NO841763L - Anordning ved elektriske maskiner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk dreiefeltmaskin med i spor anordnede statorhovedviklinger eller en elektrisk likest-rømsmaskin med hoved- eller vendepolviklinger viklet på utpregede poler.

Spesielt ved lukkede elektriske maskiner kan ved innbyg-ning av en stillstandsoppvarming bli unngått dannelse av svettevann (fuktighet som følge av kondensering) ved tem-peratursvingninger. Det er f.eks. kjent å tilslutte statorviklingen eller en del av statorviklingen ved hhv. stillstand av maskinen til en spenningskilde og for å mot-virke som følge av de ohmske tapene i statorviklingen en avkjøling av maskinen og derved forhindre dannelse av fuktighet som følge av kondensering. En slik stillstandopp-varming er dyr da det er nødvendig å dimensjonere transformatoren for de nødvendige spenningene og varmeeffekte-ne. Blir det dessuten også stilt krav om eksplosjonsbeskyttelse til de elektriske maskinene, som også ved utvalg og anbringelse av transformatoren blir tatt hensyn til retningslinjene for eksplosjonsbeskyttelse.

Videre er ved lavspenningsmotorer vanlig å bandasjere varmebåndene på viklehodene. Spenningstilførselen foregår over hjelpeklemmer vanligvis med 200 volts vekselspenning. Omviklingen av viklehodene med motstandstråd eller varme-bånd er imidlertid kun mulig ved tilstrekkelig avstand mellom viklehodet og huset. Denne løsningen kan imidlertid ikke anvendes ved alle elektriske maskiner, da det ikke er tilstrekkelig plass over viklehodet eller dette rommet er ikke tilgjengelig. Videre er varmebåndene ikke tillatt ved eksplosjonsbeskyttede maskiner på grunn av deres tynne varmetråder hhv. deres overflatetemperaturer.

Ved mellomstore og store maskiner anvendes som stillstandsoppvarming varmestaver, som blir skrudd inn i huset til maskinen. Varmestaver er imidlertid dyre og kan ikke anvendes ved normalmotorer på grunn av plassgrunner.

Til stillstandsoppvarming blir for eksplosjonsbeskyttede motorer satt forhøyede krav til sikkerheten som ikke kan oppfylles ved hjelp av de beskrevne tiltakene, spesielt ikke ved elektro-normmotorer.

Oppgaven til oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe for elektriske maskiner en stillstandsoppvarming, som kan mon-teres ved hjelp av enkle midler, og på en billig måte ved elektro-normmotorer og som tilfredsstiller kravene til eksplosjonsbeskyttede maskiner spesielt ved tennbeskyttel-sestypen "forhøyet sikkerhet".

Ifølge oppfinnelsen blir denne oppgaven løst ved en elektrisk dreiefeltmaskin med i spor anordnede statorhovedviklinger ved at minst i noen av sporene ved siden av statorhovedviklingen er anordnet en separat vikling som er utformet som varmevikling.

Fortrinnsvis blir varmeviklingen utformet som en ensjikts-vikling med korte viklingstrinn. Korte viklingstrinn betyr at begge sporene, som tilhører en spoles til- og fragående leder, som ligger nær ved hverandre. Herved er det mulig å utføre viklehodet til varmeviklingen lite, og utføre de enkelte spolene til varmeviklingen i området av viklehodet i en kryssingsfri anbringelse. Herved kan for høye tempe-raturer i viklehodet til varmeviklingen, hvorved varme-bortføringen er dårligere enn i sporene bli unngått, og likeledes kan det unngåes at det oppstår varmepunkter ved kryssingspunkter mellom leder og varmevikling.

Antall spoler og kopling av spolene blir fortrinnsvis så valgt at gjensidig indusering av spenning mellom varmevikling og hovedvikling blir holdt lavest mulig. Herved er det ofte spesielt fordelaktig å utføre varmeviklingen som enfasevikling, som består av flere i serie koplede enkeltspoler. Herved kan unngåes forbindelsespunkter mellom de enkelte spolene (loddesteder).

For en enkel montering av varmeviklingen er det fordelaktig å anordne disse ved luftspalter, dvs. over statorvik-linger i området av sporåpningen. Varmeviklingen blir herved først etter anbringelsen av statorhovedviklingen anbrakt i sporene.

Ved en ytterligere utforming av oppfinnelsen er varmeviklingen anordnet i viklehodeområdet mellom to isolasjonsstrimler idet en isolasjonsstrimmel ligger mellom varmeviklingen og hovedviklingen og den andre isolasjonsstrimmelen dekker varmeviklingen. Den første isolasjonsstrimmelen tjener til isolasjon mellom varmeviklingen og statorhovedviklingen og ved hjelp av den andre isolasjonsstrimmelen blir for fastholdelse av spoletrådene varmeviklingene tildekket på luftspaltesiden. For isolering av statorhovedviklingen og varmeviklingen i området av sporet blir fortrinnsvis anordnet et mellomlag av isolasjonsmaterialet mellom viklingene. Den avsluttende impregneringen med impregneringsmiddel bevirker en fiksering av varmeviklingen og en god varmeovergang.

Fortrinnsvis er viklehodet til varmeviklingen bandasjert ved statorhovedviklingen.

En ytterligere løsning på oppgaven ifølge oppfinnelsen for elektriske likestrømsmaskiner med hoved- eller vendepolviklinger viklet over utpregede poler gitt ved,at minst oveir den ene av polene ved siden av hoved- eller vendepolviklingen er anordnet en separat vikling som er utformet som varmevikling. For isolering av statorhovedviklingen hhv. vendepolviklingen og varmeviklingen blir fortrinnsvis anordnet et mellomlag av isolasjonsmateriale mellom viklingene.

Varmeviklingen består fortrinnsvis av lakkisolert rund tråd av et motstandsmateriale, vanligvis en motstandslegering.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av for-delaktige utførelseseksempler og ved hjelp av tegningene, hvor: Fig. 1 viser en tverrsnittssektor av en dreiestrømmas-kin.

Fig. 2 viser et tverrsnitt av et statorspor.

Fig. 3 viser et viklingsskjerna over varmeviklingen for

en dreiestrømmaskins stator.

Fig. 4 viser et utsnitt av aksialsnittet til en dreie-strømmaskin, hvor viklehodeområdet er vist. Fig. 5 viser tverrsnittet gjennom en likestrømmaskin

med hoved- og vendepoler.

Fig. 1, 2, 3 og 4 viser enkeltheter ved en 4-polet over-flateavkjølt dreiemaskin med et statorsportall på 48 (jfr. fig. 3), som kan være utført eksplosjonssikkert i samsvar med tenningsbeskyttelsestypen "forhøyet sikkerhet". Fig. 1 viser en tverrsnittssektor gjennom dreiestrømmaskinen med motorhuset 101 med tilformet kjøleribber 102, statorblikkpakken 103, som inneholder statorspor 104 med innlagte statorhovedviklinger og rotoren 105, som inneholder inn-støpte hhv. innskjøvne rotorstaver 106 som er forbundet elektrisk med hverandre på begge sider av rotorblikkpakken 107 ved hjelp av ikke viste kortslutningsringer. Mellom rotorblikkpakken 107 og statorblikkpakken 103 befinner seg en luftspalte 108.

På fig. 2 er vist oppforstørret tverrsnittet av et statorspor 104. I statorsporet 104 er anbrakt en statorhoved-vikling 109, 110, en varmevikling 111 og en sporkile 112. Statorhovedviklingen 109, 110 er også utformet som to-sjiktsvikling. I sporbunnen 113 er anordnet underlaget for statorhovedviklingen 109 og derover overlaget til statorhovedviklingen 110. Underlaget 109 og overlaget 110 er isolert ved hjelp av et mellolag 114. Ved hjelp av et ytterligere mellomlag 115 er overlaget til statorhovedviklingen 110 isolert mot varmeviklingen 111. Statorsporet 104 er lukket med en dekkskyver 116 og sporkilen 112. Det totale statorsporet 104 er dekket av en sporisolasjon 118.

Varmeviklingen 111 er en enfasevikling og består av tolv enkeltspoler koblet i serie. De blir behandlet som en ad-skilt vikling. De ligger ved luftspalten, dvs. området av sporåpningen 117, som letter innleggingen av varmeviklingen 111. Ved innlegging av varmeviklingen 111 kan dette foregå som følgende: Etter at hovedviklingen 109, 110 er fullstendig koplet, men ennå ikke impregnert blir ved det tilsvarende statorsporet 104 (i hvilket varmeviklingen 111 skal bli innlagt) sporkilen 112 og dekkskyveren 116 fjer-net. Til slutt blir mellomlaget 115 ført inn i statorsporet 104 ved luftspalten for å isolere overlaget til hovedviklingen 110 og varmeviklingen 111 mot hverandre. Etter innleggingen av varmeviklingen 111 blir det tilsvarende statorsporet 104 igjen lukket med dekkskyveren 116 og sporkilen 112.

Fig. 3 viser en avvikling av varmeviklingen sett fra luftspalten. Varmeviklingen 111 består av tolv spoler (tallene 1 til 12), som er forbundet med hverandre ved hjelp av overgangsledninger 119 og er koplet i serie. Begge til-slutningsledningene 120 til varmeviklingen er tilsluttet til ikke-viste hjelpeklemmer i klemmekasten til maskinen. Viklingstrinnene til spolen utgjør 2. Hver spole består av flere i serie koplede ledere av en lakkisolert rund tråd, som består av en motstandslegering (f.eks. CuNi 44). Dia-meteren og isoleringen av den runde tråden tilsvarer kravene for eksplosjonsbeskyttede maskiner av tenningsbeskyttelsestypen "forhøyet sikkerhet".

Da en spole består av få i en rekke liggende ledere og en leder igjen består av kun en tråd, har varmeviklingen 111 kun et lavt plassbehov (ca. 1% av nytteflaten) og kan således lett bygges inn i enhver maskin.

Utførelsen av varmeviklingen ifølge fig. 3 tillater dessuten en jevn fordeling av varmeeffekten og gir dessuten et resulterende jevnt temperaturfelt innenfor maskinen og også en spesielt enkel utforming av isoleringen i forhold til hovedviklingen i viklehodeområdet, som vist på fig. 4. Her er vist motorhuset 101 og statorblikkpakken 103, ut av hvilken statorhovedviklingen 109, 110 rager ut og danner viklehodet 121. Ved siden av statorhovedviklingen 109, 110 går varmeviklingen 111 ut av statorblikkpakken 103 på luftspaltesiden. Ved gunstig dimensjonering av varmeviklingen 111 ifølge fig. 3 kan utladningen av viklehodet 122 til varmeviklingen 111 bli holdt ubetydelig hvorved hoved-delen av varmeeffekten går til sporområdet hvorved det tilveiebringes en god varmeledning av varmen til hovedviklingen 109, 110 og statorblikkpakken 103. Videre kan anbringelsen av spolen i viklehodeområdet utføres stort sett kryssingsfri som følge av den gunstige varmeviklingsan-bringelsen, slik at det unngåes varmepunkter i viklehodeområdet.

I viklehodeområdet blir varmeviklingen 111 isolert ved hjelp av isolasjonsstrimler 123 (faseskillere) fra hovedviklingen 109, 110. En ytterligere isolasjonsstrimmel 124 dekker på luftspaltesiden varmeviklingen 111.

Viklehodet 122 til varmeviklingen 111 blir ved viklehodet 121 til hovedviklingen 109, 110 bandasjert (stiplet lin-je). Viklehodeområdet til varmeviklingen 111, som ligger mellom isolasjonsstrimmelen 123 og 124, forløper ved im-pregnering av viklingen med en impregneringsharpiks slik at varmeviklingen 111 blir fast innleiret i viklehodeområdet.

Isolasjonsmaterialet kan bestå av forbindingsspon hhv. isolas jonsfolie.

Fig. 5 viser tverrsnittene gjennom en likestrømmaskin med utpregede hovedpoler 130 og vendepoler 131. Hovedpolen 130 bærer respektive statorhovedviklinger 132, som er tildekket ved hjelp av et mellomlag 133 av isolasjonsmaterialet og omviklet ved hjelp av en separat varmevikling 134. Ven-depolen 131 bærer respektive vendepolviklinger 135, som også er isolert ved hjelp av et mellomlag 136 fra en der overliggende separat varmevikling 137. Varmeviklingen 134 og 137 er tildekket ved hjelp av isolasjonsstrimler 138 og 139. I aksen til likestrømmaskinen er dreibart lagret en rotor 140, som har en i sporet 141 anordnet ankervikling.

Ved dimensjonering av varmeviklingene 111, 134, 137 blir antall spoler og koplinger av spolene hensiktsmessig valgt slik at den gjensidige induseringen av spenningen mellom varmeviklingene 111, 134, 137 og hovedviklingen 109, 110, 132, hhv. vendepolviklingen 135 er minst mulig. Den termi-ske belastningen av varmeviklingene 111, 134, 137 blir fortrinnsvis begrenset slik at ved stillstand av maskinen bilr disse kun oppvarmet så mye at svettevanndannelsen blir unngått. For den stasjonære tilstanden må f.eks. varmeeffekten som skal anvendes tilsvare varmetapet ved hjelp av naturlig konveksjon. Ved hjelp av oppfinnelsen er det således mulig å realisere disse kravene spesielt gunstig for eksplosjonsbeskyttede maskiner av tennbeskyttelses-typen "forhøyet sikkerhet" ved hvilken spesielle sikker-hetskriterier må være oppfylt.

Claims (9)

1. Elektrisk dreiefeltmaskin med i spor anordnet statorhoved-vikling,karakterisert vedat minst i noen av sporene (104) ved siden av statorhovedviklingen (109, 110) er anordnet en separat vikling, som er utformet som varmeviklingen (111).

2. Maskin ifølge krav 1,karakterisert vedat varmeviklingen (111) er utformet som ensjiktvikling med korte viklingstrinn.

3. Maskin ifølge ett av kravene 1 eller 2,karakterisert vedat varmeviklingen (111) består av flere i serie koplede spoler (1 til 12).

4. Maskin ifølge ett av kravene 1 til 3,karakterisert vedat varmeviklingen (111) er anordnet over statorhovedviklingen (109, 110) i området av sporåpningen (117).

5. Maskin ifølge ett av kravene 1 til 4, karakteri sert ved at viklehodeområdet i varmeviklingen (111) er anordnet mellom to isolasjonsstrimler (123, 124), idet en isolasjonsstrimmel (123) ligger mellom varmeviklingen (111) og hovedviklingen (110) og den andre isolasjonsstrimmelen (124) tildekker varmeviklingen (111) på luftspaltesiden.

6. Maskin ifølge ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat viklehodet (122) til varmeviklingen (111) er bandasjert ved vinkelhodene (121) til statorhove-viklingen (109, 110).

7. Elektrisk likestrømmaskin med over utpregede poler viklede hoved- eller vendepolviklinger,karakterisertved at minst over en av polene (130, 131) ved siden av hovedpolviklingen (132) eller vendepolviklingen (135) er anordnet en separat vikling som er utformet som varmevikling (134, 137).

8. Maskin ifølge ett av kravene 1 til 7, karakteri sert ved at varmeviklingen (111, 134, 137) består av en lakkisolert rundtråd av motstandsmaterialet.

9. Maskin ifølge ett av kravene 1 til 8,karakterisert vedat mellom statorhovedviklingen (109, 110, 132) hhv. vendepolviklingen (135) og varmeviklingen (111, 134, 137) er anordnet et mellomlag (115, 133, 136) av isolasjonsmaterialet.