Стержневая трехфазная петлевая двух-СлОйНАя СиММЕТРичНАя ОбМОТКА СТАТОРАСиНХРОННОй элЕКТРичЕСКОй МАшиНы Советский патент 1981 года по МПК H02K3/12 

(54) СТЕРЖНЕВАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ДВУХСЛОЙНАЯ

СИММЕТРИЧНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА СИНХРОННОЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

I

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции обмотки статора синхронной электрической машины.

В синхронных электрических машинах применяются почти исключительно двухслойные обмотки (две стороны секций катушек или два стержня в одном пазу) как более технолог1тчные по сравнению с однослойными. Электрические схемы трехфазных обмоток симметричны и образуют три вектора ЭДС, равные по величине и сдвинутые во времени, друг относительно друга на 120эл. град.

Симметричные двухслойные обмотки там, где это оказывается возможным, выполняются стержневыми.

Конструктивно стержневые обмотки, как. и многовитковые катушечные, могут быть волновыми и петлевыми. Последние благодаря меньшему шагу по пазам имеют более короткие лобовые части, и, следовательно, меньший расход меди и изоляции на секции (стержни) обмотки, а также характеризуются более низким индуктивным сопротивлением обмотки статора. Поэтому катушечные обмотки выполняются исключительно петлевыми. Стержневые же обмотки.

если число полюсов не очень мало (как в турбогенераторах), чаще выполняются волновыми. Это связано с тем, что при петлевом типе перемычки трех фаз имеют достаточно большое сечение (такое же, как и сами стержни) и должны размещаться в трех различных плоскостях. Это резко усложняет конструкцию, которая должна обеспечивать динамическую прочность креплений перемычек при внезапных коротких замыканиях в цепи статора.

Обычно в трехфазных машинах под каждым полюсом располагаются стержни, принадлежащие всем трем фазам (так называемые обмотки с 60-градусной фазовой зоной). Эти обмотки обеспечивают наибольший коэффициент распределения и, следовательно, наименьший магнитный поток, позволяя тем самым выполнять машину с меньшими размерами по сравнению с обмотками, имеющими 120-градусную фазовую зону. Последние практически не применяются.

Известны петлевые стержневые двухслойные обмотки, электрические схемы которых предусматривают расположение перемычек между катушечными группами по обе стороны статора. Такие обмотки разработаны только для двухполюсных турбогенераторов, характеризующихся большим числом пазов статора на полюс и фазу, причем это число должно быть обязательно четным. Таким образом, искусственно увеличивают число параллельных ветвей в фазах, что становится необходимым в связи с непрерывным ростом мощности турбогенераторов и постоянным увеличением токов статора (напряжение генераторов растет весьма медленно). Вместе с тем наибольшее число параллельных ветвей в двухполосных машинах равно двум при условии выполнения симметричной трехфазной обмотки. Трудности выполнения обмотки на очень больщие токи вынуждают переходить к искусственным несимметричным схемам, поэтому нужно добиться минимальной несимметрии ветвей (по величине и углу). Эта конструкция защищает электрическую схему соединения турбогенератора с числом полюсов 2р 2, числом параллельных ветвей а 4, несимметрией до 0,5%. Достигается искусственное увеличение ветвей вдвое путем разбивки всех стержней каждой фазовой группы на 2 части, одна из которых отнесена к одной ветви фазы другая - к другой ветви той же фазы. Указанная разбивка подбирается так, чтобы суммы векторов стержней обеих ветвей были приблизительно равны 1. Недостатки этой конструкции - несимметрия внутри фаз обмотки и как следствие, уравнительные токи между ветвями, вызывающие дополнительные потери, нагревы, а также вибрации и нестабильность напряжения; ограниченность его применения областью только турбогенераторов (2р 2), q Я2 - число пазов на полюс и фазу); различные размеры вылета лобовых частей стержней и связанные с этим усложнения конструкции и производства стержней обмотки. Наиболее близкой к предлагаемой является стержневая трехфазная петлевая двухслойная симметричная обмотка статора электрической мащины, содержащая соединенные перемычками катушечные группы полюсов В этой конструкции обмотки перемычки, соединяющие катущечные группы полюсов, расположены с одной торцовой стороны статора и размещены в трех плоскостях 2. Недостаток известной конструкции - сложность размещения и крепления перемычек в нескольких плоскостях. Цель изобретения - упрощение конструк ции. Указанная цель достигается тем, что в. стержневой трехфазной петлевой двухслойной симметричной обмотке статора синхронной электрической .мащины, содержащей соединенные перемычками катущечные группы полюсов, числовой ряд чередования катушечных групп по верхним и нижним стержням выполнен различным, количества верхних и нижних стержней в катушечных группах, расположенных под смежными полюсами разной полярности, попеременно раВ ны друг другу и отличаются на единицу, причем упомянутые перемычки расположены в одной плоскости по обе торцовое стороны статора. На фиг. 1 представлена схема предлагае обмотки; на фиг. 2 - размещение перемычек в обмотке. Обмотка содержит стержни верхних 1 и нижних 2 слоев обмотки, образующие катушечные группы, соединенные перемычками 3. Катущечные группы, расположенные под смежными полюсами разной полярности, образуют непосредственно электричес ки соединенные между собой группы секций, попеременно равны друг другу и отличаются на единицу. Например, если q 4,5 то числовой ряд чередования катушечных групп для верхних стержней 1 (фиг. 1) принимаем 4, 5, 4, 5 и т.д. для нижних стержней 2 принимаем 5, 5, 5, 3, 5, 5, 5, 3, и т.д. Расположение катущечных групп под полюсами показано в таблице.

Стержни Верхние

Нижние

Как видно из таблицы, заштрихованные прямоугольники с указанным в них числом стержней в катушечной группе 5 образуют 5 полных секций и имеют, следовательно, начало и конец с одной стороны машины.

Наоборот, незаштрихованные прямоугольники образуют секции с неполным числом витков К Н-у-, где К целое число, и

имеют потому начало и конец с разных сторон машины.

В конкретном случае, когда соединяются группы с 4-мя и 3-мя стержнями, К 3, а в случае соединения групп с 4-мя и 5-тью стержнями К 4.

При последовательном соединении перемычками катушечных групп, имеющих попеременно К секций и К + - секций, конец каждой .второй группы оказывается со стороны, противоположной началу первой.

Таким образом, при последовательном обходе электрической схемы обмотки перемь1чки 3 оказываются попеременно то с одной, то с другой стороны машины.

На фиг. 2 представлена конструкция в соответствии со схемой на фиг. 1. С каждой стороны машины располагается два ряда перемычек по нижним стержням, один ряд и другой ряд по верхним стержням.

Предлагаемая конструкция стержневой трехфазной петлевой двухслойной симметричной обмотки статора синхронной электрической машины по сравнению с известной проще, так как перемычки (число и длина которых остаются неизменными) размещены не по .одну, а по обе стороны машины. Это достигается тем, что в предлагаемой схеме

числовой ряд чередования катушечных групп по верхним и нижним стержням принимается разным и подчиняющимся следующей закономерности: числа верхних и нижних стержней в катущечных группах, расположенных под смежными полюсами разной полярности и образующих непосредственно электрически связанные между собой группы секций, попеременно равны другдругу, отличаются на единицу, вновь равны, снова отличаются на единицу и т.д.

Формула изобретения

Стержневая трехфазная петлевая двухслойная симметричная обмотка статора синхронной электрической мащины, содержащая соединенные перемычками катушечные группы полюсов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, числовой ряд чередования катушечных групп по верхним и нижним стержням выполнен различным, количества нижних и верхних стержней в катушечных группах, расположенных под смежными полюсами разной полярности, попеременно равны друг другу и отличаются на единицу, причем упомянутые перемычки расположены в одной плоскости по обе торцовые стороны статора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Электрическая схема обмотки статора гидрогенератора типа СВ 1100/250-36 черт № ОВК 383.097.Э4, 1977