Ротор явнополюсной электрической машины

(9) 0 И 1 Н 02 К 3/18; Н 02 К 1/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1, "К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Соколов Н.И. и др. Свойства компенсированных синхронных компенсаторов с дополнительной поперечной обмоткой. Труды ВНИИЭ, М., "Энергия", 1974, с. 61-70.2. Эскизная проработка ротора с регулируемой поперечной обмоткой для синхронного компенсатора типа КСВ 50000-11, Техническая информация В 15-70,11. Государственная регистрация У 70048537. Л., ВНИИЭлектромаш, 1973.(54)(57) РОТОР ЯВНОПОЛЮСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий полюса,имеющие сердечники с продольными ка.тушками возбуждения и наконечники саксиальными пазами на внешней поверхности, в которых уложены проводникиуправляющей поперечной обмотки возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я,тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, в концевых частях каждого наконечника выполнены сообщающиеся с аксиальнымипазами радиальные пазы, в которых. расположены лобовые части управляющейпоперечной обмотки и между наконечником и продольной катушкой возбужденияразмещены аксиально расположенныепроводники поперечной обмотки, соединенные последовательно с расположенными в пазах на внешней поверхностинаконечников проводниками этой обмотки.Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано, в частности, в синхронных машинах для обеспечения их синхронной устойчивости при параллельной работе с 5 сетью.Наличие управляющей поперечной обмотки (УПО) на роторе, например синхронного компенсатора, позволяет увеличить выработку реактивной мощности, 10 в режиме потребления вплоть до номинальной, а кратковременно существенно выше номинальной величины.Известен явнополюсный ротор компенсатора, в кЬтором наряду с основ ной продольной обмоткой возбуждения ,в пазах полюсных наконечников размещается УПО, сдвинутая на 90 эл.град. относительной первой, Расчеты показали, что УПО должна обеспечивать вели чину намагничивающей силы не менее 103 по отношению к основной продольной обмотке возбуждения, В первом приближении такое же соотношение имеют поперечные сечения по меди указан ных обмоток 1.Недостатком етого устройства является трудность его конструктивного выполнения для крупных электрических машин, связанная с тем, что в связи 36 с питанием УПО от независимого источника обмотка должна быть многовитковой. Если же ее выполнять из сплошных стержней по типу обычной демпферной клетки, то для создания необходимой намагннчивающей силн при питании от постороннего источника потребуются относительно, большие токи (сотниампер) при неприемлемом низком напряжении (десятые доли вольта). Стороны катушек УПО лежат в полюсных наконечниках соседних полюсов, поэтому лобовые части катушек оказываются расположенными в межполюсном пространстве, где их конструктивно трудно ц надежно закрепить от действия больших центробежных сил, При этом каждый виток УПО должен быть в лобовых частях разъемным, чтобы обеспечить съем полюса и стержней обмотки статора, обычно вынимаемых через окно после удаления полюса.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор явнополюсной электрической машины, и котором на цилиндрических поверхностях наконечников всех полюсов выполнено по четыре паза, в которых уложены многопроводниковые стержни поперечной обмотки. Основная обмотка катушек,одетых на сердечник полюса, создает продольнде поле возбуждения. Уложенные в пазы наконечников стерани соединены в лобовых частях таким образом, что из них создается поперечная обмотка волнового или петлевого типа, магнитная ось которой сдвинута относительно магнитной оси основного поля возбуждения на 90 эл.град. Рассмотрено два варианта поперечной обмотки: двухслойная обмотка петлевого типа и двухслойная волновая обмотка 2Однако УПО оказывается громоздкой в лобовых частях, Применение попереч- . ной обмотки петлевого или волнового типов обуславливает использование дополнительных перемычек, соединяющих стержни УПО, состоящие из элементарных изолированных проводников, Стержни УПО выходят в зоне лобовых частей из пазов массивного полюсного наконечника и пересекают короткозамыкающие сегменты, в которых также приходится выполнять пазы, ослабляющие их механическую прочность. Далее лобовые части УПО выходят в зону над лобовыми частями основной обмотки возбуждения между полюсами, где механически соединяются и закрепляются от действия центробежных сил. Соединительные шины закреплены с помощью упорных коробок, планок и .бандажных сегментов, последние в свою очередь закреплены оттяжками на остове вентилятора. Оттяжки выполнены в виде шпилек и не обеспечивают надлежащей жесткости крепления конструкции, что отрицательно сказывается на надежности машины в целом. Кроме того, технология сборки ротора сложна из-за необходимости пайкимногочисленных соединительных шин,расположенных в непосредственной близости одна от другой, Неудобно проводить ремонт и обслуживание ротора. Так, чтобы снять полюс ротора, необходимо прежде распаять все сборные шины, соединяющие стержни соседних полюсов, а после постановки полюса на место снова их спаять. Неудобна также разборка и сборка крепления,выполненного в виде бандажных сегментов и оттяжек. Кроме того, такоекрепление не обеспечивает надлежащейжесткости и недостаточно надежно0923закрепляет детали от перемещений под действием центробежных сил.Цель изобретения - упрощение конструкции и технопогии изготовления.Укаэанная цель достигается тем, что в роторе явнополюсной электрической машины, содержащем полюса, имею" щне сердечники с продольными катушками возбуждения и наконечники с аксиальными.паэами на внешней поверх- . 10 ности, в которых уложены проводники управляющей поперечной обмотки возбуждения, в концевых частях каждого наконечника выполнены сообщающиеся с аксиальньеи пазами радиальные. пазы, в которых расположены лобовые части управляющей поперечной обмотки, и меаду наконечником и продольной катушкой воэбуздения размещены аксиально располоаенные проводники поперечной р 0 обмотки, соединенные последовательно с располоаенньии в пазах на внешней поверхности наконечников проводниками этой обмотки.На фиг. 1 изображен полюс ротора явнопопюсной электрической машины с управляющей поперечной обмоткой, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - аксиальный паз с улоаенньви в него проводниками уп" равляющей поперечной обмотки, поперечное сечение,(увел 1 иа фиг. 1); на фиг, 5 - изоляционная коробка с уложенными в нее лобовыми частями проводников управляющей поперечной35 обмотки, разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - проводники управляющей попе- речной обмотки, находящиеся под наконечником разрез Г-Г на фиг. 3; наФ40 фиг, 7 - схема направления токов в проводниках управляющей поперечной обмотки е магнитная ось этой обмотки. Устройство ротора явнополюсной электрической машины с управляющей 45 поперечной обмоткой содержит остов ротора (не показан) с приставными концами вала (не показаны). На остове ротора крепятся полюса 1, имеющие сердечники 2 и наконечники 3. На на конечниках 3 полюсов 1 выполнены ак-. сиальные пазы 4, которые на участках концевых частей 5 наконечников углублены так, что прорезают концевые части 5 наконечников 3 насквозь, обраэуя 55 радиальные пазы 6. Под наконечниками 3, между ними и продольными катушками возбуждения 7 установлены изоля 653 4 ционные коробки 8 и 9 по всей длине полюсов с обеих сторон,Под концевыми частями 5 наконечников 3 к сердечникам 2,полюсов 1 крепятся изоляционные коробки 10.Проводники 11 управляющей поперечной обмотки 12 улоаены в аксиальные пазы 4 и в изоляционные коробки 10, 8 и 9. Для фиксирования проводников 11 в изоляционных коробках 8 и 9 служатпрокладки 13. Для фиксирования проводников 11 в аксиальном пазу служат прокладки 14, проводники 11.Прокладки 14 крепятся в аксиальном пазу клиньями 15. Между сердечником и изоляционными коробками 8 и 9 установлены шайбы 16 с вентиляционными отверстиями 17.Если через ось. сиииетрии 18 полюса 1 провести продольную секущую плоскость, то она разделит пелюс,1 на две равные половины. В каждой иэ этих половин полюса выполняются сек,ции поперечной управляющей обмотки. Эти секции улоаены в следующем порядке: подводящий конец 19 проводника 1 1 закреплен на торцовой стороне сердечника, протянут через изоляционную коробку 10, уложен в крайний аксиальный паз 4 полонины полюса, находящейся справа от оси симкетрии 18. На противоположном конце этого паза он через радиальный паз 6 выведен в изоляционную коробку 8, пройдя которую он снова выведен на сторону полюса, на которой закреплен подводящий конец 19, затем через радиальный паз 6 он снова выведен в тот ае аксиальный паз 4 и т.д, Укладка проводника 11 проходит таким образом до тех пор, пока не заполнится проводником 11 крайний аксиальный паэ.4 и изоляционная коробка 8, Такии образом иэ проводника 11, уложенного в один аксиальный паэ 4 и одну изоляционную коробку 8, образуется первая секция управляющей поперечной обмотки 20.Затем проводник 11 выведен и уложен во второй аксиальный паз 4 на этой же половине полюса, на противоположном конце которого через радиальный паэ 6 и изоляционную коробку 10 он выведен в изоляционную коробку 9, пройдя которую снова выведен на сторону полюса, на которой закреплен подводящий конец 19 проводника 11, затеи через изоляционную коробку 10 и радиальный паз 6 он снова выведен втот же аксиальный паэ 4 и т.д. Укладка проводника 11 проходит таким обраО 35 Как видно иэ последовательности Укладки (намотки) проводника 11 в секциях правой и левой половин полю 40 са намотка осуществлена в одном направлении. В описанной последовательности намотки, с правой стороны наконечника 3, намотка в правой и левой 45 намагничивающей силы поперек наконеч 50 где 01 - проводник, уложенный первым; Ь - проводник, уложенный вторым; С и Ы - соответственно третьим и четвертым и т.д.Концы 19 и 24 проводника 11 управляющей поперечной обмотки соединяютзом до тех пор, пока не заполнится проводником 11 другой аксиальный паз 4 и изоляционная коробка 9Так образуется вторая секция управляющей поперечной обмотки 21.Затем проводник 11 через другую изоляционную коробку 10 и радиальный паз 6 выведен и уложен в крайний аксиальный паз 4 половины полюса, на-ходящейся слева от оси симметрии 18. На противоположном конце этого паза он через радиальный паз 6 выведен в изоляционную коробку 8 этой половиныполюса, пройдя которую через изоляционную коробку 10 и радиальный паэ6 снова уложен в тот же паз и т.д.до заполнения указанного аксиапьногопаза 4 и изоляционной коробки 8, Таким образом выполнена третья секция22 управляющей поперечной обмотки.Затем проводник 11 с той же последовательностью уложен во второй аксиапьиый паз 4 и изоляционную коробку9 этой же половины полюса, образовав четвертую секцию управляющей поперечной обмотки 23, конец 24 которой закреплен на сердечнике 2 накладками 25. В каждой половине полюса можетф быть большее количество аксиальных пазов и под наконечником полюса устаиовлено соответственно большее количество изоляционных коробок, чтобы получилось большее количество секцийУПО. половинах полюса выполнена по часовой стрелке. Такой порядок намоткипозволяет получить при протеканиитока по проводникам полюса действие ника 3. В лобовых частях проводник11 при намотке укладывается в изоляционные коробки 10: порядок укладкипроводника 11 показан на фиг. 4-6,15 20 25 ся с такими же концами соседних полюсов (не показаны).Секции каждого полюса соединены последовательно таким образом, что токи во всех проводниках, размещенных в аксиальных пазах наконечника полюса, имеют одинаковое направление, а токи во всех проводниках, Размещенных под наконечником, имеют противоположное направление.Направление токов в проводниках аксиальных пазов и в проводниках под наконечниками на соседних полюсах меняется на обратное.Устройство работает следующим образом.На сердечниках всех полюсов ротора размещается продольная обмотка возбуждения, создающая основное рабочее магнитное поле возбуждения. В аксиальных пазах 4 наконечников 3 и под ними в изоляционных коробках 8 и 9 размещается управляющая поперечная обмотка 12, секции которой охватывают каждую половину полюсного наконечника. На эту обмотку также подается управляющий ток. На схеме фиг. 7 знаком плюс (+) показано нап- равление тока в проводниках "от нас", точками ( ) показано направление токов в направлении "на нас".При таких направлениях токов в проводниках УПО создается магнитное поле поперек продольной оси полюса, Магнитный поток проходит по поперечной оси полюса т,е. по середине (26) между соседними полюсами. Таким образом поле УПО оказывается сдвинутым относительно основного рабочего поля возбуждения на 90 эл,град.При соответствующем регулировании тока возбуждения в УПО, проводимом в общем случае одновременно с регули-. рованием тока возбуждения, в продольной обмотке обеспечивается широкое регулирование реактивной мощности компенсатора при сохранении его синх" ронной устойчивости.При использовании предлагаемого устройства ротора с УПО, ее витки компактно размещаются в пределах каждого полюса ротора, в то время как короткие лобовые части этой обмотки надежно крепятся под концевыми частями наконечников, упираясь в них.Соединения УПО между полюсами выполняются всего одним проводником аналогично тому, как соединяется основная обмотка возбуждения. Конструк1092653 7ция таких соединений используется на любой явнополюсной электрической машине, поэтому она является хорошо отработанной и надежной.С применением предлагаемой конст рукции УПО упрощается крепление ее в лобовых часах, отпадает необходимость использования бандажных сегментов и планок, закрепленных стяжками, вместе с тем обеспечивается надле жащая жесткость крепления, что способствует упрощению конструкции и повышению надежности машины.Существенно упрощается технология сборки полюсов и ротора в целом, Все 15 секции УПО, размещенные на каждом полюсе, можно выполнить из одного цельного куска провода (с катушки),не прибегая к пайке, Пропаиваются только конструктивно простые межполюсные соединения этой обмотки, поэтому значительно сокращается объем паяных работ на роторе и достигается экономия припоя.С применением предлагаемого устройства значительно повышается удобство проведения ремонта и обслуживания ротора. Чтобы снять полюс ротора не нужно производить распайку многочисленных соединительных шин и разборку сложного механизма их закрепления на роторе, а при постановке полюса на место нет необходимости снова проводить пайку этих соединений и сборку механизма закрепления соединительных шин, 4-4