные обмотки имеют повышенное значение разницы ЭДС параллельных ветвей, вызывающей дополнительный нагрев обмотки, и, как правило, усложненную конструкцию соединений в зоне лобовых частей.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является обмотка, выполненная трехфазной () двухслойной (Sn 2) петлевой 2 . Число полюсов , число пазов , число пазов на полюс и фазу J.6, число параллельных ветвей в каждой фазе а -3. Обмотка катушечного типа, имеет постоянный шаг намотки, т.е. чередование параллельных ветвей в верхнем и никнем слое пользе но-фа зной зоны одинлковые. Чередование параллельных ветвей с HOMepajMH 1,2 и 3 выполнено в олной пслюсно-фазной зоне в порядке 1-2-11-2-1, в другой -3-2-3-3-2-3. Обмот 0ка получена синфазной, т.е. результиру1О цие векторы параллельных ветвей различаются только по модулю, максимальное значение небаланспой ЭДС по отношению к средней составляет

15 1,023%. Шаг обмотки с обеих сторон машины одинаковый диаметральный. Число nepeNTbweK в лобовой части - девять на каждую фазу, из которых восемь являются межкатушечными, а одна межпо20люсной.

Недостатке известной несимметричной обмотки является значительный процент максимальной небалансной ЭДС

25 за счет заданного порядка чередования параллельных ветвей в по.пюсно-фазных зонах. Это снижает техникоэкономические показатели электрической машины с такой обмоткой, а в ря30-де случаев ограничивает возможность использования ее, в частности, в ст торах турбовозбудителей. Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей.электрической машины путем снижения максимального значения небалансной ЭДС параллельных ветвей. Указанная цель достигается тем, что для известной нecим leтpичнoй мно гофазной петлевой обмотки с «,6, с тремя параллельными ветвями на па ру полюсов с постоянным шагом намотки, с одинаковыми или разными ша гами обмотки с обеих сторон машины для каждой пары полюсов чередование параллельных ветвей с номерами 1,2 и 3. выполнено в одной полюсно-фазной зоне в порядке 1-2-1-1-3-1, а в другой -3-2-3-2-3-2. На фиг. 1 изображена схема расположения трех параллельных ветвей несимметричной обмотки с сз. б под двумя полюсами, на фиг. 2 - лучевая звезда пазовых векторов ЭДС,параллельных ветвей обмоткл по фиг. 1 В качестве примера рассмотрена несимметричная трехфазная двухслойная обмотка стержневого типа для дву полюсного турбовозбудителя. Число пазов обмотки , число параллель ных ветвей в каждой фазе под парой полюсов N и S СЛ 3, число пазов на полюс и фазу а 6. На фиг. 1 и 2 показаны параллельные ветви с номера ми 1,2 и 3 только для фазы А, две другие выполнены аналогично, располагаясь на статоре турбовозбудителя со сдвигом в 120 и 240 эл.град. Нача ла фаз обозначены по параллельным ве вям индексами Hi, И 2 и Н 3, концы соответственно, К 1, К 2, К 3 (фиг. Обмотка имеет две полюсно-фазные зоны Л- и , каждая из которых состоит из двух слоев. Стороны катуики 4 образуют верхние слои А .в и А-В, а стороны катушек 5 - нижние слои А- н и А-II. Обмотка имеет постоянный шаг намотки, т.е. чередование параллельных ветвей на верхнем и нижнем слое полюсно-фазной зоны одинаковое, В полюсно-фазной зоне А- паралле ные ветви с номерами 1,2,3 располо.-хены в порядке 1-2-1-1-3-1, а в полюсно-фазной зоне А- - в порядке 3-2 -3-2-3-2. Такое расположение параллельных ветвей обеспечивает получение- несинфазной несимметричной обмотки. Результирующие векторы ЭДС п раллельных ветвей, полученные сумми рованием пазовых векторов ЭДС соответствующих параллельных ветвей, име ют сдвиг по углу и неравенство модулей. -Относительное значение модулей результирующих векторов ЭДС параллельных ветвей, постоянное прш любом значении сокращения шага р , составляет: ветвь 1-0,9949, о.е., giBTBb 2-1,00256, ветвь 3-1,00256 .Уг сдвига между результирующими векторами ЭДС ветви 2 и средней ЭДС равен 7 3. Такой же угол сдвига между ветвью 3 и средней ЭДС, но с обратным знаком. Максимальное значение небалансной ЭДС ветви по отношению к средней ЭДС составило 0,512%, т.е.в два раза меньше, чем для известной несимметричной обмотки. Величина уравнительного тока во многом зависит от индуктивного сопротивления пазового рассеяния, которое связано с сокращением шага обмотки /3 и геометрической активных частей электрической машины. Шаг обмотки со стороны выводов в данном примере выполнен на два пазовые деления меньше, чем с обратной стороны. Число перемычек в лобовой части обмотки составило 3 на каждую фазу, что в четыре раза меньше, чем для известной обмотки/ Такой вариант исполнения обмотки является самым оптимальным, обеспечивающим получение наибольшего технико-экономического эффекта дополнительно за счет конструктивного исполнения. Другие варианты исполнения обмотки с иной, чем для обмотки по фиг. 1, разницей шагов с обеих сторон машины, имеющие такое же относительное максимальное ,,значение небалансной ЭДС ветви (О , 512%) уступает оптимальному варианту в конструктивном отношении. Сохраняя заданный порядок чередования параллельных ветвей в полюсно-фазных зонах: 1 2-1-1-3-1 и 3-2-3-2-3-2, обмотку по фиг. 1 можно, в частности, выполнить с одинаковым диаметральным шагом с обеих сторон машины как для известной обмотки. Однако в этом случае для обмотки потребуется не три, как для оптимального варианта, а двенадцать перемычек в зоне лобовых частей, что сохраняет за ней преимущество в повышении технико-экономических показателей (по сравнению с известными решениями) только в части небалансных ЭДС. Номера параллельных ветвей 1,2 и 3, указанные в порядках чередования параллельных ветвей в полюсно-фазных зонах, следует рассматривать, как порядковые числа, т.е. первая, вторая и третья параллельные ветви. Поэтому предлагаемый, принцип выполнения обмотки включает любые порядки чередования параллельных ветвей в цифро. вых выражениях,отвечающие порядку параллельных ветвей: йервая-вторая-первая-первая-третья- первая и третья-вторая-третья-вторая-третья-вторая.К ним относятся такие порядки чередования параллельных ветвей в двух полюснофазных зонах: 2-1-2-2-3-2 и 3-1-3-1-3-1 3-2-3-3-1-3 и 1-1-1-2-1-2 1-3-1-1-2-1 и 2-3-2-3-2-3 и др.

Предлагаемая обмотка может быть в полнёна с люОым -телом фаз, кратным 3 (,9 и т.д.), с любым числом полюсов (,4 и т.д.), однослойной и двуслойной, а- также с любым сокраще,нием шага /i . Например, несимметричную двухслойную петлевую обмотку с 6 можно вьтолнить с m 6 и .

число пазов при этом . Величины небалансных ЭДС остаются при этом неизменными, число перемычек в л&бозой части обмотки будет зависеть от принятой разницы шагов с обеих сторон машины (и оптимальным при разнице шагов -2), а уравнительный ток от номинального напряжения и геометрии статора.

Применение предлагаемой двухслойной обмотки с и f, 15/18 для двухполюсного трехфазного турбодви.гателя мощностью порядка 4 000 кВА позволяет в значительной степени повысить технико-экономические показатели машины.

Формула изобретения Несимметричная многофазная петлевая обмотка с С} 6, с катушками, соединенными в три параллельные ветви на пару полюсов, с постоянным шагом намотки, отличающаяся тем. что, с целью повы1иения технико-экономических показателей, катушки соединены в параллельные ветви в пределах одной полюсно-фазной зоны в соответствии с рядом 1-2-1-1-3-1, а

0 в другой полюсно-фазной зоне в соответствии с рядом 3-2-3-2-3-2, где порядковый номер числа ряда означает порядковый номер катушки в пределах полюсно-фазной зоны, а значение числа ряда означает номер параллельной ветви, в которую входят соответствующая катушка, число катушек на по люс и фазу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Патент Великобритании 1099622, кл. Н 2 А, 1968.

2.Патент ФРГ 1638350. кл. Н 02 р 1/00, 1972.