Обмотка статора электрической машины

%ФА о Ъ ;1(й Фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ к двтоескому с(72) В. В. Домбровский, А. А. Дукштау, Г, Б. Пинский и Б. Н. Черныш (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение Электросила им. С. М. Ки- рова(56) 1. Домбровский В. В. и Хуторяцкий Г. М Основы проектирования электрических машин, Л., Энергия, 1974, с. 125 - 131.2. Титов В, В. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция, Л., Энергия, 1967, с. 163 - 164. ЯО 1050047 А(54) (57) 1. ОБМОТКА СТАТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОй МАШИНЫ с воздушным. охлаждением, содержащая стержни,состоящие из изолированных и транспонированыых в пазовой части элементарных проводников с соединенными между собой головками с удаленной изоляцией, разделенными по меньшей мере на две части, отличающаяся тем, что. с целью повышения К 11 Д и эксплуатационной надежности, между указанными частями проводников головок установлен изоляционный барьер.2. Обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что изоляционный барьер выполнен из нагревостойкого материала, преимущественно из прессованного стеклотекстолита, покрытого эпоксидным клеем.1 ОИзобретение относится к эЛектромашиностроению, в частности к обмоткам стато ров стержневого типа.Стержневые обмотки статоров примецяются преим;щественно в крупных электрн ческих машинах, Такие обмотки ло сравне нию с катушечными обладают целым рядоц важных достоинств - - более высокая элек трическая прочность витковой изоляции, более высокая -ехнологичность в произвол стве, меньшие затраты времени и труда лри проведении ремонтаных работ.Вместе с тем в крупных машинах с большими размерами стержией и лри высоких электромагнитных нагрузках проявляется особенно остро недостаток стержневых об моток - значительная неравномерность нагрева элементарных проводников ло высоте стержня. Эта неравномерность обусловлена циркуляционными токами, замыкаю,-, щимися между проводниками одного стерж- няВ пазовой части обмотки, благодарИ траиспозиции элементарных проводников, электродвижущие силы выравнены. Однакд ,в лобовой части обмотки проводники охва тываются различными магнитными потока., мн, поэтому в проводниках индуктируютсяразличные ЭДС. При высокой плотнос:. торцовых потоков, что имеет место в круп .ных машинах, разница а ЭДС проводников ,возрастает. Так как проводники стержня с обоих его концов электрически соединены, то каждый стержень представляет собой систе- му изолированных проводников, замкнутых по обокм концам накоротко. Поэтому при :появлении разницы ЭДС между каждой парой проводников появляются уравнительные токи, называемые циркуляциониыми Эти ;токи вызывают потери в проводниках и со. ответствующие им дополнительные нагревы. Чем больше разность ЗДС проводников, тем ,следовательно, больше потери и нагревы. Так как разность ЭДС проводников возрастает. с увеличением плотности магнитного поля вокруг лобовых частей и высоты стержня, а онн растут с повышением мощности машин, то поэтому проблема эта становится более острой именно в связи с постоянным увеличением единичной мощности машин.Наибольшие потери имеют место в проводниках, блиижайших в лобовой части и ротору. Суммарные потери в этих проводни ках приблизительно в 4 раза выше, чем в средней части по высоте стерж ня. П оэтому, хотя средний перегрев обмотки может быть и вполне приемлемым, но местные нагревыу узкой грани лобовых частей стержней со стороны ротора могут оказаться выше допустимых. Это обстоятельство было подтверждено экспериментально на многих типах машин.. Известна обмотка статора электрическоймашины, в которой с целью снижения потерь от циркуляцнонных токов и исключениИ 3 иестных перегревов элементарные провод: 0047 ники .ержней транслонированы в лобово 1, .части 11).Однако транслозиция в лобовых частязобмотки дает эффект для петлевого тилй, обмотки, используемого в турбогенераторах.Для волнового типа обмотки, когла лобовые части одного стержня. находятся под полю.сами разной полярности, характер сложения векторов ЭДС в лобовых частях проводников сложнее, и результнарующий эффект этого 10 способа транслозиции менее полный,Кроме тоготехнологически такая транслозицня мс,к:-т бьйь осуществлена только в обмотках с очень длинными лобовыми частямн, когда для осуществления изгиба проводников и пере:олз и в другой ряд достаточно места.В турбогенераторах большой мощностиэто решение реализовано я полностью своя оправдало, В других же машинах эта транс- позиция,. как правило, невыполнима,Наиболее близкой к изобретению является обмотка статора электрической машинь 1воздушным охлаждением, содержащая;тержии, состоящие из изолированных и3гранспонированных в пазовой части элементарных проводников с соединеннымн меж 5 ду собой головками с удаленной изоляцией,разделенными ло меньшей мере ня две части.В описанной обмотке концевая частьстержня охватывается двумя хомутиками, в, каждый из которых вставлена половина элементарных проводников стержня, и пайка производится раздельно ло полустержням.Это сделано с целью уменьшения объема пайки, так как для стержней с весьма большим числом проводников затруднительно, прогреть до высокой температуры пайки се.ребром (800 в 9 С) значительный объев меди, не повредив при этом корпусную изоляцию и обеспечив одновременно качественную пайку по всему периметру. Изоляция элементарных проводников в пределах го= 40 ловки полностью удаляется и поэтому дажепри сохранении технологического зазора между хомутиками полустержней электри- чески оии соединены по обе стороны пайки. в хомутиках 2.1Недостатком известной обмотки являет ся наличие значительных местных нагревовв обмотке статора и потерь от циркуляцион.ных токов между элементарными проводниками.Целью изобретений является повышение 10КПД машины, а также повышение долговечности изоляции и уровня электромагнитног Использования машины путем снижения местных нагревов проводников.Поставленная цель достигается тем, чув обмоткестатора электрической машины своздушным охлаждением, содержащей стер.жни, состоящие из изолированных и транспонированных в пазовой части элементар эых проводников с соединенными между со1050047 3бой головками с удаленной изоляцией, раз .деленными по меньшей мере на лве части межлу указанными частями проводников го ловок установлен изоляционный барьер.1 ри этом изоляционный барьер выполнен нз нагревостойкого материала, преимущественно из прессованного стеклотекстолита покрытого перед установкой эйоксилным клеем.Связь положительного эффекта, получае мого при использовании изобретения, с со . 1 О Вокупностью новых признаков обеспечива ется введением изоляционных барьеров в го ловках стержней, разделяющих стержен электрически на части, что ведет к умень , :шению разницы ЭДС между спаяными меж ду собой в головках проводниками и, еле ловательно, циркуляционных токов внутри стержней. Таким образом, эти изоляционные барьеры разделяют элементарные про водники на группы, ЭДС которых ближе по величине друг к другу. Качественно кар. тина распределения. цнркуляционных токов в стержнях нВ меняется,меняется только количественно - меньшая разность ЭДС ведет к меньшим по величине токам между проводниками, следовательно, к меньшиМ добавочным потерям и местным нагревам. 25 проводников.На фйг 1 показана конструкция соедине. ния головок стержней; на фиг, 2 графичес", ки показано расчетное распределение потерь в провогниках по высоте стержня, в сечении по лобовой части обмотки.ЗОСтержень .обмотки статора, состоящйй из изолированных и транспонированных в . пазовой части элементарных проводйиков ., разбит по высоте стержня в головке на две или больше частей, каждая из которых посредством хомутика 2 или заменяющей его З детали и с помощью пайки электрически соединена только с соответствующей частью : другого стержня в соответствии со схемой :соедйнений. Эти части одного стержня имеют общую корпусную изоляцию 3, но элЫ ,"грически другс другом контакта не имеют,Достигается это установкой дополнитель.Ной изоляции 4 между частями стержией вМоне головок. 4Эта изоляция может быть выполнена излюбого материала нафевостойкости требуемого класса, так как напряжение между.частями стержня невелико. Для изоляцииможет быть использован, например, пресованный стеклотекстолит, покрытый перел ус-,тановкой эпоксидным клеем, и имеющийГ-образную форму,На фиг. 2 кривая А показывает расчетное распределение суммарных потерь в основных проводниках от вихревых и циркуляционных токов для гидрогеиератора мощНостью 335 Мвт с типовой конструкциейстержней обмотки статора по высоте стерж.Ья, в сечении по лобовой части обмотки;Кривая А показывает, что потери в проводниках, ближайших кротору, в 4 раза,выше, чем в средней части по высоте стержня.На фиг. 2 кривые Б и В показывают, какменяется распределение потерь по элемен,тарным проводникам при искусственном.разделении стержня по высоте соответственно на 2 и 3 части. Применительно к выбранному в качестве примера гидрогенераторуместные потери удается снизить в 2 разапри раздвоении головок стержней и в 2,5 раза при делении головок на 3 части. Прйэтом достигается и весьма ощутимая равно-..мерность в распределении потерь по сечениИстержней.Технико-экономический эффект изобре,тения заключается в том, что предлагаемоетехническое решение дает технологически:простое, универсальное по области возмож-.ного использования,. эффективное средствоснижения местных потерь и нагревов в стер,жнях обмотки статора, Решениие обеспечивает более высокую надежность, долговеч-.ность изоляции и повышается КПД машины,не требуется также искусственно снижатуровень электромагнитного использованиямашины из-за опасности высоких местныхнагревов, которые в настоящее время лимитируют уровень электромагнитных нагрузокИзобретение может найти применение Ф.050047 1,а 075 Соста ор Техред Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж -филиал ППП Патент, твенного комитетретений и откры35, Рву шская нг Ужгород ул дактор А. Шандказ 8447/53 тель Л. Карце