Статор электрической машины переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(5 И,Н 02 К 1/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧИРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) Г.Г.Счастливый, А.И.Титко, А,А.Бабяк, И.А.Кади-Оглы, А.В.Шапиро, В.П.Чернявский и И.А.Птакул (71) Институт электродинамики АН УССР(56) 1Титов В.В. и др. Турбогенераторы. фЭнергия Л., 1967, с,102- 103, 118-121.2, Постников И.М. и др. Электромагнитные и тепловые процессы в концевых частях мощных турбогенераторов. Киев, Наукова думка, 1971, с.28, рис.19. ЯО 1 5965 А(54) (57) 1. СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙМА)ПИНь) ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий выполненный иэ пакетов шихтованный сердечник, в крайних листахкоторого выполнены шлицы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюувеличения нагруэочной способностии повышения надежности работы, осишлицов отдельных листов смещеныдруг относительно друга в тангенциальном направлении.1065965 2. Статор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что смещены одна относительно другой оси шлицов соседних листов сердечника или их групп. 3. Статор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что листы сердечника выполнены с равным числом шлицов и оси шлицов соседних пакетОв листов сердечника или их групп смещены одна относительно другой. 1Изобретение относится к электрическим машинам переменного тока, вчастности к мощным турбо- и гидрогенераторам, характеризующимся значительными электромагнитными и тепловыми нагрузками торцовых элементовстатора.Известен статор электрической машины переменного тока, содержащийшихтованный сердечник (магнитопровод) с обмоткой 1,Листы железа концевой части шихтованного сердечника статора конструктивно не отличаются от остальныхлистов. При увеличении мощности машин концевая часть сердечника имеетнедопустимо повышенный нагрев,обусловленный аксиальным магнитным потоком обмоток машин.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является статор электрической машиныпеременного тока, содержащий шихто"ванный сердечник с обмоткой, вкрайних листах железа которого выполнены шлицы. Такое конструктивноеисполнение крайних листов уменьшает наводимые вихревые токи и потерии существенно снижает их нагрев 2 3,Однако в связи с тем, что осишлицов в каждом листе железа сер 30дечника .совпадают, магнитный потокобмоток в зоне шлицов не только отражается вследствие наведения вихревых токов, но и увеличивается.Поэтому температура листов железа, З 5которые выполнены без шлицев и которые расположены непосредственноза листами железа со шлицами, возрастает и чем выше мощность машины, тем больше степень этого возрастания, так как увеличиваются приэтом вихревые токи в листах. В результате уменьшается нагрузочнаяспособность и снижается надежностьработы электрической машины. 4, Статор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пакеты листов сердечника имеют различное число шлицов и оси шлицов соседних пакетов или их групп смещены одна относительно другой5. Статор по пп.1 и 4, о т л и ч а ю щ и, й с я тем, что число шлицов последующих пакетов листов сердечника или их групп, начиная с крайних, уменьшается, а оси шлицов соседних пакетов или их групп смещены одна относительно другой. 1Цель изобретения - увеличениенагрузочной способности и повышение надежности работы электрических машин путем снижения нагрева крайних листов сердечника статора.Пбставленная цель достигаетсятем, что в статоре электрическоймашины переменного тока, содержащем выполненный из пакетов шихтованный сердечник, в крайних листах которого выполнены шлицы осишлицов отдельных листов смещеныодна относительно другой в тангенциальном направлении.Оси шпицов соседних листов сердечника или их групп также могутбыть смещены одна относительно другой.Листы сердечника могут быть выполнены с равным числом шлицов, иоси шлицов соседних пакетов листовсердечника или их групп смещеныодна относительно другой,Пакеты листов сердечника могутиметь различное число шлицов, и осишлицов соседних пакетов или ихгрупп могут быть смещены одна относительно другой.В сверхмощных электрических машинах количество шлицов на одинзубец крайних листов может бытьпредусмотрено два и больше, и тогдашлицы прорезаются таким образом,что их число в каждом последующемпакете, начиная с крайнего, уменьшается, а оси шлицов соседних пакетов или их групп смещены одна относительно другой.Укаэанная конструкция статораэлектрической машины переменноготока более надежна, а ее нагрузочная способность увеличивается посравнению с конструкцией, выбранной за прототип, вследствие уменьшения нагрева листов железа, рас 106596510 50 положенных непосредственно за крайними листами сердечника статора, выполненными со шлицами, так как шлицы со смещенными осями устраняют эффект локального усиления магнитного потока в зоне шлицов по 5 всей глубине их выполнения и обеспечивают равномерное отражение магнитного потока по ширине зубца листа железаНа фиг.1 изображена торцовая часть статора электрической машины переменного тока; на фиг.2 -5 .варианты выполнения шлицов в крайних листах железа сердечника со смещенными одна относительно другой осями.Статор электрической машины содержит шихтованный сердечник 1 с обмоткой 2 (Фиг.1), в крайних листах 3 железа которого выполнены шлицы 4. Остальные листы 5 выполнены без шлицов. Шлицы 4 выполнены таким образом, что оси двух соседних листов или их групп смещены одна относительно другой в тангенциаяьном направлении (фиг.2). Шлицы заполняют изолирующим материалом. Для заполнения может быть применена эпоксидная смола. Тогда целесообразно шлицы листов смещать для двух со.седних пакетов либо для двух сосед них групп пакетов (Фиг.3). Все листы каждого в отдельности пакета либо группы пакетов имеют шлицы, оси которых совпадают.В сверхмощных электрических ма шинах при больших электромагнитных нагрузках на концевые зоны количество шлицов на один зубец крайних листов .может быть предусмотрено больше одного. Тогда сердечник ста тора выполняют таким образом, что пакеты либо группы пакетов с неодинаковым числом шлицов чередуются и тем самым в каждых двух соседних пакетах либо их группах оси шлицов будут смещены (фиг.4), либо число шлицов каждого последующего пакета либо группы пакетов, начиная с крайних, уменьшается (фиг.5).При работе электрической машины переменного тока аксиальный магнитный поток рассеяния обмотки 2 и магнитный поток, вытесненный иэ воздушного зазора,индуктирует вихревые токи в крайних листах железа сердечника 1, и поэтому листы паке тов 3 и 5 греются, Наличие шлицов 4 в части крайних листов обеспечивает уменьшение их нагрева (конструкция, выбранная за прототип). Однако взаимодействие аксиального магнит ного потока обмоток и магнитного потока наведенных вихревых токов листов железа обусловливает отражение потока в области листа, не занятой шлицами, и их суммирование в зоне шлицов по всей их глубине в пакетах. Поэтому в листы 5, в которых отсутствуют шлицы и которые непосредственно расположены после листов 3 со шлицами, проникает магнитный поток, который усиливается потоком вихревых токов и тем самым становится большим, чем в случае отсутствия шлицов в крайних листах 3. В предлагаемой конструкции оси шлицов в листах смещены, поэтому магнитный поток, усиленный потоком токов каждого предыдущего листа либо пакета, отражается потоком токов последующего листа либо пакета. Вследствие этого, поток, проникающий в пакеты 5 беэ шлицов, значительно уменьшается. Уменьшается нагрев этих пакетов и устраняется в мощных электромашинах резкое возрастание их нагрева.Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемой конструкции статора в генераторах переменного тока мощностью 500 МВт и выше достигается за счет увеличения нагрузочной способности (расширение диапазона и повышения мощности) и повышения надежности работы машин, так как применение смещенных шлицов по глубине пакетов уменьшает нагрев крайних листов сердечника.Нагрев крайних листов ограничивает допустимую нагрузку генераторов в режимах недовозбуждения и асинхронного хода. Снижение нагрева крайних листов сердечника позволит расширить диапазон нагрузки и повысить надежность работы. Применение предлагаемой конструкции статора обеспечивает увеличениесечения железа статора и тем самымпотокосцепления обмотки статора,мощности машины и ее КПД. Так какувеличение температуры в крайнихлистах сердечника вследствие проникновения аксиального торцового потока наблюдается на определенной глубине (10 см в ТГ мощностью 500 МВт),то выполнение шлицов на эту глубинуза счет магнитного шунтированияобеспечивает снятие нагрева пакетоввследствие проникновения аксиальногопотока. Однако устройство шлицовуменьшает сечение железа сердечника статора, потокосцелление с об"моткой статора, а тем самым мощность машин при неизменных нагревах.Уменьшение глубины в аксиальном направлении шлицов в крайних листахсердечника вследствие применения изобретения увеличит КПДи мощность электрический машин, 1065965