SU773839A1

SU773839A1 - Asymmetric multi-phase lap winding

Info

Publication number: SU773839A1
Application number: SU792745545A
Authority: SU
Inventors: Георгий Григорьевич Левченко; Василий Александрович Яковенко; Юрий Васильевич Зозулин; Иван Яковлевич Черемисов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7376
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1980-10-23

Description

(54) НЕСИ -и-1ЕТРИЧНЛЯ МНОГОФАЗНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ОБМОТКА(54) WRECKING-AND-1ETRICHNLYA MULTI-PHASE LOOPING

1one

Изобретение относ тс к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статорах многофазных электрических машин переменного тока, например синхронных турбовозбудите-. .лей и асинхронных двигателей.The invention relates to the windings of electrical machines and can be used in the stators of multiphase AC electrical machines, for example, synchronous turbo-exciters. .lay and asynchronous motors.

Известны несимметричные мноз-офазные петлевые обмотки с ( 6 l . Такие обмотки имеют применение в турбогенераторах и электродвигател х, когда требуетс улучигить характеристики машин с косвенным охлаждениом за счет снижени напр жени либо использовать часть обмотки при пуске. Несимметри t этих обмоток выражаетс в том, что в кахшой фазе ЭДС параллельных ветвей не равны между собой . Известные обмотки имеют повышенное значение разницы ЭДС параллельных ветвей, вызывающей дополнительный нагрев обмотки, и, как правило , усложненную конструкцию соединений в зоне лобовых частей.Asymmetric mono-phase loop windings are known with (6 l. Such windings are used in turbo generators and electric motors when it is necessary to improve the characteristics of machines with indirect cooling by reducing voltage or using part of the winding during start-up. The asymmetry t of these windings is expressed in that in the kahsh phase, the emf of the parallel branches is not equal to each other. Known windings have an increased value of the difference in the emf of parallel branches, which causes additional heating of the winding, and, as a rule, complicated cons the friction of connections in the area of the frontal parts.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату вл етс обмотка, выполненна трехфазной () двухслойной (Sn 2) петлевой 2 . Число полюсов , число пазов , число пазов на полюс и фазу J.6, число параллельных ветвей в каждой фазе а -3. Обмотка катушечного типа, имеет посто нный шаг намотки, т.е. чередование параллельных ветвей в верхнем и никнем слое пользе но-фа зной зоны одинлковые. Чередование параллельных ветвей с HOMepajMH 1,2 и 3 выполнено в олной пслюсно-фазной зоне в пор дке 1-2-11-2-1 , в другой -3-2-3-3-2-3. Обмот 0 ка получена синфазной, т.е. результиру1О цие векторы параллельных ветвей различаютс только по модулю, максимальное значение небаланспой ЭДС по отношению к средней составл ет The closest in technical essence and the achieved result is a winding made of a three-phase () two-layer (Sn 2) loop 2. The number of poles, the number of grooves, the number of grooves per pole and phase J.6, the number of parallel branches in each phase is a -3. The coil winding has a constant winding pitch, i.e. alternation of parallel branches in the upper and nickel layers of the single-phase one-phase zone. The alternation of parallel branches with HOMepajMH 1,2 and 3 is carried out in the olus pseudo-phase zone in the order of 1-2-11-2-1, in the other -3-2-3-3-2-3. Winding 0 ka obtained in phase, i.e. the resultant vectors of parallel branches differ only in absolute value; the maximum value of the unbalanced emf with respect to the average is

15 1,023%. Шаг обмотки с обеих сторон машины одинаковый диаметральный. Число nepeNTbweK в лобовой части - дев ть на каждую фазу, из которых восемь вл ютс межкатушечными, а одна межпо20 люсной.15 1.023%. The winding pitch on both sides of the machine is the same diametrical. The number of nepeNTbweK in the frontal part is nine for each phase, of which eight are inter-ball and one is interpole.

Недостатке известной несимметричной обмотки вл етс значительный процент максимальной небалансной ЭДС The disadvantage of the asymmetric winding is a significant percentage of the maximum unbalanced EMF.

25 за счет заданного пор дка чередовани параллельных ветвей в по.пюсно-фазных зонах. Это снижает техникоэкономические показатели электрической машины с такой обмоткой, а в р 30 -де случаев ограничивает возможность использовани ее, в частности, в ст торах турбовозбудителей. Цель изобретени - повышение технико-экономических показателей.электрической машины путем снижени максимального значени небалансной ЭДС параллельных ветвей. Указанна цель достигаетс тем, что дл известной нecим leтpичнoй мно гофазной петлевой обмотки с «,6, с трем параллельными ветв ми на па ру полюсов с посто нным шагом намотки , с одинаковыми или разными ша гами обмотки с обеих сторон машины дл каждой пары полюсов чередование параллельных ветвей с номерами 1,2 и 3. выполнено в одной полюсно-фазной зоне в пор дке 1-2-1-1-3-1, а в другой -3-2-3-2-3-2. На фиг. 1 изображена схема расположени трех параллельных ветвей несимметричной обмотки с сз. б под двум полюсами, на фиг. 2 - лучева звезда пазовых векторов ЭДС,параллельных ветвей обмоткл по фиг. 1 В качестве примера рассмотрена несимметрична трехфазна двухслойна обмотка стержневого типа дл дву полюсного турбовозбудител . Число пазов обмотки , число параллель ных ветвей в каждой фазе под парой полюсов N и S СЛ 3, число пазов на полюс и фазу а 6. На фиг. 1 и 2 показаны параллельные ветви с номера ми 1,2 и 3 только дл фазы А, две другие выполнены аналогично, располага сь на статоре турбовозбудител со сдвигом в 120 и 240 эл.град. Нача ла фаз обозначены по параллельным ве в м индексами Hi, И 2 и Н 3, концы соответственно, К 1, К 2, К 3 (фиг. Обмотка имеет две полюсно-фазные зоны Л- и , кажда из которых состоит из двух слоев. Стороны катуики 4 образуют верхние слои А .в и А-В, а стороны катушек 5 - нижние слои А- н и А-II. Обмотка имеет посто нный шаг намотки, т.е. чередование параллельных ветвей на верхнем и нижнем слое полюсно-фазной зоны одинаковое, В полюсно-фазной зоне А- паралле ные ветви с номерами 1,2,3 располо .-хены в пор дке 1-2-1-1-3-1, а в полюсно-фазной зоне А- - в пор дке 3-2 -3-2-3-2. Такое расположение параллельных ветвей обеспечивает получение- несинфазной несимметричной обмотки . Результирующие векторы ЭДС п раллельных ветвей, полученные сумми рованием пазовых векторов ЭДС соответствующих параллельных ветвей, име ют сдвиг по углу и неравенство модулей . -Относительное значение модулей результирующих векторов ЭДС параллельных ветвей, посто нное прш любом значении сокращени шага р , составл ет: ветвь 1-0,9949, о.е., giBTBb 2-1,00256, ветвь 3-1,00256 .Уг сдвига между результирующими векторами ЭДС ветви 2 и средней ЭДС равен 7 3. Такой же угол сдвига между ветвью 3 и средней ЭДС, но с обратным знаком. Максимальное значение небалансной ЭДС ветви по отношению к средней ЭДС составило 0,512%, т.е.в два раза меньше, чем дл известной несимметричной обмотки. Величина уравнительного тока во многом зависит от индуктивного сопротивлени пазового рассе ни , которое св зано с сокращением шага обмотки /3 и геометрической активных частей электрической машины . Шаг обмотки со стороны выводов в данном примере выполнен на два пазовые делени меньше, чем с обратной стороны. Число перемычек в лобовой части обмотки составило 3 на каждую фазу, что в четыре раза меньше, чем дл известной обмотки/ Такой вариант исполнени обмотки вл етс самым оптимальным , обеспечивающим получение наибольшего технико-экономического эффекта дополнительно за счет конструктивного исполнени . Другие варианты исполнени обмотки с иной, чем дл обмотки по фиг. 1, разницей шагов с обеих сторон машины, имеющие такое же относительное максимальное ,,значение небалансной ЭДС ветви (О , 512%) уступает оптимальному варианту в конструктивном отношении. Сохран заданный пор док чередовани параллельных ветвей в полюсно-фазных зонах: 1 2-1-1-3-1 и 3-2-3-2-3-2, обмотку по фиг. 1 можно, в частности, выполнить с одинаковым диаметральным шагом с обеих сторон машины как дл известной обмотки. Однако в этом случае дл обмотки потребуетс не три, как дл оптимального варианта, а двенадцать перемычек в зоне лобовых частей , что сохран ет за ней преимущество в повышении технико-экономических показателей (по сравнению с известными решени ми) только в части небалансных ЭДС. Номера параллельных ветвей 1,2 и 3, указанные в пор дках чередовани параллельных ветвей в полюсно-фазных зонах, следует рассматривать, как пор дковые числа, т.е. перва , втора и треть параллельные ветви. Поэтому предлагаемый, принцип выполнени обмотки включает любые пор дки чередовани параллельных ветвей в цифро. вых выражени х,отвечающие пор дку параллельных ветвей: йерва -втора -перва -перва -треть - перва и треть -втора -треть -втора -треть -втора .К ним относ тс такие пор дки чередовани параллельных ветвей в двух полюснофазных зонах: 2-1-2-2-3-2 и 3-1-3-1-3-1 3-2-3-3-1-3 и 1-1-1-2-1-2 1-3-1-1-2-1 и 2-3-2-3-2-3 и др.25 due to a predetermined order of alternation of parallel branches in alternating-phase zones. This reduces the technical and economic indicators of an electric machine with such a winding, and in 30 to 20 cases it limits the possibility of using it, in particular, in stator turbo exciters. The purpose of the invention is to improve the technical and economic performance of an electric machine by reducing the maximum value of the unbalanced EMF of parallel branches. This goal is achieved by the fact that for a well-known inherent electric multi-phase loop winding with 6, 6, with three parallel branches on a pair of poles with a constant winding pitch, with identical or different winding steps on both sides of the machine for each pair of poles alternating parallel branches with numbers 1,2 and 3. performed in one pole-phase zone in the order of 1-2-1-1-3-1, and in the other -3-2-3-2-3-2. FIG. Figure 1 shows the layout of three parallel branches of an asymmetrical winding with a Sz. b under two poles, in fig. 2 - ray star of the EMF groove vectors, parallel winding branches of FIG. 1 As an example, an asymmetrical three-phase core-type two-layer winding for a two-pole turbo-exciter is considered. The number of winding slots, the number of parallel branches in each phase under a pair of poles N and S SL 3, the number of slots per pole and phase a 6. In FIG. Figures 1 and 2 show parallel branches with numbers 1, 2 and 3 only for phase A, the other two are made similarly, located on the stator of a turbo exciter with a shift of 120 and 240 al. The beginning of the phases is denoted by the parallel vectors in the subscripts Hi, I 2 and H 3, the ends, respectively, K 1, K 2, K 3 (Fig. Winding has two pole-phase zones L- and each of which consists of two layers The sides of katuiki 4 form the upper layers A .b and AB, and the sides of the coils 5 form the lower layers An and A-II. The winding has a constant winding pitch, i.e. the alternation of parallel branches on the upper and lower layer is polar -phase zone is the same, In the polar-phase zone A, the parallel branches with numbers 1,2,3 are located in the order of 1-2-1-1-3-1, and in the polar-phase zone A-- in the order of 3-2 -3-2-3-2. So The arrangement of parallel branches provides for obtaining an asynchronous asymmetric winding.The resulting EMF vectors of parallel branches, obtained by summing the slot EMF vectors of the corresponding parallel branches, have an angle shift and an inequality of the modules. Any value of the pitch reduction p is: branch 1-0.9949, pu, giBTBb 2-1,00256, branch 3-1,00256. The angular shift between the resultant EMF vectors of the branch 2 and the average emf is 7 3. Such the same shift angle between branch 3 and the average emf, but with the opposite sign. The maximum value of the unbalanced EMF of the branch in relation to the average EMF was 0.512%, i.e. two times less than for the known asymmetric winding. The magnitude of the equalizing current largely depends on the inductive resistance of the groove scattering, which is associated with the reduction of the winding pitch / 3 and the geometric active parts of the electric machine. The pitch of the winding on the side of the terminals in this example is made in two groove divisions less than on the reverse side. The number of jumpers in the frontal part of the winding was 3 per phase, which is four times less than for the known winding / Such an embodiment of the winding is the most optimal, ensuring the greatest technical and economic effect, additionally due to the design. Other embodiments of the winding are different from those for the winding of FIG. 1, by the difference of steps on both sides of the machine, having the same relative maximum ,, value of the unbalanced EMF of the branch (O, 512%) is inferior to the optimal variant in a constructive relation. Retain the specified order of alternation of parallel branches in the pole-phase zones: 1 2-1-1-3-1 and 3-2-3-2-3-2, the winding of FIG. 1, in particular, can be performed with the same diametral pitch on both sides of the machine as for a known winding. However, in this case, the winding will require not three, as for the optimal variant, but twelve jumpers in the zone of the frontal parts, which retains its advantage in improving the technical and economic indicators (compared to the known solutions) only in terms of unbalanced EMF. The numbers of parallel branches 1,2 and 3, indicated in the order of alternation of parallel branches in the pole-phase zones, should be considered as order numbers, i.e. first, second and third parallel branches. Therefore, the proposed principle of winding includes any order of alternation of parallel branches in digital. The following expressions correspond to the order of parallel branches: Nerva-second-first-first-three - first and third-second-three-second - third - second. These include such orders of alternation of parallel branches in two pole-phase zones: 2 -1-2-2-3-2 and 3-1-3-1-3-1 3-2-3-3-1-3 and 1-1-1-2-1-2 1-3-1 -1-2-1 and 2-3-2-3-2-3 and others.

Предлагаема обмотка может быть в полнёна с люОым -телом фаз, кратным 3 (,9 и т.д.), с любым числом полюсов (,4 и т.д.), однослойной и двуслойной, а- также с любым сокраще ,нием шага /i . Например, несимметричную двухслойную петлевую обмотку с 6 можно вьтолнить с m 6 и .The proposed winding can be filled with any phase body, a multiple of 3 (, 9, etc.), with any number of poles (, 4, etc.), single-layer and two-layer, and also with any contraction, steps / i. For example, an asymmetrical double-layer loop winding with 6 can be executed with m 6 and.

число пазов при этом . Величины небалансных ЭДС остаютс при этом неизменными, число перемычек в л&бозой части обмотки будет зависеть от прин той разницы шагов с обеих сторон машины (и оптимальным при разнице шагов -2), а уравнительный ток от номинального напр жени и геометрии статора.the number of grooves at the same time. The values of unbalanced EMF remain unchanged, the number of jumpers in the l & wound part of the winding will depend on the received pitch difference on both sides of the machine (and optimal at a pitch difference of -2), and the balancing current on the nominal voltage and stator geometry.

Применение предлагаемой двухслойной обмотки с и f, 15/18 дл двухполюсного трехфазного турбодви .гател мощностью пор дка 4 000 кВА позвол ет в значительной степени повысить технико-экономические показатели машины.The use of the proposed two-layer winding with and f, 15/18 for a bipolar three-phase turbo drive with a capacity of about 4,000 kVA allows a significant increase in the technical and economic performance of the machine.

Claims

1. The UK patent 1099622, cl. H 2 A, 1968.

2. The patent of Germany 1638350. cl. H 02 p 1/00, 1972.