NO821920L - Dynamoelektrisk maskin. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen omhandler en dynamoelektrisk vekselstrømmaskin, med en jernkjerne som er.oppdelt i flere seksjoner eller segmenter, og mer spesielt, en dobbeltlags-vikling for bruk i en slik. Fig. 1 og. 2 illustrerer sløyfe-- eller omski rttsvikling, som .er det mest populære system for anker-viklinger i dynamoelektriske maskiner, så'som induksjon- og synk.ronmaskiner. Fig. 1 illustrerer viklingen som helhet, og Fig. 2 illustrerer plasseringen av spolene i del A på Fig. 1. Fig. 1 illusterrer plasseringen av spolene for en tre-fase-maskin hvor de tre fasespolene 2 for fasene A, b og.c er skilt fra hverandre ved en elektrisk vinkel på 120° og plassert i sporene 3 som er anordnet på indre periferi av ankérkjernen 1 som vist på Fig. 4. Tallet 4 betegner ankertenner, og tallet 5 betegner en kile. Ankerviklingen som er vist er en dobbeltlagsvikling.med en gitt spole.bestående av en spoleside 21 plassert i den øvre •posisjon i spor nr.31 og en spoleside 22 plassert i den nedre posisjon i spor nr. 36. Fig. 5 illustrerer et konsentrisk viklingssystem brukt i'anker spoler for m., flerpolige dynamoelektriske maskiner.- Fig. 5 viser hele arrangementet, og Fig.

7 viser plasseringen av spolene i en del. D som indikert på

Fig. 5. Fig. § og Fig'. 7 .illustrerer plasseringen av .spoler i det tre-fasede viklingssystem, og spolene 2 er gruppert i større spoler 23 og mindre spoler 24, plassert i spor som er anordnet på den indre periferi av en ånkerkjerne 1 med en. avstand som tilsvarer 180 elektriske grader. Med konsentrisk vikling er bare én 'spoleside plassert i hvert spor som vist på Fig. 6. (enkeltlags-vikling).

Disse to viklingssystemer har de følgende fordeler

og ulemper.

Med omskjøtsvikling kan en .optimal konstruksjon velges i henhold til de karakteristikker som ønskes av dynamoelektriske maskiner. Videre kan innholdet'av høyere harmoniske'reduseres'

ved. bruk av én kordevikling.

Med konsentriske viklinger kan bare en spoleside plasseres i hvert spor (enkeltlags-vikling), og antallet av

spor er heller lite, noe som resulterer i høy reaktans. Videre er konstruksjonsfriheten begrenset fordi kordevikling ikke kan'benyttes. På denne måten er det konsentriske viklings-systemet. i.alminnelighet underlegent i forhold til omskjøts-viklings-systernet, og kan benyttes bare i- små- dynamoelektriske maskiner, som 'diskutert ovenfor..

På den annen side blir statoren ofte fabrikert i oppdelte . seks joner , på grunn av trahsportbegrensinger med store dynamoelektriske maskiner, så som vannturbin-generatorer eller induksjonsmotorer, og på grunn a-v vedlikeholdsvanskeligheter med' spesialmaskiner montert ombord i et vartøy så som hoved-aksel- generatorer.. Spesielt, når statoren er fabrikert i opp-, delte seksjoner av vedlikeholdsgrunner, er den avgjørende faktor i valget av ankervikling .hvilket av de to viklingssystemer gir størst vanskeligheter i utførelsen av viklings-og isolasjonsoperasjoner på statorens oppdelte seksjoner.

Med'omskjøtsvikling, og når jernkjernen 1 er delt langs linjen B - B på Fig. 2, er de respektive spoler 2 (fem spoler i dette eksempel) ved de adskilte kjernedeler delt ved punktene C. Det er således nødvendig på produsere spolene ved de -"adskilte delene som halve spoler og å plassere dem i sporene med nødvendig isolasjon etter at statoren er ferdigmontert, d.v.s. etter at de halve spolene for.én seksjon er forbundet med de halve spolene for én annen seksjon. 'I høyspenningsmaskiner ■ kan slike operasjoner medføre forlenget arbeid og øket kostnader. Med konsentrisk vikling må de spolene som er plassert ved. den adskilte seksjon betegnet med linje E - E på Fig. 7 produseres som to halvspoler, som senere blir plassert i sporene hvor de

gjennomgår en isolas'jonsopérasjon. I dette tilfellen kan imidler-tid operasjonen lettes betydelig på grunn av det mindre- antall spoler og den enklere utførelse av spolene. I den oppdelte, konsentriske vikling vist på Fig. 8, kan deling av ankerspolene utføres uten at det er nødvendig å utføre spesielle viklings- og iso.las jonsoperas joner.

I oppsummering har, den konsentriske vikling" ingen fordeler over omskjøtsviklingen, unntatt den at statoren.lettere kan deles. På den annen side er det til dato ingen kjent om-sk jøtsviklings-spole som kan deles i seksjoner og som vil til-fredsstille.de krav som stilles til elektriske generatorer.

Denne oppfinnelse er gjort.for. å eliminere de iboende vanskeligheter med å'dele spolene i den konvensjonelle om-sk jøtsvikldn<g>, og tar sikte på å frembringe en dobbeltlags-om-sk^fevikling-hvor spolene, er sløyfet ved delingsstedene i statoren for å lette oppdelingen av statoren i et antall seksjoner eller segmenter. Fig. 1 er en utviklet plan-projeksjon som viser hele arrangementet av sløyfe- eller omskjøtsviklings-spolene i de konvensjonelle dynamoelektriske. maskiner for vekselstrøm. Fig. 2 er et detaljutsnitt som viser metoden for

spoledistribusjonen i et. område A som indikert på Fig. 1.'

Fig. 3 er en front-prosjeksjon av omskjøtsviklinas-spolen..... Fig.. 4 er et snitt av kjernen med påmontert ornskjøts-viklings.spole. Fig.. 5 er en utviklet planpro jeks jon som viser hele

arrangementet for konsentrisk vikling-spole.'

Fig. 6 er . et snitt som viser kjernen med påmon,tert

spole'ved konsentrisk' vikling

Fig. 7 er et detaljutsnitt som viser metoden for

spole-distribusjonen i et området D som indikert på Fig. 5.

Fig. 8 er en utviklet projeksjon som viser den oppdelte spole ved konsentrisk vikling. Fig. 9. er en utviklet projeksjon som vis.er viklings-

systemet ifølge én utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 10 er et detal jutsnitt som viser, metoden for spoledistribusjon i et område G som indikert på Fig. '9. Fig. 11 er en utviklet planprojeksjon som viser spolen

ifølge en modifikasjon av den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 9, 10 illustrerer en viklingsmeto.de ifølge denne' oppfinnelse, hvor Fig. 9 illustrerer hele viklingssysternet og' Fig. 10 metoden for spoledistribusjon for et område G som indikert på-Fig. 9. Som et eksempel antas maskinen å ha 18

poler.. Fig.. 9 illustrerer et 3-faset, 18-pdlét "omsk jøtsviklings-system. Et visst antall spoler 2 i det delte område G.svarer til en pol for hver spoleseksjon (en.sone 25 vist med prikket

linje på Fig. 9), og dermed, i tilfelle avdeling av statoren i to seksjoner, ér to poler fjernet, eller sløyfet. Øvre og hedre del av kjernen 1 har.hver 8 hele viklinger, og danner således i sin helhet en 16-p'olet statorvikling. Fordi det ikke er noen forskjell i avstanden fra pol til pol mellom 18-pol-viklingen og.l 16-pol-viklingen,. blir den. genererte frekvens den. samme.

"Som det fremgår fra Fig. 10 er bare ledere 26 i øvre posisjon eller 27 i nedre posisjon plassert i- spor nær delelinjen H - H. De følgende effekter på generatorkarakteristikkeri kan bli en følge av et omskjøtviklings-system med sløyfing.av spoler fra delingsområdet av statorkjernen.

(a) Magnetisk metning av kjernen ved delelinjen.

(b) Ubalansert utgangsspenning. (c) Høyeré akselspenning.

Oppfinneren har utført et eksperiment på 18-polete og 16-polete maskiner for å sammenligne de.ovennevnte effekter. Det er klart' fra eksperimentet at det ikke er hoen forskjell mellom.'de to hva angår ovennevnte effekter, bortsett fra at 16-pols- .. maskinen har noe større lekkasjetap enn 18-polsmaskinen på grunn

av ujevn fordeling av magnetisk'fluks. Den 16-polsmaskin

som ble oppnådd etter omvikling virket således tilfredsstill-ende som en elektrisk generator, og det/foreliggende viklingssytem har vist seg meget effektivt hvor' deling av statoren er ønsket- for en spesiell anvendelse.

Fig. 11 er én utviklet projeksjon av statoren for å forklare oppfinnelsens viklingssystem for et eksempel på en 12-pols-maskin. Med et antall spor på 24, er spolene 2 plassert i en .dobbelt-lags viklingskonfigurasjon slik at en spole i Fig. li har sin leder 26 i øvre posisjon plassert i spor 3-1 og leder..

27 i nedre posisjon i et spor 3-3, 3-2, 3-8, 3-13, 3-14, 3-19

og 3-20, mens bare nedre posisjons ledere 27 er plassert i sporene 3-5, 3-6, 3-11, 3-12, 3-18, 3-23 og 3-24. Både øvre posisjons ledere 26 og'nedre posisjons ledere 27 er plassert i de øvrige spor. Kjernen 1 er delt i fire seksjoner ved tennene

langs linjene I-l og J-J. I et tilfelle hvor kjernen er delt i to seksjoner som illustrert på Fig. 9,'kan dette viklingssytem fortrinnsvis benyttes til dynamoelektriske maskiner hvor antallet poler er et jevnt tall, unntatt multipler ay fire eller flere enn 14.. Dette er en hensyn til akselspenning og ubalanse i elektrisk spenning....

'Det fremgår av ovenstående at, ifølge foreliggende oppfinnelse,kan den nye viklingsmetodén som består av délvis sløyfing av- ankerspolene ved statorens delelinjer, med foredel anvendes i tilfelle hvor statoren i en dynamoeléktrisk maskin skal deles i et antall seksjoner. I dette tilfelle er det ikke nødvendig med,spesielle viklingsmetoder eller isolasjon ved delestedet, og elektrisk sammenkobling av statorsegmentene kan utføres med koblings tråd i terminalboksen. Dette gir fordelen av redusert opera-sjonstid og produksjonskostnad.

Claims (3)

1.. Dynamoelektrisk maskin for vekselstrøm, omfattende én jernkjerne, et antall, spor utformet i periferien av jernk jernen, et antall spoler i en dobbeltlags-konfigurasjon, hver med en øvre posisjons leder og en nedre posisjons leder, karakterisert ved at spolene har den øvre posisjons leder og nedre posisjons leder plassert i sporene, at visse spor opptar bare øvre posisjons leder eller nedre posisjons leder, og at jernkjernen er delt i et antall seksjoner ved områder som tilsvarer de spor som bare opptar øvre posisjons ledere eller nedre posisjons ledere.

2. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at maskinen har N poler, og er delt i n seksjoner for å tilveiebringe en N-n viklings-konfigurasjon.

3. Maskin' ifølge krav 1, karakterisert ved at maskinen er delt i to seksjoner, og at den har et polantall som ikke er mer enn 14 og er et jevnt tall unntatt multipler av fire.