Несимметричная петлевая обмотка с числом пазов на полюс и фазу @ , равным 7,5 Советский патент 1982 года по МПК H02K3/28 

(54) НЕСИММЕТРИЧНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ОБМОТКА С ЧИСЛОМ ПАЗОВ НА ПОЛОС И ФАЗУ q РАВНЫМ 7,5 Изобретение относится к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статоре машины переменного тока, например, турбогенератора средней и большой м,01цности. Известны несимметричные петлевые обмотки с числом пазов на полюс и фазу ,5 с тремя параллельными вет вями на каждые четыре полюсно-фазные зоны. Они применяются в случае выпол нения машины с пониженным напряжение либо при необходимости снижения тока в параллельной ветви при заданной по вышенной величине напряжения. Несимметрия таких обмоток заключается в том, что ЭДС параллельных ветвей фазы разнятся между собой в векторном отношении в общем случае по модулю и по углу. Несимметричные обмотки могут быть охарактеризованы величиной небаланса ЭДС, параллельных ветвей, потерь от уравнительных токов в конструктивном исполнении fl и f2j, Однако известные обмотки с малым значением потерь в контурах небаланса имеют усложненную конструкцию изза повышенного числа перемычек в зоне лобовых частей. Наиболее близка по технической сущности к предлагаемой петлевая обмотка с числом пазов на полюс и фазу q.7.5 с тремя параллельными ветвями .на каждые четыре полюсно-фазные зоны, попарно разнящиеся между собой на один виток, с расположением в одной из больших полюсно-фазных зон всех трех параллельных ветвей, а в остальных трех полюсно-фазных зонах каждой из трех параллельных вет-вей. Обмотки выполнены с ,5 трехфазными () в четырехполюсном исполнений (), число параллельных ветвей в фазе . Каждая фаза, таким образом, разбита на четыре полюснофазные зоны, содержащие поочередно семь и восемь витков. Причем две меньшие (семивитковые) пол(осно-фаз 3 ные зоны и одна большая (восьмивитновая) включают каждая одну из трех параллельных ветвей с порядковыми номерами 1, 2 и 3. Четвертая больша полюсно-фазная зона содержит всё три параллельные ветв.и. Обмотки выполненыс постоянным шагом намотки. Наилучшая из известных обмоток по величине уравнительного тока име ет следующие чередования параллельных ветвей в полюсно-фазных зонах: Ау 1-1-1-1-1-1-1 Ag 1-3-2-1-3-2-1-3 Aj 3 3-3-3-3-3-3 Ац 2-2-2-2-2-2-2-2 Согласно .терминологии, чередование параллельных ветвей в полюснофазной зоне А имеет порядок подряд, т.е. когда параллельные ветви 1, 2 и 3 поочередно следуют друг за другом 37Однако такой способ чередования в данном случае не обеспечивает при емлимого варианта обмотки как в час ти потерь от уравнительных токов, так и конструкции- в зоне лобовых частей. Число перемычек межкатушеч ных и межполюсных на фазу составляет 8 шт, что в известной мере услож няет конструкцию обмотки. Несимметричная обмотка получена несинфазной с разными ЭДС параллельных ветвей. Угол сдвига между результирующими векторами ЭДС параллельных -ветвей 1 и 3 составляет , величина не балансной ЭДС в максимально нагруже ной ветви более 2% по отношению к средней ЭДС. Для конкретной конструкции четырехполюсного турбогене ратора мощностью 1000 мВт с рабочим током 8900 А в параллельной ветви и сокращении шага J3 0,8 уравнитель ный ток в максимально нагруженной ветви при применении известной обмотки составляет значительную величину - 11,5 от рабочего тока параллельной ветви. Все это существен но ухудшает технико-экономические показатели обмотки и ограничивает практическое использование ее в кру ных электрических машинах. Цель .изобретения - повысить технико-экономические показатели :обмотки путем снижения числа межка.тушечных и межполюсных перемычек до пяти на фазу и уменьшения величины небалансных ЭДС и уравнительных токов параллельных ветвей до приемлемых в практике значений. 3 Указанная цель достигается тем, что в полюс.чо-фазной зоне с тремя параллельными ветвями параллельные ветви расположены в порядке 1-3-3-2-2-1-1-3, где 1, 2 и 3 - порядковые номера параллельных ветвей. На фиг. 1 изображена схема расположения трех параллельных ветвей в четырехполюсных зонах обмотки с q равным 7,5; на фиг. 2 - звезда пазовых векторов ЭДС обмотки и взаимное размещение полюсно-фазных зон. в качестве примера рассмотрена несимметричная петлевая двухслойная обмотка с ,5 стержневого типа для четырехполюсного трехфазного турбогенератора. Число параллельных ветвей . На фиг. 1 показаны четыре, полюсно-фазные зоны Ау, А, А , А i для. од ной фазы А; две другие выполняются аналогично. Параллельные ветви имеют порядковые номера 1, 2 и 3- Верхние стержни Ч и нижние 5, образующие витки параллельных ветвей, располагаются в полюсно-фазных зонах в следующем порядке с учетом номеров параллельных ветвей; , А 1-1-1-1-1-1-1 А,у 3-1-1-2-2-3-3-1 А, 3-3-3-3-3-3-3 А 2-2-2-2-2-2-2-2 Полюсно-фазные зоны Ау и А g включают по 7 витков, в другой паре полюсно-фазных зон А и A(j - на, один виток больше, т.е. по восемь витков. В полюсно-фазных зона А , А и f расположена каждая их трех параллельных ветвей 1, 2 и 3, а полюсно-фазной зоне А - все три параллельные ветви. Порядок чередования параллельных ветвей в смешанной полюсно-фазной зоне А :3-1-1-2-2-3-3-1, что требует для выполнения необходимых соединений в зоне лобовых частей обмотки статора наличия пяти перемычек на фазу, из которых три перемычки типа 6 являются межполюсными и две перемычки типа 7 межкатушзчными. Индексами 1Н, 2Н и ЗН обозначены начала параллельных ветвей 1, 2 и 3, индексами 1К, 2К и ЗК - соответственно концы, а стрелками, для удобства слежения за соединениями в пределах параллельной ветви, указаны направления рабочего тока параллельных ветвей. Поскольку чередование параллельных ветвей в верхнем и нижнем слоях стержней полюсно-фазной зоны выполнено одинаковым, на фиг. 2 изображе на звезда пазовых векторов ЭДС и вз имное размещение полюсно-фазных зон обмотки только для одного (верхнего или нижнего) слоя полюсно-фазной зоны. Звезда пазовых векторов ЭДС приведена для одной фазы. Чередование полюсно-фазных зон обмотки выгл дит A -B -CJ-A -B -C -AJJ-BJ-C -A -B -с. Несимметричная петлевая обмотка получена несинфазной с разными ЭДС параллельных ветвей. Угол сдвига между результирующими векторами ЭДС параллельных ветвей составил f величина небалансной ЭДС в максимально нагруженной ветви 0,8 по отношению к средней ЭДС. Для кон кретной конструкции четырехпож сног турбогенератора мощностью 1000 мВт с рабочим током 8900 А в параллельн ветви ура в ни дельный ток в максималь но нагруженной ветви при сокращении шага равном 0,8 составляет k,S% рз бочего тока, суммарные потери в кон турах небаланса t,9 кВт, что является приемлемым для обмоток этого типа. . Несимметричная обмотка может быт выполнена.с любым числом фгз, кратным 3 (, 6, 9 и т.д.), с любым числом полюсов, кратным k (, 8 и т.д.), а также с любым сокращением шага. Относительные значения небалансных ЭДС параллельных ветвей при этом остаются неизменными, чис.ло перемычек в фазе не зависит от числа фаз. Величина уравнительного тока зависит от сокращения шага обмотки J3, а также от порядка, расположения полюсно-фазных зон в фазе и направлении счета чередования параллельных ветвей в смешанной полюсно-фазной зоне. Задаваясь определенным порядком расположения полюснофазных зон обмотки, например по фиг,. 1 и 2, и не нарушая основного признака обмотки, параллельные ветви в смешанной полюсно-фазной зоне можно располагать двояко: по счету справа налево (фиг. 1 и 2) и наоборот. Для второго случая картина расположения ветвей в полюсно-фазных зонах имеет вид: А 1-1-1-1-1-1-1 А, 1-3-3-2-2-1-1-3 АЗ 3-3-3-3-3-3-3 АЧ 2-2-2-2-2-2-2-2 Приведенный вариант обмотки (фиг. 1 и 2) является оптимальным, так как величина потерь в, контурах небаланса для него наименьшая. Качественно аналогичная картина наблюдается в случае, если при принятом направлении счета чередования параллельных ветвей в смешанной полюсно-фазной зоне, поменять местами большие погиосно-фазные зоны (или меньшие). Например А 1-1-1-1-1-1-1 Aj 2-2-2-2-2-2-2-2 А, 3-3-3-3-3-3-3 А 3-1-1-2-2-3-3-1 А 3-3-3-3-3-3-3 А 3-1-1-2-2-3-3-1 АЗ 1-1-1-1-1-1-1 AV 2-2-2-2-2-2-2-2 Формула изобретения Несимметричная петлевая обмотка с числом пазов на«полюс и фазу q равным с тремя параллельными ветвями на каждые четыре по/чоснофазные зоны, попарно разнящиеся между собой на один виток, с расположением в одной из больших полюснофазнь(х зон всех трех параллельных ветвей, а в остальных трех полюснофазных зонах - каждой из трех параллельных ветвей, отличающаяся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей обмотки, 3 по/тосно-фазной зоне с тремя параллельными ветвями параллельные ветви расположены в порядке 1-3-3-2-2-1-1-3, где 1, 2 и 3 порядковые номера параллельных ветвей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР tf 517110, кл. Н 02 К 3/28, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 728198, кл. Н 02 К 3/28, 1980. 2. Керве Г.К. Обмотки статоров турбогенераторов с тремя параллельыми ветвями. Сб. Электросила, ., Энергия, 1979, № 32, с. б9-75