Статор синхронной электрической машины

Статор синхронной электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<н955368 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080181 (2") 3233186/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 300882 Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 300882 м К з

H 02 К 1/16

Государстненный комитет

СССР но дедам изобретений и открытий

t$3) УДК 621.3.043.. 3 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю.C Голубенцев, А.А.Дукштау, А.Н.Лу

Ленинградское электромашиностроител

g,, "Электросила" им.С.М.Киров ".Й„-;;-,. „

i (71) Заявитель (54) СТАТОР СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 1—,

l1 л.!

j3 =к (h — „— ), где

25

Изобретение относится к электрическим машинам и касается конструкции сердечника статора электрических машин.

Постоянно растущие требования к качеству генерируемой электрической энергии выдвигают необходимость принятия новых технических решений.

Если ранее оноваривался только коэффициент искажения формы волны напряжения, то в настоящее время к электрическим машинам предъявляется также требования в отношении уровня коэффициента телефонных помех. Традиционные конструкции не всегда удовлетворяют новым требованиям.

Известна электрическая машина, в которой зубцовые гармонические первого и второго порядков подавляются путем установки полюсов с переменным расстоянием между магнитными осями смежных полюсов, при этом полюса ротора разделены на группы с одинаковым и более двух числом полюсов, и угол сс, между осями полюсных башмаков соседних полюсов внутри каждой группы выполнен постоянным и отличен от угла 9 между осями полюсных башмаков крайних полюсов соседчих групп и полюсное деление, шаг по пазам на расточке статора; число полюсов в одной группе (1) .

Однако осуществление группового сдвига полюсов потребует дополнительных штампов для получения сегментов обода с различными расстояниями между пазами под хьосты полюсов. Эти сегменты имеют обычно весьма большие размеры, поэтому штампы очень сложны и дороги. Кроме того, требуется перенастройка уникальнь1х прессов для замены одних штампов другими, когда число позиций сегментов обода не одно, как обычно, а несколько.

Известна также синхронная электрическая машина, например гидрогенератор, содержащая ротор и статор с шихтованным сердечником, на котором выполнены зубцовые деления с пазами для размещения в них проводников обмотки 2»", .

В даеЕной КОН СTPvкцеIИ 1 11цро> енвратО ра для получения необходимой фермы генерируемого В обмотке статора на- 5 пряжения за гчет гнижения зубцовых гармонических необходимо увеличить число пазов статopа «Ia полюс и фазу, а это при применении В современных гидрогенера npaF< стержневой об- 4 мотки с термореактивной корпусной

ИЗОЛЯЦИЕЙ ЭпаЧИТЕЛЕ,.ЕО УНЕЛИЧИт ТР>»<соpMI>! ины .

Пель изобретения — улучшение кривой напряжения обмотки статора и они-!;.. ж С Н И Е 3 а Т P B. I Н с1 И Э Г O Т О B Л Е Н И Е М а>11 И Н Ы .

Поставленная .Еел .. достигается тем, что зубцовые деления ста-ора располо,-:;:ны груеп ами равноМерно по окружности статора, причем в преде>>а >. 1(аждой 1 ОУ!<П> > 3 Уе<цсяb>P.. ДГ ЛР Е<ия одинаковы и не <оавны 3убцовому делению на стыке смежных групп, при э сом при =.<ис<1е азов в группе и значения у ВP л и <ее .1>ых э убцовых де!IОHий Hа

Ъ >стыке групп "..> и следующи>х на кажду.>м из них Одина><о зых уме еIы11ен ных э убцо-

Вых делее<ий Е:. Определяются по форм>— лам

1;-!

Е> где t — зубц<звое,пееление е.:ри равномерном расположении всех пазов па статоре .

Кроме того, число увеличенных эуб-цовых делений по окружности статора кратно (разно или боль>:ка) II о ><40 ки статора.

На фиг. 1 изображен сердечник предлагаемого статора, на фиг 2-б сегменты, необходимые для сборки сердечника статора В случае разъемнои и неразъемной его конструкции.

На расточке сердечника статора 1 (фйг.1)пазы 2 расположены равномерно, двумя группами, причем в пределах группы все зубцы 3 одинаковы и не равны крайним о зубцам группы 4. В двух диаметрально противоположных местах сердечника зубцы Выполе<ены более широкими„ чем все остальные. Зубцовые,целения на стыке групп tg больше зубцовых деле ний В пределах группы С„ . Электр>4ческий угол между пазами по обе стороны зубцов увеличенной ширины больше, чем между другими пазами соседних пазов. Количество таких уши— ренных зубцов по окружности машины может быть и иным (от единицы и больше), но такие зубцы должны быть равномерно расположены по расточке сердечника, а: исло их не должно быть меньше числа параллельных ветвей в 65 обмот>Етобы 3 1ектродвижущие

;.Илы В<3 всех параллельных ветвях фаэ оставались одинаковыми и в машинах с непостоянной шириной зубцов, а также чтобы подавление зубцовых гормонических достигало<.ь Во всех ветвях фа

В зонах рас1..оложения расширенных убцоь расстояния между смежными пазами Ь дгя закрепле Еия сегментов(по обе ст. роны этих зубцов, отличаI<>Tc-я от

1>рочих подобных расстояний В данных ма: ине в болывую сторону (В > А .

Пре.мер выполнения сердечника стато;.а, 1<р=>дставленный на фиг.1, может

6,>ть рс.комендова11, если число парал.:е!1ьных ветвей в фазах обмотки

3-=1 или а=3.

Конструк!„ия, приведенная на фиг.1

;>;: считана на разъемный статор, соссо-.щий иэ двух частей, причем разъеcQF>,ãeчника расг1олагаются по вер-, 1»кал>,1>ои Осе»,1а рисунке В это>4 случае,цля сборки сердечника требуются при принятом числе пазов В бол>,»;ом сегменте четыре пози»ни сегментов сс. рдечника . обычный сегмент, >>1<люч!11< щий восее 1-, эубцовых делений ! ФЕ<1 . 3> „< еГмент с одним эубцОВым ,целенисм tg и семью зубцовыми делен» м» t, (иг. 3,, сегмснт с четырьмя зубцовы<ми делениями t< представляющий е.олсвие.у сегмента фиг.2 (»иг.5), и, наконец, сегменT с од 1>им зу .цовым целением -, и тремя ..y r3IIoF>ыми делениями 4 (фиг. 61 .

Таким образом, в приведенном примере д>ля сборки сердечника требует<>я !Iетыре позиции ссгментов Вместо двух, ко орые имс.ли бы место в данном глучае при равномерном располо>I, Еве дополнительные позиции се>ментов потребовались ввиду нали-еия асширенных зубцов. В любых дру1<>х случаях тaI<>I

r1-оянления расширенных зубцов, причем общее число позиций сегментов удваивается по сравнению с исходнь>м чиглом в обычной конструкции сердечника якоря.

Расположение сегментов по слоям показано на фиг.1, где сплошными линия Iе: показаны стыки сеГментОВ

В Верхнем слое сердечника статора, а пунктом стыки B следующем за ним слое, В =,ðåòüåì слое расположение сегментов соответствует расположению в первом верхнем слое. !

3 cлучае неразъемного статора необходимости в сегментах малых раэМЕРОВ НЕТ, Но ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПЕРЕ— кроя смежных слоев требуются дополнительные позиции сегментов. В данном примере потребовались бы, поми955368 мо позиций фиг.2 и фиг.3, еще сегменты включающие восемь зубцовых

) делений, в которых зубцовое деление было бы четвертым (или пятым) от края сегмента (фиг.4) .

Здесь имеется ввиду неразъемный, но сегментный сердечник статора (якоря). В машинах небольших размеров, где всего один сегмент, вообще отпадает необходимость в дополнительных позициях. Здесь результат достигается беэ какого-либо усложнения конструкции статора (якоря). Изобретение обеспечивает снижение зубцовых гармонических. В то же время отпадает необходимость увеличения числа массивных и дорогостоящих штампов для сегментов обода ротора явнополюсных электрических машин.

Кроме того, изобретение позволяет обеспечить подавление зубцовых гармонических не только в явнополюсных но в любых электрических машинах.

Дополнительные сегменты для сердечника могут быть получены без штампов, а путем разрезки большого сегмента на два, например, гильотинными ножницами.

Как видно иэ чертежа, сегменты фиг.5 и фиг.6 могут быть получены разрезкой сегментов фиг.2 и фиг.3 на две части.

Если обозначить число пазов якоря (статора) Х, число параллельных ветвей в обмотке статора число повторяющихся групп пазов по окружности сердечника k=z/и с обязательным расширенным эубцовым делением t2 и относительными одинакоными и меньшими эубцовыми делениями t то наибольшее подавление зуб) цовых гармонических достигается при следующих значениях зубцовых делений:

Э&О 360

М -30

2п о б 2

ЗО

Пусть в машине с числом пазов на полюс и фазу, =2 и числом полюсов

2р=4 будет осуществлено подавление зубцовой гармонической путем выполнения двух групп пазов (k=2).

Число пазов в машине z =2p.q ° m — 4 2 3=24. Число пазов в каждой группе составит z/k=24/2=12. Каждой фазе при этом будет принадлежать

24

= — =4 вектора. При нормаль3 2 ном чередовании катушечных групп обмотки статора фазе А будут принадлежать проводники в пазах первой группы. Вычислим углы между векто55 рами ЭДС э их проводников частоты зубчатости.

Угол между соседними пазами составит о =2 к (1- )/z ) = 330 Тогда векторы ЭДС указанных че40 тырех проводников будут иметь следующие углы: О, 330, 180 и 150. Сумма этих векторов равна О. То же самое будет иметь место и для фаз В и С этой группы пазов. Вторая группа

65 пазов идентична первой в отношении п-1 v =

)) 2л1 = — )

2 где t — то зубцовое деление, которое бы имело место, если бы, как обычно, все зубцы были одинаковы и равномерно бы распологались по окружности якоря (статора). При этом естественно имеется ввиду, что число пазов z сохраняется неизменным, также, как диаметр машины. Приведенные соотношения соответствуют простому условию "т

В обычной электрической машине с одинаковыми зубцовыми делениями по окружности статора ЭДС зубцовой частоты складываются алгебраически, так как период гармонической зубцовой частоты равен эубцовому делению. Например, при числе пазов на полюс и фазу = 2 угол между смежными пазами составляет в поле основной ,(первой) частоты где m = 3 — число фаз, а в поле зубцовой частоты — 6 q, . k = 6 2 30 = 3600, Чтобы подавить зубцовую частоту в

ЭДС обмотки надо добиться того, чтобы

ЭДС проводников складывались геоМе рически таким образом, чтобы в сумме их вектора образовали замкнутый много15 угольник. Этого можно добиться, если зубцовые деления статора выполнить не одинаковыми, как обычно, а из не, скольких равных групп, причем в пределах каждой группы зубцовое деление

20 должно быть постоянно, а на стыке двух смежных групп эубцовое делением:) должно отличаться от 1;< на величину, равную зубцовому делению i. при равно мерном обычном расположении эубцовых д делений по окружности статора.

При этом величины новых зубцовых делений должны быть < 1()- — ) или „= (- — „) = (2- — ) или 4 t(1 .) °

k )

Очевидно

В угловом выражении для частоты эубчатости соответствующие им углы состоят

965368 характера сложения векторов ЭД( проводников фаз.

Формула изобретения

1. Статор синхронной электрической машины, например гидрогенератора, содержащий шихтованный сердеччик, на котором выполнены зубцовые деления с пазами для размещения в них tG проводников Обмотки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения кривой напряжения обмотки статора и снижения затрат на изготовление машины, зубцовые деления стато- tg ра расположены группами равномерно от окружности статора, причем в пределах каждой группы зубцовые деления одинаковы и не равны зубцовому делению на стыке смежных групп,при этом значение увеличенных зубцовых делений t на стыке групп и следующих за каждым н3 них одинаковых уменьшенных зубцовых делений t определяются по формулам

t Л к-1

1 где t — зубцовое деление при равномерном расположении всех пазов на статоре, г, — число пазов в группе.

2. CTàòoð например гидрогенера1 тор, по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что число увеличенных зубцовых делений по окружности статора кратно (равно или больше) числу параллельных ветвей в фазах обмотки статора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2401304, кл. Н 02 К 1/24.

?. Домбровский B.B. и др. Проектирование гидрогенераторов, ч. П. Л., "Энергия", 1968, с. 24,30.

955368

Составитель А.Кецарис

Редактор Л.Горбунова Техред Т.Маточка. Корректор М.Коста

Заказ 6465/69 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4