Несимметричная петлевая обмотка

ечв,Ювеи 1 иф те 1,)тв;ескина 1 Ю МФ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 04. 04. 79 (21) 2745017/24-07с присоединением заявки Нов(51)М. Кл.з Н 02 К 3/28 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) НЕСИМИЕТРИЧНАЯ ПЕТЛЕВАЯ ОБМОТКА Изобретение относится к обмоткам электрических машин и может быть использовано в статорах машин переменного тока, например турбовозбудителей и асинхронных двигателей. 5Известны несимметричные обмотки с с): б, применяющиеся при необходимости получить электрическую машину с уменьшенным значением напряжения или объема тока в пазу и повысить ее 1 О технико-экономические показатели, а также в случае использования части обмотки при пуске 11Несимметрия обмотки заключается в неравенстве ЭДС параллельных ветвей 15 фазы. Кроме рабочих токов, из-за не- баланса ЭДС параллельных ветвей по обмотке циркулируют уравнительные токи. Получение несимметричной обмотки с малыми значениями небалансных 20 ЭДС вызывает, как правило, усложнение конструкции за счет дополнительных перемычек в зоне лобовых частей. Известные несимметричные обмотки имеют повышенные значения небалансиро ванных ЭДС, либо усложненную конструкцию, либо повышенный расход про.водникового материала и изоляции, что снижает технико-экономические показатели электрической машины и в неко торых случаях лишает возможности их практического использования.Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому результату является обмотка, характеризующаяся следующими признаками: многофазная, с двумя параллельными ветвями на полюс в каждой фазе - с)/2 =2, одно- и многослойная, двух- и многополюсная, 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 к.21. В частности, известная двухслойная петлевая обмотка с п)=3, 2 р=2, О =4 и=б выполняется с числом пазов 2=3 б. Обмотка имеет две по люснофазные зоны, каждая из которых состоит из верхнего и нижнего слоев.Чередование двух параллельных ветвей (1 и 2) в едином ряду обеих сторон катушек (слоев) полюсно-фазной зоны выполнено последовательно четверками: первая-вторая-вторая-первая, т.е. в цифровом выражении:Верхний плюс нижний слои полюсноФазной зоны (ПФЗ) 1-2-2-1 - 1-2-2-1 1-2-2-1.раздельном рассмотрении порядк я чередонания двух параллельных ветвей н неохнем и нижнем слоях выявляется взаимно-обратный порядок чередо.;ания относительно оси полюса.Чередонание двух параллельных ветвей в слое для известной обмотки выполняется, таким образом, н порядке: первая-вторая-вторая-первая- первая- вторая.Такой известный порядок чередования параллельных ветвей н слоях полюсно-фазных эон обеспечивает получение несимметричной синфаэной обмотки с незначительным небалансом ЭДС ветвей, Относительное значение небалансной ЭДС при )3 =15/18 составляет 0,716%.Оценка осевой длины лобоных частей обмотки, как части длины всейосевой длины обмотки, производитсясраннением ее с осевой длиной лобовых частей обмотки при условии катушечного ее исполнения, когда шаги собеих сторон обмотки катушечные иодинаковые, Разница между шагом обмотки и катушечным шагом определяетвеличину относительного шага обмоткив шаговых делениях. Осевая длина обмотки увеличивается, если знак относительного шага плюс, и уменьшается,если знак относительного шага минус,Знак суммы относительных шагов с обеих сторон обмотки выражает увеличение или снижение осевой длины лобовых частей обмотки и общей осевойдлины обмотки по сравнению с катушечной обмоткойРазница относительныхшагов с обеих сторон обмотки выражаетгеометрическую разницу шагов обмоткис обеих сторон обмотки.Для известной несимметричной петлевой обмотки принят относительный 4 Ошаг со стороны выводов в шаговых значениях=-2, а с обратной стороны "+2. Осевая длина обмотки оди аковая с обмоткой катушечного исполЬнения (= ч= +2-2=0) . "аэницав ншагов с обеих сторон обмотки л =+2+2=4. Благодаря принятойв нразнице шагов известная обмотка имеет со стороны обратной выводам двемежкатушечные перемычки на полюснофазовую зону. Выраженная в пазовыхделениях круговая длина этих перемычек составляет число пять и семь, Суммарная круговая длина двух межкатушечных перемычек -12,55Недостатки обмотки - разнотипностьмежкатушечных перемычек, их большаякруговая длина, а также то, что обмотка не дает выигрыша в части сокращения осевой длины ее по сраннеНню с катушечной обмоткой. 60Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей засчет однотипности межкатушечных переМычек, снижения их круговой длины исокращения осевой длины обмотки. о 5 Указанная цель достигается тем,что для известной несимметричной петленой обмотки с с =6, с двумя параллельными .етвями на полюс в каждойфазе с идентичным расположением параллельных ветвей под полюсами, с взаимно-обратными порядками чередованияпараллельных ветвей в слоях полюснофазной эоны, чередонание двух параллельных нетвей в слое выполнено в порядке: первая-первая-нторая-нтораявторая-первая, .а разница шагов с обеих сторон обмотки равна единице.На фиг. 1 изображена схема расположения двух параллельных ветвей несимметричной обмотки с ), =б под полюсом, на фиг. 2 - лучевая звезда пазовых векторов ЭДС четырех параллельных ветвей под парой полюсов.В качестве примера рассмотрена несимметричная трехфаэная двухслойнаяпетленая обмотка стержневого типадля двухполюсного турбовоэбудителя.Число пазов обмотки 2=36, число пазов на полюс и фазу = б, число параллельных ветвей в каждой фазе 9 =4,На фиг. 1 и 2 показаны параллельныеветви с номерами 1,2,3 и 4 только дляфазы А, две другие выполнены аналогично, располагаясь на статоре турбовозбудителя со сдвигом в 120 и 240 электрических (и геометрических) градусов.На фиг. 1 показаны параллельные ветви с номерами 1 и 2, располагаемыепод полюсом М и образуемые полюснофаэную зону А , которая состоит издвух слоев. Стержни 5 образуют верхннй слой А , а стержни б - нижнийслой А . Чередование параллельных ветнвей с номерами 1 и 2 в слое А н цифровом выражении имеет вид: 1-1-2-2-2-1Выраженный порядковыми числами такойряд имеет вид; первая-первая-вторая- вторая-вторая-первая. Чередование параллельных ветвей в цифровом выражении в слое А имеет обратный вид:1-2-2-2-1-1, т.е. в двух слоях порядок чередования параллельных ветвейвзаимно-обратный, Начала полуфазы АобозначенЫ для параллельных ветнЕЙ с номерами 1 и 2 индексами Н 1 и Н 2, концы - соответственно К 1 и К 2Параллельные ветви с номерами 3и 4, расположенные под другим полюсом и образуемые вторую полюсно-фазную зону со слоями А" и А" имеют иденв п тичное построение (фиг.2),В слое Ав чередование параллельных ветвей выполнено н порядке 3-3-1-4-4-3, в слой А -н обратном порядке 3 н4,-4-4-3-3. Указанный порядок чередования 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 также15 35 40 Формула изобретения 45 ветвь 3 и 4) разные модули и не име. ют сдвига по углу между собой. При среднем сокращении шага Ц = 15/18=с =0,833 относительное значение небалансной ЭДС, которое для обеих параллельных ветвей полюса одинаконо, составляет 0,716 - такое же как и для известной обмотки.При значениях р )15/18 величина небалансной ЭДС возрастает, минимальное значение небалансной ЭДС (0,15) имеет место при р, =14/18=0,778, а при р 14/18 небалансная ЭДС вновьмрастет. Величина уравнительного тока зависит от абсолютной величины небалансной ЭДС, выраженной через заданное номинальное напряжение, и индуктивного сопротивления рассеяния этому току.Пазовое индуктивное сопротивление как часть общего, при заданной геометрии активных частей электрической машины является функциеи сокращения шага .Отйосительный шаг в щаговых делениях со стороны выводов для обмотки по предлагаемому изобретению н =-1, а с обратной стороны 3 -- 0 (рис.1). Разница шагов с обеих сторон обмотки равна единице (Ь =3 - , =0+1=1), а осевая длина обмоткй (Ьз = Мн в , =0-1=-1) на одно шаговое деление меньше, чем для обмотки катушечного исполнения и для известной обмотки, Благодаря принятой разнице шагов с обеих сторон обмотки несимметричная обмотка по данному изобретению имеет со стороны обратной выводам две межкатушечные перемычки 7 на каждую полюсно-глазную зону, Длина всех межкатушечных перемычек одинакова, они выполняются однотипными. Круговая длина одной перемычки составляет 3 пазовые деления, а двух перемычек - б пазовых делений против 12 для известной обмотки.Несимметричная петленая обмотка с с =б может иметь чередование параллельных ветвей с номерами 1 и 2 н слое полюсно-фазной зоны в цифровом выражении; 2-2-"-1-1-2 или 4-4- 3-3-3-4 (если параллельные ветви с. номерами 3 и 4). При этом в обязательном порядке сохраняется прецлагаемый принцип чередования параллельных ветвей в слое полюсно-фазной эоны в порядке: первая-перная-вторая-вторая-вторая-первая, а также разницашагов с обеих сторон обмотки, равнаяединице. Предлагаемая обмотка может быть выполнена с любым числом фаз, кратным 3 (п,6,9 и т.д.), с любым числом полюсов (2 р=2,4 и т.д.) двухслой ной и однослойной и при различных сокращениях.В случае днухслойного исполнения такая обмотка, независимо от значений п и 2 р, будет иметь такие же значения небалансных ЭДС, а также выигрыши по осевой длине обмотки и круговой длине перемычек, как и для обмотки по фиг.1. Примером может слу-.житьднухслойная несимметричная петлевая обмотка с с =6, с п=б, и 2 р=4;число пазов при этом 2=144. В случаеоднОслойного исполнения, когда посравнению с двухслойным удваиваетсячисло пазов обмотки и расщепляютсяслои полюсно-фазных зон, несимметричная обмотка по предлагаемому принципуобеспечивает такие же выигрыши в конструктивном отношении, как и длядвухслойной обмотки. Однако, поскольку средние сокращения шага двухслойной обмотки являются промежуточными в ряду всех значений й односослойной обмотки, то однослойная обмотка будет дополнительно обеспечивать и другие значения небаланснойЭДС. Это позволяет расширить областьпоиска оптимального варианта обмотки и самой машины. Например, однослойная несимметричная петлевая обмотка с цб, с п=3 и 2 р=2, 2=72,при 5 =29/Зб=Мф 3=0,805 имеет относительйое значение небалансной ЭДС,равное 0,289,Использование для двухполюсного трехфазного трубонозбудителя мощностью до 5000 кВА двухслойной несимметричной петлевой обмотки с ,=6, с 2=36 ир =15/18 позволяет повысить технико-экономические показатели электрической машины, За счет снижения по сравнению с известными обмотками осевой длины обмотки и длины межкатушечных перемычек, а также их однотипности, получена зкономия меди и корпусной изоляции, повышена технологичность обмотки и снижена трудоемкость ее изготовления. Несимметричная петлевая обмотка с с =6, с катушками, стороны которых включены и две параллельные ветви на полюс в каждой фазе, с идентичным расположением пар параллельных ветвей под полюсами, двухслойная с взаимно-обратили порядками чередования параллельных ветвей в слоях полюсно-фазной зоны, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей стороны катушек, в слое соединены в параллельные ветви в соответствии с рядом 1-1-2-2-2-1, а разница шагов со стороны выводов параллельных ветвей обмотки равна единице, где порядковый номер числа ряда означает порядковый номер стороны катушки, а значение числа означает номер параллельной ветви, в которую входит соответствующая сторона ка773838 7525/75писное ВНИИПИ ЗакТираж 783 тушки, с -число катушек на полюс ифазу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США Р 3015562,кл. 171-206, 1935.2. Авторское свидетельствоМ 587562, кл. Н 02 К 3/28, 1976.дФ Филиал ППП"Патент",г,ужгород,ул.Проектн