SU1123079A1 - Stator for high-voltage electric machine - Google Patents
Stator for high-voltage electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- SU1123079A1 SU1123079A1 SU813250596A SU3250596A SU1123079A1 SU 1123079 A1 SU1123079 A1 SU 1123079A1 SU 813250596 A SU813250596 A SU 813250596A SU 3250596 A SU3250596 A SU 3250596A SU 1123079 A1 SU1123079 A1 SU 1123079A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- stator
- sections
- section
- winding
- screens
- Prior art date
Links
Landscapes
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
1. СТАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий обмотку, выполненную в виде плоских спиральных катумек, разделенных на секции, отделенных одна от другой сло ми изол ций н размещенных между двум изол ционными цилиндрами, о тли чающийс тем, что, с целью повышени эксплуатационной надежности обмотки и улучшени технологичности изготовлени , кажда фазна катушка снабжена по меньшей мере одним экраном тороидальной Формы, соединенным с ней электрически и обхватывающим ее по всему периметру. 2. Статор по п. 1, отлича ющ и и с тем, что по меньшей мере а одна секци фазной катушки вьтолне л на из.четырех частей, а остальные из двух. с:1. STATOR OF A HIGH-VOLTAGE ELECTRIC MACHINE containing a winding made in the form of flat spiral Katuns, divided into sections, separated from one another by insulating layers n placed between two insulating cylinders, in order to increase the operational reliability of the winding and improving manufacturability, each phase coil is provided with at least one toroidal shield, electrically connected to it and grasping it around the entire perimeter. 2. The stator according to claim 1, which is also distinguished by the fact that at least one section of the phase coil consists of four parts, and the rest of the two. with:
Description
Изобретение относитс к электромашиностроению , а более конкретно к конйтруированию турбогенераторов.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to the design of turbo-generators.
Известна конструкци мощного беспазового турбогенератора, в которой статор выполнен с плоскими спиральными катутаками, разделенными сло ми изол ции 1 .A well-known design of a powerless gas-free turbo-generator, in which the stator is made with flat spiral katutaki, separated by layers of insulation 1.
Недостатком данной конструкции вл етс большой градиент напр жени по виткдм катушек и плоха форм электрического пол у краев Катушек что затрудн ет выполнение обмоток статора на напр жение 30-60 кВ.The disadvantage of this construction is a large voltage gradient along the coils of the coils and the poor shape of the electric field at the edges of the coils, which makes it difficult to perform the stator windings for a voltage of 30-60 kV.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности вл етс конструкци статора электрической машины, в которой кажда фаза состоит из нескольких плоских спиральных катушек, разделенных на секции с транспозицией, отделенных друг от друга сло ми изол ции и размевденных между двум изол ционными цилиндрами И .- , Closest to the invention the technical essence is the stator design of an electric machine, in which each phase consists of several flat spiral coils divided into sections with transposition, separated from each other by insulating layers and ground between two insulating cylinders And .-,
Недостатками известной конструкции вл ютс неблагопри тна форма электрического пол краев катушек, особенно у краев катушек соседних фаз, разделенных весьма тонким слое изол ции, что может привести к пробою , а .также необходимость изготрвлени плоских спиральных катуваек с переменным поперечным сечением в тангенциальном направлении медн и изол ции, что весьма затрудн ет реализацию такой конструкции, т.е. сни жает ее технологичность.The disadvantages of the known construction are the unfavorable shape of the electric field of the edges of the coils, especially at the edges of the coils of adjacent phases, separated by a very thin insulation layer, which can lead to breakdown, as well as the need to make flat spiral katuvake with a variable cross-section in the tangential direction of copper and isolation, which makes it very difficult to implement such a construction, i.e. reduces its manufacturability.
Цель изобретени - повииение надежности обмотки и улучшение технологичности изготовлени .The purpose of the invention is to improve the reliability of the winding and improve the manufacturability.
Указанна цель Достигаетс тем, что в статоре высоковольтной электрической маьшнн, содержащем обмотку выполненную в виде плоских спираль-ных фазных катушек, разделенных на секции, отделенных одна от другой сло ми изол ции и размещенных междУ: собой двум изол ционными цилиндра ми, кажда Фазна катушка снабжена по меньшей мере одним экраном тсчоИда льной форма, соединенным с ней электрически и обхватывающим ее по всему периметру, при этом по меньшей мере одна секци фазной катушки выполнена; из четырех частей, а осташьные - из двух. .This goal is achieved by the fact that in the stator there is a high-voltage electric machine containing a winding made in the form of flat spiral phase coils divided into sections separated from one another by layers of insulation placed between themselves: two insulation cylinders, each Phase coil is provided with at least one screen with a hinged shape, electrically connected to it and encircling it along the entire perimeter, with at least one section of the phase coil being made; from four parts, and the rest - from two. .
На фиг.1 изображено поперечное сечение статора, на фиг.2 - фазна обмотка, общий вид, на фиг.З - разрез Д-А на фиг.2, на Фиг.4 -.электрическое соединение.частей секций и экраны, обхвать1вающие их, на фиг,5 - электрическа схема соединений секций kaTyuieK, на фиг.6. - вариант выполнени катушек без делени их на секции.Figure 1 shows the cross section of the stator, figure 2 shows the phase winding, general view, figure 3 shows the D-section of figure 2, figure 4 -electric connection. Of the sections and screen parts that are wrapped around them Fig. 5 is an electrical circuit diagram of the kaTyuieK sections, Fig. 6. - an embodiment of the coils without dividing them into sections.
Статор содержит три фазные обмотки 1, размешенные между изол ционными цилиндрами 2 и 3, соответственно цилиндр 2 сочлен етс с кольцом активной стали статора (не показана а цилиндр 3 отдел ет зону размещени обмотки статора от ротора генерато . ра (.не показан) . Между фазными обмотками 1 помещен диэлектрический заполнитель 4, при зтам йс конструкци как бы зажимаетс между цилиндрами 2 и 3, обеспечива тем самым механическое крепление фазных обмоток. Все фазные обмотки выпол .нены-одинаково. Фазна обмотка 1 состоит из плоских спиральных катушек . Кажда кэ них состоит из трех последовательно соединенных секций 5 - 7, {фиг.З и 4). Центральна секци 5 состоит из двух частей 8 И 9, соединенных последовательно. Ближайша к центральной секции 6 состоит из четырех частей.10 - 13 (йиг.5), образующих замкнутую цепь. Следующа за.шестой секци 7 выполнена аналогично. Она состоит из четырех частей 14 - 17, соединенных аналогично (фиг.5). Перекрестное соединение частей секций 6 и 7 выполнено так, чтобы избежать уравнительных токов в параллельно соединенных част х, т.е. вл етс трансг позицией. The stator contains three phase windings 1, interposed between insulating cylinders 2 and 3, respectively cylinder 2 joins the stator active steel ring (not shown, and cylinder 3 separates the stator winding area from the rotor of the generator (p. Not shown). Between Dielectric filler 4 is placed in phase windings 1. At this, the structure is clamped between cylinders 2 and 3, thus ensuring mechanical fastening of the phase windings. All phase windings are made equally. Phase winding 1 consists of flat spiral cat . Nis Each kOe them consists of three series-connected sections 5 - 7 {fig.Z and 4). The central section 5 consists of two parts 8 and 9 connected in series. The nearest to the central section 6 consists of four parts: 10 - 13 (5), forming a closed circuit. The next section 6 is similar. It consists of four parts 14 - 17, connected in a similar way (figure 5). The cross-connection of parts of sections 6 and 7 is made so as to avoid equalizing currents in parallel-connected parts, i.e. is a transg position.
В попереч11Ом сечении провод щие слои каждой секции несколько изогнуты , однако на фиг.З дл упрощени слои меди 18 показаны плоскими . Между сло ми имеютс каналы дл хладагента 19. Все секции, из которых составлены катушки, представл ют собой одинаков1з|е плоские спиральные элементарные катушки, выполненные подтипу, показанных на фиг.2, размещены одна над доугой .(фиг.З) и отделены сло ми 20 изол ции. Начала и KOHii i частей секции б и 7 электрически соединены между собой с помощыг электростатических экранов 21 24. Так, начало части 10 секции б соединено с началом части 12 той же секции с помседью экрана 21. Аналогично конец части 13 секции 6 соединен с конпом части 11 той же секции с помощью экрана 23. Аналогичным образом соединены начала и концы секции 7 экранами 23 и 24 (фиг.З и 4).The conductive layers of each section are somewhat curved across the cross section, but in FIG. 3 for simplicity, the copper layers 18 are shown to be flat. Between the layers there are channels for the refrigerant 19. All sections of which the coils are made are identical flat spiral helical coils, made to the subtype shown in Fig. 2, placed one above the wheel (FIG. 3) and separated mi 20 isolation. The beginning and KOHii i parts of section b and 7 are electrically interconnected by means of electrostatic screens 21 24. Thus, the beginning of part 10 of section b is connected to the beginning of part 12 of the same section with the screen 21. Similarly, the end of part 13 of section 6 is connected to a part of 11 of the same section using the screen 23. Similarly, the beginning and the ends of section 7 are connected by screens 23 and 24 (FIGS. 3 and 4).
Экран 25 обхватывает фазную обмОт ку 1 по всему ее периметру. Возможна также установка экранов 26 по торцам секции 5 и вспомогательных формирующих экранов 27. Экраны 21 25 имеют тороидальную форму и облегают торцы соответствуидих секций (на фи г.2 экраны не показаны, на фиг;1 схематично изображен только контур внешнего экрана 25 фазной обмотки). в известных конструкци х вблизи .острых углов, образуемых медными np водниками торцов (краев) катушек, образуетс крайне неблагопри тное распределение электрического пол , особенно, если учесть, что между кра ми катушек соседних фаз, отделенных весьма небольшим изол ционным промежутком, возникает разность потенциалов, близка к междуфазному напр жению. Это существенно снижает электрическую прочность изол ции и не позвол ет существенно повысить напр жение статора генератора. Так, при конкретных параметрах, характер ных Дл криотурбогенераторов (радиальное рассто ние между изол цион ными цилиндрами 2 и 3 пор дка 40 см вьшолнение известной конструкции на напр жение 220-500 кВ практически невозможно. Разделение части катуше на параллельно соединенные части и применение электростатических экранов позвол ет не только облагайюдит картину электрического пол в обйас ти между катушками и вокруг них, но и принудительно задать потенциал пол , разделив всю область действи пол на р д областей задани пол , ограниченных плавны1« поверхност ми с большими радиусами закруглени , что гарантирует наличие всюду в эти област х облагороженного слабо неоднородного электрического пол , при котором изол ци обладает повышенной электрической прочностью. Так, при фазном напр жении 300 кВ (что соответствует линейному 500 кВ), при ра делении фазной обмотки на 3 секции и при последовательном соединении секций 5 - 7, на каждую из них приходитс разность потенциалов 100 кВ а на каждую часть секции 50 кВ..Таким образом, в начале части 8 (на которую подаетс напр жение) будет потенциал 300 кР, в конце ее (на ее последнем витке) - 250 кВ, на части 9 напр жение падает с 250 до 200 ХФиг.З), потенциалы указаны цифрами в начале и конце каждой части и т.д. Таким образом,на экране 21 потенциал 200 кВ, на экранах 22 и 23 100 кВ, на экранах 24 и 25 - 0. В результате между экранами 23 и 21 разность потенциалов 100 кВ, между экранами 24 и 22 разность потенциалов 100 кВ, также .как между, экранами 24 и Z2 и между экранами 25 и 23 Так как перечисленные экраны имеют относительно большие радиусы закруглени , то всюду в пространстве между ними получаетс слабо неоднородное электрическое поле, что гарантирует высокую электрическую прочность и надежную работу изол ции фазной обмотки вплоть до фазных напр жений 300-400 кВ. Следует особо обратить внимание на то, чти в целом кажда фазна обмотка окружена экранами 24 и 25 с нулевым потенциалом, что исключает проблему формировани мощных изол ционных слоев, рассчитанных на то, чтобы выдержать междуЛазное напр жение между медью катушек соседних фаз. Этот вопрос стоит особеннр остро в известных конструкци х генераторов, так как катушки всех фаз необходимо разместить в весьма компактном объеме (в отличие от высоковольтных трансформаторов). Проблема межЛуфазной изол ции вл етс одной из главных при попытке подн ть напр жение в известных конструкци х обмотки статора. В отличие от известной конструкции медь катушек и изол ци между ними имеют фасонное сечение, в данном случае все части секции выполнены с медью и изол цией одинакового размера в тангенциальном направлении, что существенно упрощает технологию их изготовлени . Разделение фазной катушки на 3 последовательно соединенных секций необ зательно, возможно ее разделение и на другое число секций, что диктуетс конкретными данными машины. Части секций не об зательно должы быть расположены по ОДНОЙ оси друг над другом (фиг.З). Они могут быть несколько сдвинуты одна относительно другой наподобие лесенки, например, дл улучшени обмот-очного коэффициента. Экраны не об зательно должны обхватывать все части секций. Можно ограничитьс только наружными экранмли 24-25. Электростатические экраны могут быть выполнены различным образом, .например , в виде напылени провод щего или полупровод щего сло на некоторый каркас, сплошного перфорированного сло или Нескольких слоев, фольги, в виде сеток из провод щего материала или в виде нгшоженных или 1намотанных провод щих или полупрово-, ц щнх лент. Во всех случа х экраны должны быть перфорированы или их материал должен быть проницаем дл хладагента, дела возможным охлаждение витков катушек. В торцовых , част х экраны имеют электрические разрывы дл избежани образовани короткоэамкнутых витков. Создание благопри тного слабо неоднородного электрического пол в пространстве, зан том фазной катушкой 1, может быть обеспечено и без разделени каждой секции на две параллельно соединенные части (Фиг.6). Здесь три секции фазной катушки 28 - 30 соединены последовательно и окружены электростатическими экранами 31 - 33 (фиг.6) . Пути электрических соединений между началами п концами секций совпадаютScreen 25 encloses the phase capacitance ku 1 around its entire perimeter. It is also possible to install screens 26 along the ends of section 5 and auxiliary forming screens 27. Screens 21 25 have a toroidal shape and fit the ends of the corresponding sections (in Fig.2, the screens are not shown, in Fig; 1 only the outline of the external screen 25 of the phase winding is shown) . In the known structures near the sharp edges formed by copper tubes of the ends (edges) of the coils, an extremely unfavorable distribution of the electric field is formed, especially if we take into account that between the edges of the coils of adjacent phases, separated by a very small insulating gap, there is a potential difference is close to phase to phase voltage. This significantly reduces the electrical strength of the insulation and does not significantly increase the stator voltage of the generator. Thus, with specific parameters characteristic of cryoturbine generators (radial distance between insulating cylinders 2 and 3, about 40 cm, it is almost impossible to implement a known construction for a voltage of 220-500 kV. Separating a part of a coil into parallel-connected parts and using electrostatic screens allows not only obladuyudit picture of the electric field in between the coils and around them, but also forcibly set the potential of the floor, dividing the entire field of action of the field into a number of areas of the task floor, limited smooth1 "surfaces with large rounding radii, which ensures that everywhere in these areas there is a refined weakly inhomogeneous electric field, in which the insulation has increased electrical strength. So, at a phase voltage of 300 kV (which corresponds to a linear 500 kV), dividing the phase winding into 3 sections and with the series connection of sections 5-7, each of them has a potential difference of 100 kV and each part of the section 50 kV. Thus, at the beginning of part 8 (to which voltage is applied) tial of 300 kP, at its end (at its last turn) - 250 kV, a portion 9 voltage drops from 250 to 200 HFig.Z), the potentials are indicated in figures at the beginning and end of each part, etc. Thus, on the screen 21, the potential is 200 kV, on the screens 22 and 23 is 100 kV, on the screens 24 and 25 is 0. As a result, between screens 23 and 21 there is a potential difference of 100 kV, between screens 24 and 22 a potential difference of 100 kV, also. as between shields 24 and Z2 and between shields 25 and 23 Since the screens listed above have relatively large rounding radii, a weakly non-uniform electric field is obtained everywhere in the space between them, which guarantees high dielectric strength and reliable insulation of the phase winding up to phase voltage 300-400 kV. Special attention should be paid to the fact that, in general, each phase winding is surrounded by screens 24 and 25 with zero potential, which eliminates the problem of the formation of powerful insulating layers, designed to withstand the voltage across the copper between the coils of adjacent phases. This question is particularly acute in the known designs of generators, since the coils of all phases must be placed in a very compact volume (unlike high-voltage transformers). The problem of interphase insulation is one of the main problems when trying to increase the voltage in the known stator winding structures. In contrast to the known construction, the copper coils and the insulation between them have a shaped cross section, in this case all parts of the section are made with copper and insulation of the same size in the tangential direction, which greatly simplifies the technology of their manufacture. Separating the phase coil into 3 serially connected sections is optional; it can also be divided into another number of sections, which is dictated by the specific machine data. Parts of the sections do not necessarily have to be located on ONE axis one above the other (FIG. 3). They can be slightly shifted relative to each other like a ladder, for example, to improve the winding ratio. Screens do not necessarily have to wrap around all sections. Can only be limited to external screens 24-25. Electrostatic screens can be made in various ways, for example, in the form of sputtering a conductive or semiconducting layer onto a skeleton, a continuous perforated layer or a few layers, foil, in the form of grids of conductive material or in the form of adhered or wound conductive or semi-conductive -, center of tapes. In all cases, the screens must be perforated or their material must be permeable to the coolant, making it possible to cool the turns of the coils. In the face, parts of the screens have electrical breaks to avoid the formation of short-circuited turns. The creation of a favorable weakly non-uniform electric field in the space occupied by the phase coil 1 can be ensured even without dividing each section into two parallel-connected parts (Fig. 6). Here, three sections of the phase coil 28 - 30 are connected in series and surrounded by electrostatic screens 31 - 33 (FIG. 6). The paths of electrical connections between the beginnings and the ends of the sections coincide.
с проекци ми экЬаиов (фиг.6). При предлагаемой схеме выполнени и соединени секций и экранов достигаетс тот же эффект, что и в известном варианте.with projections of ebayov (Fig.6). With the proposed scheme for making and joining sections and screens, the same effect is achieved as in the well-known embodiment.
/«/ "
/Л/ L
Фиг.11
Предлагаема конструкци статора высоковольтной электрической машины по сравнению с известными имеет более высокую надежность в работе и более т ехнологична при изготовлении.The proposed stator design of a high-voltage electric machine in comparison with the known ones has a higher reliability in operation and is more technological in manufacturing.
Фиг.66
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813250596A SU1123079A1 (en) | 1981-03-12 | 1981-03-12 | Stator for high-voltage electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813250596A SU1123079A1 (en) | 1981-03-12 | 1981-03-12 | Stator for high-voltage electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1123079A1 true SU1123079A1 (en) | 1984-11-07 |
Family
ID=20943982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813250596A SU1123079A1 (en) | 1981-03-12 | 1981-03-12 | Stator for high-voltage electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1123079A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2471278C2 (en) * | 2007-06-07 | 2012-12-27 | Новаторк, Инк. | Structures of coil from foil and methods of their winding for axial electrodynamic machines |
-
1981
- 1981-03-12 SU SU813250596A patent/SU1123079A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Archiv fur Elektrotechnik В. 57, 6, S. 12Q,G Aichholzer lieue Wege zum Bain. Die grosseTurbogeneratoren. 2. Патент GllA 4164672, кл. 310-54, 1979. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2471278C2 (en) * | 2007-06-07 | 2012-12-27 | Новаторк, Инк. | Structures of coil from foil and methods of their winding for axial electrodynamic machines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4164672A (en) | Cooling and insulating system for extra high voltage electrical machine with a spiral winding | |
US4663603A (en) | Winding system for air-cooled transformers | |
US4427907A (en) | Spiral pancake armature winding module for a dynamoelectric machine | |
US4429244A (en) | Stator of generator | |
US4634911A (en) | High voltage dynamoelectric machine with selectively increased coil turn-to-turn insulation strength | |
JP2000511337A (en) | Insulated conductor for high voltage winding and method of manufacturing the same | |
US4151433A (en) | Cooled spiral winding for electrical rotating machine stator | |
US2683232A (en) | Winding assembly for disk-type electric motors or generators | |
US3246270A (en) | Graded insulation for interleaved windings | |
US4724600A (en) | Method of making a high voltage dynamoelectric machine with selectively increased coil turn-to-turn insulation strength | |
JP2000516015A (en) | Insulated conductor for high voltage winding | |
SU1123079A1 (en) | Stator for high-voltage electric machine | |
US3875327A (en) | Electrical bushing having a spiral tap assembly | |
US3996544A (en) | Cylindrical winding for induction electrical apparatus | |
US3028569A (en) | Open core potential transformer | |
US4017815A (en) | Impulse voltage distribution improving partial-turn electrostatic shields for disc windings | |
US4191903A (en) | Dynamoelectric machine with air gap armature winding | |
WO2017118472A1 (en) | Multilayer winding transformer | |
US3466584A (en) | Winding for a stationary induction electrical apparatus | |
US3747038A (en) | Distributed tapped transformer winding and method of winding same | |
US2318068A (en) | Electrical winding | |
US3766504A (en) | Interleaved transformer winding having three parallel connected conductors | |
US3748617A (en) | Multistrand windings with increased series capacitance | |
US3391365A (en) | Interleaved winding having high series capacitance | |
US3719844A (en) | Dynamo-electric machines |