CS202321B1

CS202321B1 - Synchromous machine

Info

Publication number: CS202321B1
Application number: CS623778A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Juricek; Otakar Hlousa
Original assignee: Frantisek Juricek; Otakar Hlousa
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká synchronního stroje s rotorem opatřeným tlumicím vinutím, jehož tyče jsou umístěny v drážkách vytvořených u vnějšího obvodu rotoru a jsou navzájem galvanicky spojeny na čelní straně rotoru spojovacími prvky.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a synchronous machine having a damping winding, the rods of which are located in grooves formed at the outer periphery of the rotor and are galvanically connected to one another on the front side of the rotor by connecting elements.

Moderní synchronní stroje, zejména malých a středních výkonů, jsou prakticky vždy opatřovány na rotoru tlumicím vinutím, hlavně proto, aby se ve strojích potlačily nepříznivé elektromagnetické a následně i tepelné a mechanické jevy, vznikající ve strojích při rázových provozních stavech, které mohou být představovány například náhlým připojením zátěže, náhlým odpojením zátěže, různými typy zkratů, náhlým připojením, resp. náhlým odpojením přídavné zátěže již předem zatíženého stroje a podobně.Modern synchronous machines, especially of small and medium power, are practically always provided with a damping winding on the rotor, mainly in order to suppress unfavorable electromagnetic and consequently thermal and mechanical phenomena occurring in the machines during the shock operating states, which can be represented for example sudden load connection, sudden load disconnection, various types of short circuits, sudden connection, resp. by suddenly disconnecting the additional load of a pre-loaded machine and the like.

U současných řešení synchronních strojů s rotorem opatřeným tlumicím vinutím je toto tlumicí vinutí zhotovováno tak, že po vytvoření drážek v rotoru se do nich nasunou tyče z galvanicky vodivého materiálu, zhotovované převážně z mědi, popřípadě z hliníku, jejichž konce se na čelních stranách rotoru galvanicky spojí prostřednictvím spojovacích prvků, vytvořených například jako spojovací můstky, kruhy nakrátko a podobně, přičemž galvanické spojení bývá většinou nerozebiratelné, vytvářené převážně přivařením tyčí ke spojovacím prvkům. U těchto dosud užívaných řešení synchronních strojů s rotorem opatřovaným tlumicím vinutím je patrné, že jeho výroba je pracná, časově i materiálově náročná a tedy značně nevýhodná zejména pro sériovou výrobu.In the current solutions of synchronous machines with a rotor having a damping winding, the damping winding is made in such a way that after the grooves are formed in the rotor, the rods are made of galvanically conductive material, predominantly of copper or aluminum. by means of fasteners, for example as bridges, short-circuit rings and the like, the galvanic connection usually being non-detachable, mainly produced by welding the bars to the fasteners. With these previously used solutions of synchronous machines with a rotor provided with a damping winding, it is obvious that its production is laborious, time and material intensive and therefore very disadvantageous especially for series production.

Tyto nevýhody jsou u synchronního stroje s rotorem opatřeným tlumicím vinutím podle vynálezu odstraněny tím, že tyče jsou odlity se spojovacími prvky jako kompaktní celek.These disadvantages are avoided in a synchronous machine with a damping winding according to the invention in that the rods are cast with the connecting elements as a compact unit.

Synchronní stroj s rotorem opatřeným tlumicím vinutím podle vynálezu je charakterizován jednoduchou technologií výroby tlumicího vinutí s kvalitativně nižšími provozně-výrobními náklady a kratšími pracovně-operačními časy, což ve svém důsledku představuje výrazně vyšší kvalitu synchronního stroje podle vynálezu jako celku oproti stávajícím řešením, vykazující podstatné zvýšení spolehlivosti provozu ve všech jeho zatěžovacích režimech. Výhodné uspořádání synchronního stroje s rotorem opatřeným tlumicím vinutím podle vynálezu se zvlášť prokazatelně projeví při hromadné či sériové výrobě synchronních strojů.The inventive synchronous rotor winding synchronous machine is characterized by a simple damping winding technology with lower operating costs and shorter operating times, which results in a significantly higher quality of the synchronous machine according to the invention as a whole compared to existing solutions showing substantial Increased operation reliability in all load modes. The advantageous arrangement of the synchronous machine with the rotor provided with the damping winding according to the invention is particularly proven in the mass production of synchronous machines.

Na připojeném výkrese jsou znázorněny příklady provedení synchronního stroje s rotorem opatřeným tlumicím vinutím podle vynálezu, přičemž na obr. 1 a 2 jsou znázorněny dvě možné varianty uspořádání dosud užívaných řešení tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje v polovičním podélném řezu, na obr. 3 a 4 jsou znázorněny dvě možné varianty uspořádání tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje podle vynálezu v polovičním podélném řezu a na obr. 5 je znázorněno další možné uspořádání tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje podle vynálezu v polovičním podélném řezu, kde je zobrazeno spojení spojovacích prvků, umístěných na jedné čelní straně rotoru, se spojovacími prvky, umístěnými na druhé čelní straně rotoru, prostřednictvím '.oevňovacího prvku.The attached drawing shows exemplary embodiments of a synchronous machine with a rotor having a damping winding according to the invention, and FIGS. 1 and 2 show two possible variants of the arrangement of the damping winding solutions used on the rotor of the synchronous machine in half longitudinal section, FIGS. two possible variations of the damping winding arrangement on the rotor of the synchronous machine according to the invention are shown in half longitudinal section, and Fig. 5 shows another possible damping winding arrangement on the rotor of the synchronous machine according to the invention in half longitudinal section showing the connection of fasteners located on one end face of the rotor, with coupling elements located on the other end face of the rotor, by means of a fastening element.

Veškerá tlumicí vinutí uspořádaná na rotoru synchronního stroje jsou charakterizována tyčemi 1, umístěnými v drážkách vytvořených u vnějšího obvodu rotoru, a spojovacími prvky 2, které zprostředkovávají galvanické spojení konců tyčí 1 na čelních stranách 6 rotoru. U dosud známých řešení synchronních strojů s rotorem opatřeným tlumicím vinutím se využívá více variant jeho uspořádání, jako je například uspořádání tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje zobrazené na obr. 1, kde konce tyčí 1 se po nasunutí do drážek přihnou k čelním stranám 6 rotoru a přivaří se k příslušným spojovacím prvkům 2, například ke kruhům nakrátko, umístěným na čelních stranách 6 rotoru.All damping windings arranged on the rotor of the synchronous machine are characterized by rods 1 located in the grooves formed at the outer periphery of the rotor, and by connecting elements 2, which mediate the galvanic connection of the ends of the rods 1 on the front sides 6 of the rotor. In prior art solutions of synchronous machines with a rotor having a damping winding, several variants of its arrangement are used, such as the arrangement of the damping winding on the rotor of the synchronous machine shown in Fig. 1, where the ends of the bars 1 bend to the rotor faces 6 after sliding into the grooves; it is welded to the respective connecting elements 2, for example short-circuited rings, located on the front sides 6 of the rotor.

Jiná z variant známých řešení tlumicího vinutí uspořádaného na rotoru Synchronního stroje je patrná na obr. 2, kde spojovací prvky 2 jsou na čelních stranách 6 rotoru vytvořeny pomocí jednoho a více plechů z galvanicky vodivého materiálu shodného příčného profilu s příčným profilem tělesa rotoru, přičemž v těchto plechách jsou shodným způsobem jako v tělese rotoru uspořádány drážky, do kterých se tyče 1 tlumicího vinutí nasunou stejně jako do drážek rotoru. Galvanické spojení konců tyčí ! a plechů jako spojovacích prvků 2 se provádí opět přivařením. Z obou, na obr. 1 a 2 naznačených, dosud užívaných konstrukčních vytvoření tlumicího vinutí na rotoru synchronních strojů je patrné, že se jedná o řešení technologicky, materiálově i časově velmi náročné.Another variant of the known damping winding solutions arranged on a rotor of a synchronous machine is shown in Fig. 2, where the connecting elements 2 are formed on the end faces 6 of the rotor by one or more sheets of galvanically conductive material of identical cross-section with the cross-section. In the same way as in the rotor body, grooves are inserted into these plates, in which the damping winding rods 1 are slid in the same way as in the rotor grooves. Galvanic connection of rod ends! and the sheets as connecting elements 2 are again welded. It is apparent from both the construction designs of the damping windings on the rotor of the synchronous machines that have been used so far in FIGS.

U řešení synchronního stroje s rotorem opatřeným tlumicím vinutím podle vynálezu je toto tlumicí vinutí vytvořeno tak, že tyče 1 jsou se spojovacími prvky 2 odlity jako kompaktní celek. Technologii vytvoření tlumicího vinutí jako kompaktního celku odlitím lze navrhovat podle konkrétní potřeby uspořádání tlumicího, vinutí na rotoru synchronního stroje i podle dalších konstrukčních hledisek, jako je například velikost a tvar rotoru synchronního stroje a podobně, kdy je možné pro vytvoření tlumicího vinutí užít například technologii tlakového lití, nebo odstředivého lití, vibračního či vakuového lití, nebo také gravitačního lití a podobně. Podle konstrukčního návrhu rotoru, vycházejícího z příslušného elektromagnetického, mechanického a tepelného návrhu synchronního stroje a z néj odvozeného optimalizačního návrhu uspořádání tlumicího vinutí v drážkách rotoru synchronního stroje podle vynálezu, je možné jednoduše vytvořit optimální uspořádání tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje podle vynálezu.In the solution of a synchronous machine with a rotor provided with a damping winding according to the invention, the damping winding is designed such that the rods 1 are cast with the connecting elements 2 as a compact unit. The technology of forming the damping winding as a compact unit by casting can be designed according to the particular need of damping, winding arrangement on the synchronous machine rotor as well as other design aspects such as the size and shape of the synchronous machine rotor and the like. casting, or centrifugal casting, vibratory or vacuum casting, or gravity casting and the like. According to the design of the rotor based on the respective electromagnetic, mechanical and thermal design of the synchronous machine and the optimization design of the attenuation winding arrangement in the rotor grooves of the synchronous machine according to the invention derived therefrom, it is possible to easily create an optimal attenuation winding arrangement on the rotor of the synchronous machine.

Jedna z možných variant uspořádání tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje podle vynálezu je znázorněna na obr. 3, kde jsou, zejména z důvodu nutného snižování rozměrů zastavovacího prostoru daného pro uložení rotoru v synchronním stroji, vytvořeny na čelních stranách 6 rotoru radiální drážky pro vytvoření přídavných spojovacích prvků 4, jako součástí spojovacích prvků 2, zprostředkujících galvanické spojení mezi tyčemi 1 a spojovacími prvky 2, uspořádanými na čelních stranách 6 rotoru.One possible arrangement of the damping winding arrangement on the rotor of the synchronous machine according to the invention is shown in Fig. 3, where, in particular due to the need to reduce the dimensions of the stopping space given to the rotor in the synchronous machine, radial grooves are formed on the rotor end 6. the fasteners 4, as part of the fasteners 2, providing a galvanic connection between the rods 1 and the fasteners 2 arranged on the end faces 6 of the rotor.

Další z možných variant konstrukčního vytvoření tlumicího vinutí na rotoru synchronního stroje podle vynálezu je znázorněna na obr. 4, kde je naznačeno vytvoření galvanického spojení tyčí 1 a spojovacích prvků 2, představovaných na obr. 4 kruhy nakrátko, uspořádaných na čelních stranách 6 rotoru, prostřednictvím přídavných spojovacích prvků 4, například spojovacích můstků, jako součástí spojovacích prvků 2.Another possible design of the damping winding on the rotor of a synchronous machine according to the invention is shown in Fig. 4, where the galvanic connection of the rods 1 and the connecting elements 2 represented in Fig. 4 by short circuits arranged on the rotor end faces 6 is indicated. additional connecting elements 4, for example connecting bridges, as part of the connecting elements 2.

Pro zvýšení mechanické pevnosti rotoru synchronního stroje podle vynálezu po odlití k zachycení axiálních sil, vznikajících rozdílnou tepelnou roztažnosti použitých materiálů k vytvoření tělesa rotoru, a dále vnitrním pnutím po zrušení vnější lisovací síly pro vytvoření tělesa rotoru, je tlumicí vinutí, uspořádané na rotoru synchronního stroje podle vynálezu, opatřeno s výhodou alespoň jedním zpevňovacím prvkem 3, který spojuje alespoň jeden spojovací prvek 2, umístěný na jedné čelní straně 6 rotoru, a alespoň jedním spojovacím prvkem 2, umístěným na druhé čelní straně 6 rotoru. Jak je podle obr. 5 patrno, lze toto spojení vytvořit s výhodou tak, že zpevňovací prvek 3 je s příslušnými spojovacími prvky 2 odlit jako galvanicky vodivý kompaktní celek. Zpevňovací prvek 3 mezi spojovacími prvky 2 tlumicího vinutí může být na rotoru synchronního stroje podle vynálezu uspořádán rozličným způsobem. Jedno z možných uspořádání je znázorněno na obr. 5, kde je zobrazeno uspořádání zpevňovacího prvku 3 mezi spojovacími prvky 2, umístěného ve jhu 5 rotoru rovnoběžně s osou rotace rotoru.In order to increase the mechanical strength of the rotor of the synchronous machine according to the invention after casting to absorb the axial forces arising from the different thermal expansion of the materials used to form the rotor body, and by internal tension after abolishing the external pressing force to form the rotor body, a damping winding is provided on the rotor of the synchronous machine. According to the invention, it is preferably provided with at least one reinforcing element 3 connecting at least one connecting element 2 located on one end 6 of the rotor and at least one connecting element 2 located on the other end 6 of the rotor. As can be seen from FIG. 5, this connection can advantageously be formed by casting the reinforcing element 3 with the respective connecting elements 2 as a galvanically conductive compact assembly. The reinforcing element 3 between the damping winding connection elements 2 can be arranged in a different manner on the rotor of the synchronous machine according to the invention. One possible arrangement is shown in FIG. 5, where the arrangement of the reinforcing element 3 between the connecting elements 2, located in the rotor yoke 5 parallel to the axis of rotation of the rotor, is shown.

Claims

SUBJECT

Synchronous machine with a rotor having a damping winding, the rods of which are located in grooves formed at the outer periphery of the rotor and are galvanically connected to each other on the front side of the rotor by fasteners, characterized in that the rods (1) are cast with fasteners (2) as a compact whole.

OF THE INVENTION

Synchronous machine according to claim 1, characterized in that the at least one coupling element (2) located on one end (6) of the rotor is at least one coupling element (2) located on the other end (2) of the rotor, connected by a reinforcing element (3).

Synchronous machine according to roll 2, characterized in that the reinforcing element (3) is cast with the connecting elements (2) as a galvanically conductive compact unit.

Synchronous machine according to claim 2, characterized in that the reinforcing element (3) is located in the rotor yoke (5) in the direction of the axis of rotation of the rotor.