CN108900023A

CN108900023A - 不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法

Info

Publication number: CN108900023A
Application number: CN201811001705.XA
Authority: CN
Inventors: 毕纯辉; 李金香; 张春莉; 王亮; 刘平安; 李淑钰; 赵玉吉
Original assignee: Harbin Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Harbin Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2018-11-27

Abstract

本发明公开一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，绕组的极对数为奇数，每极每相槽数为3n，n为任意正整数；各相绕组分布规律相同，即：每相绕组包含两个相带，每相带由二分之三条支路绕组构成；各支路绕组分布规律相同，构成不对称支路对称绕组；本发明打破了传统交流绕组理论限制，为极对数为奇数的电机提供了不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，有效地解决了大型抽水蓄能电机和水轮发电机容量、电压和转速不匹配的矛盾，提高了电机的性能，使电机的结构合理、制造安装的工艺性优良、维护简单、运行可靠，并提高了电站系统的技术经济指标。

Description

不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法

技术领域

本发明涉及交流绕组领域，具体涉及一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法。

背景技术

定子绕组是实现机电能量转换的重要部件，直接影响电机的各项性能。统计投运的水轮发电机发现，极对数为奇数的水轮发电机比较少，且容量也较小，定子绕组的支路数主要为一支路和二支路，主要受定子绕组可选支路数的限制。根据电机绕组理论，极对数为奇数的水轮发电机定子绕组的并联支路数要么太少要么太多，不存在四支路绕组，甚至不存在三支路绕组，这也是这类水轮发电机较少的一个重要原因。而随着容量增大更突显出容量、电压和转速不匹配的矛盾，给电机设计带来困难，使电机性能和结构不合理、电站系统的技术经济指标不佳。以往解决的方法是，要么放弃此转速下水轮机优越的性能采用其他转速的水轮机，要么接受电机不尽合理的性能，其代价昂贵。

发明内容

本发明公开一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，虽然三支路绕组不是某些奇数对极绕组的常规支路数，但通过调整接线方式仍可获得不对称支路的对称绕组，且接线简单方便，可有效地解决容量电压转速不匹配的矛盾，提高电机乃至整个电站系统的技术经济性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

本发明公开一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，其特征是：绕组的极对数p为奇数，即p＝2m+1，每极每相槽数为3n，m为零和任意正整数，n为任意正整数；各相绕组分布规律相同，即：每相绕组包含两个相带，每相带由二分之三条支路绕组构成，各相带的支路绕组分布规律相同；三条支路电势和磁势不相等，支路绕组不对称；相绕组的电势大小、时间相角差以及磁势大小、空间相角差均相等，相绕组对称；为了编号和表述方便起见，引入任意正整数M和NM，以M表示正相带的编号、NM表示负相带的编号，M和NM不相等，且M和NM分别大于等于3n和2m+1中的大者；所述三条支路绕组的结构为：

第一对极至第2m对极，正相带每列2m个线圈按照电势相加的原则依次串联构成3n个线圈组，分别为M+1号线圈组，M+2号线圈组，直至M+3n号线圈组；

第一对极至第2m对极，负相带每列2m个线圈按照电势相加的原则依次串联构成3n个线圈组，分别为NM+1号线圈组，NM+2号线圈组，直至NM+3n号线圈组；

第2m+1对极的正相带，每列构成一个线圈，为了与线圈编号区别，将其分别编号为2M+1号线圈组，2M+3号线圈组，直至2M+3n号线圈组；第2m+1对极的负相带，每列构成一个线圈，为了与线圈编号区别，将其分别编号为2NM+1号线圈组，2NM+3号线圈组，直至2NM+3n号线圈组；

第一支路绕组为：

将M+1号线圈组，2M+2号线圈组，M+3号线圈组，2M+3号线圈组，M+4号线圈组，2M+4号线圈组，M+6号线圈组，2M+5号线圈组，直至M+3n号线圈组和2M+3n-1号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成第一条支路绕组；

第二支路绕组为：

将NM+1号线圈组，2NM+2号线圈组，NM+3号线圈组，2NM+3号线圈组，NM+4号线圈组，2NM+4号线圈组，NM+6号线圈组，2NM+5号线圈组，直至NM+3n号线圈组和2NM+3n-1号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成第二条支路绕组；

第三支路绕组为：

将M+2号线圈组，2M+1号线圈组，M+5号线圈组，2M+6号线圈组，直至M+3n-1号线圈组，2M+3n号线圈组，以及NM+2号线圈组，2NM+1号线圈组，NM+5号线圈组，2NM+6号线圈组，直至NM+3n-1号线圈组，2NM+3n号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成第三条支路绕组；

本发明公开一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，其特征是：每相带包括一条完整的支路绕组和另外半条支路绕组，即：正相带和负相带各包含一条支路绕组，第三支路绕组由正相带和负相带的两个半支路绕组共同构成，但支路绕组的连接存在列的交换而形成交叉；线圈为等节距。

本发明技术效果：

根据交流绕组理论，极对数为奇数的绕组，其并联支路数要么太少要么太多，不存在四支路绕组，甚至不存在三支路绕组。正是这种原因，给电机设计带来巨大困难，使电机出现容量、电压和转速不匹配的矛盾以及性能、结构不合理等一系列问题。以往解决的方法是，要么放弃此转速下水轮机优越的性能而采用其他转速的水轮机，要么接受电机不尽合理的性能，其代价昂贵。而本发明打破了交流绕组理论限制，通过调整链入每条支路线圈的位置，获得了不对称三支路交叉式集中波绕组，为极对数为奇数的电机提供了不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法；虽然三支路绕组不是某些奇数对极的常规可选支路数，但未使绕组的制造和安装工艺复杂；相反，由于槽数减少、槽形尺寸变大，可以使线棒的截面尺寸合理，便于制造和安装；同时增大了定子齿距，有利于线棒的安装和绑扎，预防电晕、提高电机的安全可靠性；另外，由于支路数减少，使定子铁心长度缩短，可以降低厂房高度，减少电站的建设成本；更重要的是能提高电机的超瞬变电抗等性能指标，使电机性能更加合理，并提高电站系统的技术经济指标；综上所述，采用了三支路绕组，有效地解决了大容量抽水蓄能电机和水轮发电机容量、电压和转速不匹配的矛盾，可提高电机的性能，使电机的结构合理、制造安装工艺性优良、维护简单、运行可靠，同时提高了整个电站系统的技术经济指标。

附图说明

图1为本发明A相带线圈位置分布示意图。

图2为本发明X相带线圈位置分布示意图。

图3为本发明不对称三支路绕组连接示意图。

具体实施方式

本发明具体实施方式描述如下，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

第一支路绕组为：

第二支路绕组为：

第三支路绕组为：

为了清楚起见，针对本发明公开的一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，以实例对具体实施方式进行详细说明。

本发明公开一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，绕组的极对数7(m＝3)为奇数，每极每相槽数为6(n＝2)；各相绕组分布规律相同，即：每相绕组包含两个相带，每相带由二分之三条支路绕组构成；每相两个相带的支路绕组分布规律相同；三条支路电势和磁势不相等，支路绕组不对称；相绕组的电势大小、时间相角差以及磁势大小、空间相角差相等，相绕组对称；图1为本发明A相带线圈位置分布示意图，图2为本发明X相带线圈位置分布示意图，图中对所有线圈进行编号，以线圈上层边所在槽的编号作为线圈编号，第一列数为极对数序号，统一用罗马数字编排，第一行为列编号，最大列编号为每极每相槽数6；为了编号方便起见，假定M＝10，NM＝100；所述三条支路绕组的结构为：

第Ⅰ对极至第Ⅵ对极的A相带、每列6个线圈按照电势相加的原则依次串联构成6个线圈组，分别为11号线圈组，12号线圈组，13号线圈组，14号线圈组，15号线圈组，16号线圈组；11号线圈组由1号线圈、37号线圈、73号线圈、109号线圈、145号线圈和181号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；12号线圈组由2号线圈、38号线圈、74号线圈、110号线圈、146号线圈和182号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；13号线圈组由3号线圈、39号线圈、75号线圈、111号线圈、147号线圈和183号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；14号线圈组由4号线圈、40号线圈、76号线圈、112号线圈、148号线圈和184号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；15号线圈组由5号线圈、41号线圈、77号线圈、113号线圈、149号线圈和185号线圈按照电势相加的原则依次串联构成，16号线圈组由6号线圈、42号线圈、78号线圈、114号线圈、150号线圈和186号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；如图1所示；

第Ⅰ对极至第Ⅵ对极的X相带、每列6个线圈按照电势相加的原则依次串联构成6个线圈组，分别为101号线圈组，102号线圈组，103号线圈组，104号线圈组，105号线圈组，106号线圈组；101号线圈组由19号线圈、55号线圈、91号线圈、127号线圈、163号线圈和199号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；102号线圈组由20号线圈、56号线圈、92号线圈、128号线圈、164号线圈和200号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；103号线圈组由21号线圈、57号线圈、93号线圈、129号线圈、165号线圈和201号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；104号线圈组由22号线圈、58号线圈、94号线圈、130号线圈、166号线圈和202号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；105号线圈组由23号线圈、59号线圈、95号线圈、131号线圈、167号线圈和203号线圈按照电势相加的原则依次串联构成，106号线圈组由24号线圈、60号线圈、96号线圈、132号线圈、168号线圈和204号线圈按照电势相加的原则依次串联构成；如图2所示；

第Ⅶ对极的A相带、每列构成一个线圈，为了与线圈编号区别，分别为21号线圈组，22号线圈组，23号线圈组，24号线圈组，25号线圈组，26号线圈组，如图1所示；第Ⅶ对极的X相带、每列构成一个线圈，为了与线圈编号区别，分别为201号线圈组，202号线圈组，203号线圈组，204号线圈组，205号线圈组，206号线圈组，如图2所示；

A相带第一支路绕组(即A1支路绕组)为：

将11号线圈组，22号线圈组，13号线圈组，23号线圈组，14号线圈组，24号线圈组，16号线圈组，26号线圈组和25号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成A相带第一条支路绕组(即A1支路绕组)；具体地，将1号线圈、37号线圈、73号线圈、109号线圈、145号线圈、181号线圈、218号线圈、3号线圈、39号线圈、75号线圈、111号线圈、147号线圈、183号线圈、219号线圈、4号线圈、40号线圈、76号线圈、112号线圈、148号线圈、184号线圈、220号线圈、6号线圈、42号线圈、78号线圈、114号线圈、150号线圈、186号线圈、221号线圈按照电势相加的原则依次串联构成A相带第一条支路绕组(即A1支路绕组)，如图3所示；

A相带第二支路绕组(即A2支路绕组)为：

将X相带的101号线圈组，202号线圈组，103号线圈组，203号线圈组，104号线圈组，204号线圈组，106号线圈组和205号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成A相带第二条支路绕组(即A2支路绕组)；具体地，将19号线圈、55号线圈、91号线圈、127号线圈、163号线圈、199号线圈、235号线圈、21号线圈、57号线圈、93号线圈、129号线圈、165号线圈、201号线圈、237号线圈、22号线圈、58号线圈、94号线圈、130号线圈、166号线圈、202号线圈、238号线圈、24号线圈、60号线圈、96号线圈、132号线圈、168号线圈、204号线圈和239号线圈按照电势相加的原则依次串联构成A相带第二条支路绕组(即A2支路绕组)，如图3所示；

第三支路绕组为(即A3支路绕组)：

将12号线圈组，21号线圈组，15号线圈组，26号线圈组，以及102号线圈组，201号线圈组，105号线圈组和206号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成第三条支路(即A3支路绕组)；具体地，将2号线圈、38号线圈、74号线圈、110号线圈、146号线圈、182号线圈、217号线圈、5号线圈、41号线圈、77号线圈、113号线圈、149号线圈、185号线圈、222号线圈、236号线圈、200号线圈、164号线圈、128号线圈、92号线圈、56号线圈、20号线圈、240号线圈、203号线圈、167号线圈、131号线圈、95号线圈、59号线圈和23号线圈按照电势相加的原则依次串联构成A相带第三条支路绕组(即A3支路绕组)；如图3所示；

本发明实施例的主要特点：每相带为二分之三支路绕组构成，正相带和负相带各包含一条支路绕组，第三支路绕组由正相带和负相带的两个半支路绕组共同构成；线圈为等节距。

Claims

1.一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，其特征是：绕组的极对数p为奇数，即p＝2m+1，每极每相槽数为3n，m为零和任意正整数，n为任意正整数；各相绕组分布规律相同，即：每相绕组包含两个相带，每相带由二分之三条支路绕组构成，各相带的支路绕组分布规律相同；三条支路电势和磁势不相等，支路绕组不对称；相绕组的电势大小、时间相角差以及磁势大小、空间相角差均相等，相绕组对称；为了编号和表述方便起见，引入任意正整数M和NM，以M表示正相带的编号、NM表示负相带的编号，M和NM不相等，且M和NM分别大于等于3n和2m+1中的大者；所述三条支路绕组的结构为：

第一支路绕组为：

第二支路绕组为：

第三支路绕组为：

将M+2号线圈组，2M+1号线圈组，M+5号线圈组，2M+6号线圈组，直至M+3n-1号线圈组，2M+3n号线圈组，以及NM+2号线圈组，2NM+1号线圈组，NM+5号线圈组，2NM+6号线圈组，直至NM+3n-1号线圈组，2NM+3n号线圈组按照电势相加的原则依次串联构成第三条支路绕组。

2.根据权利要求1所述的一种不对称三支路交叉式集中波绕组连接方法，其特征是：每相带包括一条完整的支路绕组和另外半条支路绕组，即：正相带和负相带各包含一条支路绕组，第三支路绕组由正相带和负相带的两个半支路绕组共同构成，但支路绕组的连接存在列的交换而形成交叉；线圈为等节距。