SU773838A1 - Несимметрична петлева обмотка - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статорах машин переменного тока, например турбовозбудителей и асинхронных двигателей. Известны несимметричные обмотки с CJ, б , примен ющиес  при необходимости получить электрическую машину с уменьшенным значением напр жени  или об-ьема тока в пазу и повысить ее технико-экономические показатели, а также в случае использовани  части обмотки при пуске l} . Несимметри  оаиотки заключаетс  в неравенстве ЭДС параллельных ветвей фазы. Кроме рабочих токов, из-за небаланса ЭДС параллельных ветвей по обмотке циркулируют уравнительные токи. Получение несимметричной обмот ки с малыми значени ми небалансных ЭДС вызывает, как правило, усложнение конструкции за счет дополнительных перемычек в зоне лобовых частей Известные несимметричные обмотки име ют повышенные значени  небалансированных ЭДС, либо усложненную конструкцию , либо повышенный расход проводникового материала и изол ции, чт снижает технико-экономические показа тели электрической машины и в некоторых случа х лишает возможности их практического использовани . Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  обмотка, характеризующа с  следующими признаками: многофазна  с двум  параллельными ветв ми на полюс в каждой фазе - 0/2 2, одно- и многослойна , двух- и нoгoпoлюcнa  с разными шагами катушек (переменным шагом намотки), с идентичным расположением пар параллельных ветвей под полюсами, с нечетным числом последовательно соединенных катушек (витков) в фазе (число пазов на полюс и фазу 2-w)2. В частности, известна  двухслойна  петлева  обмотка с , , а 4 и выполн етс  с чиспс л пазов . Обмотка имеет две полюснофазные зоны, кажда  из которых состоит из верхнего и нижнего слоев. Чередование двух параллельных ветвей (1 и 2) в едином р ду обеих сторон катушек (слоев) полюсно-фазной зоны выполнено последовательно четверками: перва -втора -втора -перва , т.е. в цифровом выражении: Верхний плюс нижний слои полюснофазной зоны (ОФЗ) 1-2-2-1 - 1-2-2-1 1-2-2-1 . .i-:i раздельном рассмотрении пор д ком чередовани  двух параллельных ве вей в верхнем и нижнем сло х вы вл етс  взаимно-обратный пор док чередо вани  относительно оси полюса. Чередование- двух параллельных вет вей в слое дл  известной обмотки выполн етс , таким образом, в пор дке перва -втора -втора -перва - перва  втораЯо Такой известный пор док чередовани  параллельных ветвей в сло х полюсно-фаэных зон обеспечивает получение несимметричной синфазной обмот ки с незначительным небалансом ЭДС ветвей. Относительное значение небалансной ЭДС при /i 15/18 составл ет 0,716%. Оценка осевой длины лобовых частей обмотки, как части длины всей осевой длины обмотки, производитс  сравнением ее с осевой длиной лобовых частей обмотки при условии катушечного ее исполнени , когда шаги с обеих сторон обмотки катушечные и одинаковые. Разница между шагом обмотки и катушечным шагом определ ет величину относительного шага обмотки в шаговых делени х. Осева  длина обмотки увеличиваетс , если знак относительного шага плюс, и уменьшаетс  если знак относительного шага минус Знак суммы относительных шагов с обе их сторон обмотки выражает увеличение или снижение осевой длины лобовых частей.обмотки и общей осевой длины обмотки по сравнению с катушеч ной обмоткой. Разница относительных шагов с обеих сторон обмотки выражае геометрическую разницу шагов обмотки с обеих сторон обмотки. Дл  известной несикметричной петлевой обмотки прин т относительный Шс1Г со стороны выводов в шаговыу зна чени х -2, а с обратной стороны -.- +2. Осева  длина обмотки одинакова  с обмоткой катушечного исполнени  (Д (б Х/н +2-2 0). Разница шагов с обеих сторон обмотки . Благодар  прин то разнице шг1гов известна  обмотка имеет со стороны обратной выводам две межкатушечные перемычки на полюснофазовую зону. Вырах енна  в пазовых делени х кругова  длина этих перемы чек составл ет число п ть и семь. Су марна  кругова  длина двух межкатуш ных перемычек -12. Недостатки обмотки - разнотипнос межкатушечных перемычек, их больша  кругова  длина, а также то, что обмотка не дает выигрыша в части сокращени  осевой длины ее по сравнению с катушечной обмоткой. Цель изобретени  - повьйнение тех нико-экономических показателей за счет однотипности межкатушечных пер мычек, снижени  их круговой длины и сокращени  осевой длины обмотки. Указанна  цель достигаетс  тем, что дл  известной несимметричной петлевой обмотки с q,6, с двум  параллельными гетв ми на- полюс в каждой фазе с идентичным расположением параллельных ветвей под полюсами, с взаимно-обратными пор дками чередовани  параллельных ветвей в сло х полюснофазной зоны,- чередование двух параллельных ветвей в слое выполнено в пор дке : перва -перва -втора -втора втора -перва , а разница шагов с обеих сторон обмотки равна единице. На фиг. 1 изображена схема расположени  двух параллельных ветвей несимметричной обмотки с q, 6 под полюсом; на фиг. 2 - лучеиа  звезда пазовых векторов ЭДС четырех параллельных ветвей под парой полюсов. В качестве примера рассмотрена несимметрична  трехфазна  двухслойна  петлева  обмотка стержневого типа дл  двухполюсного турбовозбудител . Число пазов обмотки , число пазов на полюс и фазу б, число параллельных ветвей в каждой фазе . На фиг. 1 и 2 показаны параллельные ветви с номерами 1,2,3 и 4 только дл  фазы Л, две другие выполнены аналогично , располага сь на статоре турбовозбудител  со сдвигом в 120 и 240 электрических (и геометрических) градусов. На фиг. 1 показаны параллельные ветви с номерами 1 и 2, располагаемые под полюсом N и образуемые полюснофазную зону А , котора  состоит из двух слоев. Стержни 5 образуют верхНЕ й слой AJ , а стержни, 6 - нижний слой А . Чередование параллельных ветвей с номерами 1 и 2 в слое- А в цифровом выражении имеет вид: 1-1-2-2-2-1. Выраженный пор дковыми числами такой р д имеет вид: перва -перва -втора втора -втора -перва .Чередование параллельных ветвей в цифровом выражении в слое А имеет обратный вид: 1-2-2-2-1-1, т.е. в двух сло х пор док чередовани  параллельных ветвей взаимно-обратный. Начала полуфазы А обозначены дл  параллельных ветвей с номерами 1 и 2 индексами В 1 и Н 2, концы - соответственно К 1 и К 2. Параллельные ветви с номерами 3 и 4, расположенные под другим полюсом и образуемые вторую полюсно-фазную зону со сло ми А ц и А; имеют идентичное построение (фиг.2).В слое А чередование параллельных ветвей выполнено в пор дке 3-3- -4-4-3, в слой AI - в обратном пор дке 34 „4-4-3-3 . Указанный пор док чередовани  параллельных ветвей под полюсами обеспечивает получение несимметричной синфазной обмотки. Результирующие векторы ЭДС параллельных ветвей, полученные геометрическим суммированием пазовых векторов ЭДС соответствующих параллельных ветвей, имеют попарно (ветвь 1 и 2, а также

ветвь 3 и 4) разные модули и не имеют сдвига по углу между собой. При среднем сокращении шага /3 15/18 0,833 относительное значение небалансной ЭДС,которое дл  обеих параллельных ветвей полюса одинаково, составл ет о,71б% - такое же как и дл  известной обмотки.

При значени х )р 15/18 величина небалаксной ЭДС возрастает, минимальное значение небалансной ЭДС (0,15%) имеет место при /5,,14/18 0,778, а при i 14/18 небалансна  ЭДС вновь pacTBT f Величина уравнительного тока зависит от абсолютной величины небалансной ЭДС, выраженной через заданное номинальное напр жение, и индуктивного сопротивлени  рассе ни  этому току.

Пазовое индуктивное сопротивление как часть общего, при заданной геометрии активных частей электрической машины  вл етс  функцией сокращени  шага (ь

Относительный шаг в шаговых делени х со стороны выводов дл  обмотки по предлагаемому изобретению VH а с обратной стороны 0 (рис.1). Разница шагов с обеих сторон обмотки равна единице ( 5 -( ), а осева  длина обмотки (дх tg Ч ) на одно шаговое деление меньше, чем дл  обмотки катушечного исполнени  и дл  известной обмотки. Благодар  прин той разнице ыагов с обеих сторон обмотки несимметрична  обмотка по данному изобретению имеет со стороны обратной выводам две межкатушечные перемычки 7 на каждую полюсно-фазную зону. Длина всех межкатушечных перемычек одинакова, они выполн ютс  однотипными. Кругова  длин одной перемычки составл ет 3 пазовые делени , а двух перемычек - 6 пазовых делений против 12 дл  известной обмотки.

Несимметрична  петлева  об,мотка

с cj, 6 может иметь чередование параллельных ветвей с номерами 1 и 2 Б слое полюсно-фазной зоны в цифровом выражении: 2-2-1-1-1-2 или 4-43-3-3-4 (если параллельные ветви с; номерами 3 и 4). При этом в об зательном пор дке сохран етс  предлагаемый принцип чередовани  параллельных ветвей в слое полюсно-фазной зон в пор дке: перва -перва -втора -втора -втора -перва , а также разница шагов с обеих сторон обмотки, равна  единице.

Предлагаема  обмотка может быть выполнена с любым числом фаз, кратным 3 (т-3,6,Э и т.д.), с любым числом полюсов (,4 и т.д.) двухслойной и однослойной и при различных сокращени х.

В случае двухслойного исполнени  така  обмотка, независимо от значений m и 2р, будет иметь такие же значени  небалансных ЭДС, а также выигрыши по осевой длине обмотки и круговой длине перемычек, как и дл  обмотки по фиг.1. Примером может слу-. житьдвухслойна  несимметрична  пет- лева  обмотка с с (, с т 6, и число пазов при этом . В случае однослойного исполнени , когда по сравнению с двухслойным удваиваетс  число пазов обмотки и расщепл ютс  слои полюсно-фазных зон, несимметрич0 -на  обмотка по предлагаемому принципу обеспечивает такие же выигрыши в конструктивном отношении, как и дл  двухслойной обмотки. Однако, поскольку средние сокращени  шага двухслойной обмотки  вл ютс  промежуточными в р ду всех значений ( однослойной обмотки, то однослойна  обмотка будет дополнительно обеспечивать и другие значени  небалансной

ЭДС. Это позвол ет расширить область поиска оптимального варианта обмотки и самой машины. Например, однослойна  несимметрична  петлева  обмотка с q«6, с т 3 и , 1 12,

при pj p 29/36 , , 805 имеет относительное значение небалансной ЭДС, равное 0,289%.

Использование дл  двухполюсного, трехфазного трубовозбудител  мощностью до 5000 кВА двухслойной несимметричной петлевой обмотки с 6, с и PPJ,P 15/18 позвол ет повысить технико-экономические показатели электрической машины. За счет снижени  по сравнению с известными обмотками осевой длины обмотки и длины межкатушечных перемычек, а также их однотипности, получена экономи  меди и корпусной, изол ции, повышена технологичность обмотки и снижена трудоемкость ее изготовлени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Несимметрична  петлева  обмотка с С. 6, с катушками, стороны которых включены в две параллельные ветви на полюс в каждой фазе, с идентичным расположением пар параллельных ветвей под полюсами, двухслойна  с взаимно-обратньми пор дками чередовани  параллельных ветвей в сло х полюсно-фазной зоны, о т л и ч а юг щ а   с   тем, что, с целью повышени  технико-экономических показателей стороны катушек, в слое соеди-. иены в параллельные ветви в соответствии с р дом 1-1-2-2-2-1, а разница шагов со стороны выводов параллельных ветвей обмотки равна единице , где пор дковый номер числа р да означает пор дковый номер стороны катушки, а значение числа означает номер параллельной ветви, в которую входит соответствующа  сторона