[go: up one dir, main page]

SU922955A1 - Electric machine stator winding - Google Patents

Electric machine stator winding Download PDF

Info

Publication number
SU922955A1
SU922955A1 SU802905698A SU2905698A SU922955A1 SU 922955 A1 SU922955 A1 SU 922955A1 SU 802905698 A SU802905698 A SU 802905698A SU 2905698 A SU2905698 A SU 2905698A SU 922955 A1 SU922955 A1 SU 922955A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
conductors
rod
hollow
section
losses
Prior art date
Application number
SU802905698A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Aleksandr A Dukshtau
Grigorij B Pinskij
Yurij L Rogozin
Boris N Chernysh
Maksim A Shakhmatov
Original Assignee
Le Elektromashino
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Le Elektromashino filed Critical Le Elektromashino
Priority to SU802905698A priority Critical patent/SU922955A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU922955A1 publication Critical patent/SU922955A1/en

Links

Landscapes

  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции обмотки статора электрической машины с непосредственным жидкостным охлаждением.The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of the stator winding of an electric machine with direct liquid cooling.

Известна обмотка статора электрической машины с непосредственным жидкостном охлаждением стержней, содержащих транспортированные в пазовой части сплош- ; ные и полые проводники, причем полые проводники распределенные равномерно по сечению стержня [13»· 1 The stator winding of an electric machine with direct liquid cooling of rods containing transported in the slot part is known ; hollow and hollow conductors, with the hollow conductors being uniformly distributed over the cross section of the rod [13 "· 1

Известна также обмотка статора элект-. рической машины с непосредственным жидкостным охлаждением, стержнями которой содержат полые и сплошные проводники, 15 транспортированные в пазовой части, в которой сечение стержня симметрично относительно оси и состоит из целого числа одинаковых групп проводников, в каждбй из которых на один полый приход χ дится несколько сплошных. Каждый проводник имеет собственную изоляцию. Конструкция предполагает, что потери из сплошных проводников отводятся в бли—Also known is the electric stator winding. Direct liquid cooling machine, the rods of which contain hollow and solid conductors, 15 transported in a groove part, in which the cross section of the rod is symmetrical about the axis and consists of an integer number of identical groups of conductors, in each of which several solid ones are formed per hollow χ . Each conductor has its own insulation. The design assumes that losses from solid conductors are diverted to near -

22

жайцие полые через соответствующие изоляционные промежутки. Обычно принимается, что разность в температуре более холодных полых и более нагретых сплошных проводниках не должна превышать 20 дС. Фактически эта величина является функцией плотности тока в обмотке, а также числа и теплопроводности изоляционных промежутков до более отдаленных от мест отвода потерь сплошных проводников.Zhaytsie hollow through the appropriate insulating gaps. It is usually assumed that the difference in temperature between colder hollow and more heated solid conductors should not exceed 20 d C. In fact, this value is a function of the current density in the winding, as well as the number and thermal conductivity of the insulating gaps to more distant from the conductor losses of solid conductors.

Поскольку все каналы в полых проводниках снабжаются одним и тем же количеством охлаждающего агента, го все группы проводнике©, независимо от положения их относительно оси или торцов стержня, охлаждаются одинаково.Since all channels in hollow conductors are supplied with the same amount of cooling agent, all groups of conductor ©, regardless of their position relative to the axis or the ends of the rod, are cooled equally.

Это было бы хорошо, если бы и потери распределялись также равномерно по сечению стержней и по группам проводников.It would be good if the losses were also distributed evenly over the cross section of the rods and along the groups of conductors.

Однако известно, что. из-за циркуляционных токъв межцу элементарными проводниками потери в них резко отли3However, it is known that. because of the circulation currents between the elementary conductors, the losses in them are sharply3

922955922955

4four

чаются. Эти точки, как показали многочисленные исследования, являются результатом тангенциальных магнитных полей в торцовых зонах статоров. Плотность этих полей возрастает с увеличе— 5 нием электромагнитного использования электрических машин, которое как раз и является целью применения фиксированных систем охлаждения. Поэтому именно в обмотках с непосредственным ох- 10 лаждением и обнаруживается более резко эффект циркуляционных токе©. Он проявляется в повышении результирующих токов (сумма основного и циркуляционного в проводниках, лежащих в лобовых частях 15 у узкой грани стержней со стороны ротора, и, наоборот, уменьшении результирующих токов в проводниках, расположенных в лобовых частях в средней по высоте стержней зоне. Наибольшие потери 20 имеют место в крайних и ближайших к ним проводниках,. располагающих в лобовых частях со стороны ротора [2].chatsya These points, as shown by numerous studies, are the result of tangential magnetic fields in the end zones of the stators. The density of these fields increases with an increase in the electromagnetic use of electric machines, which is precisely the purpose of the application of fixed cooling systems. Therefore, it is in the windings with direct cooling that the effect of circulating currents © is more pronounced. It manifests itself in an increase in the resulting currents (the sum of the main and circulation currents in the conductors lying in the frontal parts 15 at the narrow face of the rods on the rotor side, and, conversely, the decrease in the resulting currents in the conductors located in the frontal parts in the middle height of the rods zone. The greatest losses 20 take place in the outermost and nearest conductors located in the frontal parts on the side of the rotor [2].

Недостатком известной конструкции стержней с непосредственным охлаж дени- 25 ем является то, что охлаждающий агент распределяется равномерно по группам проводников в го время, как потери, которые он должен отвести, далеко не равномерны. В результате в отдельных кана- 30 лах полых проводников охлаждающий агент подогревается намного выше, чем в среднем по стержню. Появляются существенная неравномерность в нагреве проводников в лобовых частях, значительно гре- 35 восходящая запланированную между полыми и сплошными, дополнительные тепловые деформации, приводящие к нарушению монолитности предварительно запеченных стержней, отслоению наиболее на- 40 гретых крайних проводнике©, появлению опасных вибраций этих проводников, ведущих со временем либо к их усталостному разрушению, либо к повреждению ими корпусной изоляции обмотки. 45 A disadvantage of the known design of rods with direct cooling is that the cooling agent is distributed evenly across the groups of conductors at th time, as the losses that it must divert are far from even. As a result, in Canada are individual crystals of hollow conductors 30 and the refrigerant is heated much higher than the average for the rod. There are significant unevenness in the heating of the end parts of the conductors in substantially gre- 35 upward scheduled between the hollow and solid, additional heat deformation, leading to disruption of pre-baked monolithic rods disbonding most HA 40 Greta outer conductor ©, the appearance of dangerous vibrations of the conductors leading over time, either to their fatigue failure, or to damage by them of the winding case insulation. 45

Повышенный нагрев воды в каналах полых проводников со стороны ротора приводит также к значительно более интенсивному протеканию в них термохимических процессов с отложением на стен— 50 ках этих каналов окислов и солей. В результате происходит сужение сечения каналов, и, следовательно, уменьшение расхода охлаждающего агента и повыивт ние его подогрева. Этот процесс приоб— 55 ретает лавинообразный характер и ведет к полной закупорке канале® в проводниках у узкой грани лобовых частей стержней. Результат - высокие местные температуры, приводящие к выходу из работы машин. В процессе производства стержней,, особенно при опрессовках, имеют место иногда полные или частичные передавливания каналов полых крайних проводников, которые не удается выявить на заводе. Сужение каналов по технологическим причинам влечет их ускоренную закупорку.The increased heating of water in the channels of hollow conductors on the rotor side also leads to a significantly more intensive thermochemical processes in them with the deposition of oxides and salts on the walls — 50 of these channels. As a result, a narrowing of the channel section occurs, and, consequently, a decrease in the consumption of the cooling agent and an increase in its heating. This process priob- 55 PETA avalanche, leading to complete blockage kanale® in the conductors in the narrow side front parts of the rods. The result is high local temperatures leading to machine breakdown. In the process of manufacturing rods, especially during pressure testing, sometimes full or partial overpressures of the channels of hollow outer conductors occur, which cannot be identified at the factory. The narrowing of the channels for technological reasons leads to their accelerated blockage.

Кроме того, известной конструкции присущ малый рабочий ресурс при возможных в процессе производства и эксплу.атации закупорках каналов. Последнее касается только каналов ближайших к узкой грани стержней со стороны ротора, так как закупорка, например, в средней части сечения лобовых частей не ведет к таким катастрофическим последствиям.In addition, a known construction is characterized by a small working resource in case of channel blockages that are possible in the course of production and operation. The latter concerns only the channels of rods closest to the narrow face from the side of the rotor, since blockage, for example, in the middle part of the cross section of the frontal parts does not lead to such disastrous consequences.

Известны два пути усовершенствования конструкции. Первый связан с применением транспозиции элементарных проводников не на 360, а 540 эл.град. Он нашел широкое применение, в турбогенераторах, но не дает полного решения проблемы.There are two ways to improve the design. The first is associated with the use of transposition of elementary conductors not on 360, but on 540 e.grad. It has found wide application in turbogenerators, but does not provide a complete solution to the problem.

Например, применительно к гидрогенераторам этот метод транспортирования позволяет снизить потери в крайних к ротору проводниках в среднем на 15%, но они остаются выше, чем в среднем по сечению стержней в несколько раз.For example, in relation to hydrogenerators, this method of transportation allows reducing the losses in the conductors extreme to the rotor by an average of 15%, but they remain several times higher than the average over the cross section of the rods.

Более эффективно выполнение транспозиции элементарных проводников в лобовых частях, но при короткой длине последних (в многополюсных машинах) оно часто невыполнимо из-за невозможности осуществить выгибку всей массы проводников на малом по длине участке.It is more efficient to perform the transposition of elementary conductors in the frontal parts, but with a short length of the latter (in multi-pole machines), it is often impossible to perform because of the inability to bend the entire mass of conductors in a small section along the length.

Поскольку получить более или менее равномерное распределение потерь по проводникам оказывается практически во многих случаях невозможно, го естественно надо поставить задачу обеспечить приблизительно такую раздачу охлаждающего агента (воды) по сечению стержня, которая бы по возможности учитывала распределение потерь и обеспечивала бы достаточно эффективное охлаждение у горца стержня в лобовой части даже в случае полной или частичной закупорки крайнего полого проводника.Since it is practically impossible to obtain a more or less uniform distribution of losses over conductors, it is naturally necessary to set the task to provide approximately such a distribution of cooling agent (water) over the cross section of the rod, which would possibly take into account the distribution of losses and provide a sufficiently effective cooling for the highlander rod in the frontal part, even in the case of complete or partial blockage of the end hollow conductor.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем снижения нагрева.The purpose of the invention is to increase operational reliability by reducing heating.

Указанная цель достигается тем, что в обмотке статора электрической машины с жидкостным охлаждением, выполненной в виде стержней с прямоугольным поперечным сечением, обращенным однойThis goal is achieved by the fact that in the stator winding of an electric machine with liquid cooling, made in the form of rods with a rectangular cross section, facing one

5 922955 65,922,955 6

из своих меньших сторон к ротору, каждый из которых имеет полые и сплошные проводники, транспортированные, в пазовой части, полые проводники в лобовых частях обмотки распределены по сечению 5 стержня неравномерно и в зоне упомянугых меньших сторон сечения стержней размещены чаще, чем в остальных час—from their smaller sides to the rotor, each of which has hollow and solid conductors transported, in the groove part, the hollow conductors in the frontal winding parts are unevenly distributed over the cross section of the 5th rod and are located more often in the zone of the smaller sides of the terminals than in the remaining hours—

'тях сечений стержней, например, подряд, причем указанная зона составляет 0,2- 10 'yah sections of rods, for example, in a row, and this zone is 0.2 - 10

0,3 большей стороны сечения стержня.0.3 larger side of the cross section of the rod.

На фиг. 1 представлен график распределения потерь в элементарных проводниках лобовой части стержня; Ща фиг. 2 сечение стержня; ?на фиг. 3 - пазовая и 15 лобовая части обмотки; на фиг. 4 - часть обмотки, обращенная к ротору.FIG. 1 is a graph of the distribution of losses in the elementary conductors of the frontal part of the rod; SchA FIG. 2 section of the rod; in FIG. 3 - slot and 15 frontal winding parts; in fig. 4 - part of the winding facing the rotor.

Стержень содержит полые 1 и сплошные 2 проводники, транспортированные в пазовой части 3 и негранспортированные 20 в лобовой части 4 стержня. Проводники 1 и 2 имеют собственную изоляцию 5 и корпусную изоляцию 6. Полые проводники 1 распределены по сечению стержня неравномерно, т.е. у балок узкой гра- 25 ни 7, обращенной к ротору 8, на глубине до 0,2-0,3 высоты стержня полые проводники 1 размещены чаще, например подряд, а на остальном среднем участке сечения стержня - реже, чередуясь со 30 сплошными проводниками 2. При таком расположении даже в случае закупорки крайнего полого проводника его потери будут отведены хладоагентом, циркулирующим по каналу соседнего полого про- 35 водника.The rod contains hollow 1 and solid 2 conductors transported in the slot part 3 and non-transported 20 in the frontal part 4 of the rod. Conductors 1 and 2 have their own insulation 5 and case insulation 6. Hollow conductors 1 are unevenly distributed over the cross section of the rod, i.e. for narrow beams 25 and 7 facing the rotor 8, at a depth of up to 0.2-0.3 of the rod height, hollow conductors 1 are placed more often, for example, in a row, and less often alternating with 30 solid conductors on the rest of the middle section of the rod section. 2. With such an arrangement, even in the case of blocking of the end hollow conductor, its losses will be retracted by the refrigerant circulating through the channel of the adjacent hollow conductor.

На фиг. 1 представлен пример распределения потерь в элементарных проводниках лобовой части стержня гидрогенератора моп/носгью 500 МВт. Стержень 40 имеет транспозиции только в пазовой части на 360 эл. град.FIG. 1 shows an example of loss distribution in the elementary conductors of the frontal part of the mop / nosgyu hydrogenerator core 500 MW. The core 40 has transpositions only in the slot part on 360 el. hail.

Существенное повышение потерь имеет место приблизительно на высоте до 0,25 от общей высоты стержня (фиг. I).43 Примерно такие же данные получены при испытаниях ряда других машин, они хорошо согласовываются и с результатами расчетов.A significant increase in losses occurs at approximately 0.25 of the total height of the rod (Fig. I). 43 Approximately the same data was obtained when testing a number of other machines, and they are in good agreement with the results of calculations.

В относительных единицах на участке 50 от О (граница меди стержня на меньшем диаметре в лобовой части, со стороны ротора) до 0,25 высоты стержня удельные потери изменяются почти линейно приблизительно от 4 до 1 относительных 55 единиц, т.е. примерно в 4 раза. На остальных проводниках, составляющих 75% его высоты, средние удельные потери составляют в среднем 0,56 относительных единиц, а общая сумма потерь в этом объеме составляет около тридцатипяги всех потерь стержня.In relative units, in the section 50 from O (the boundary of the copper rod at a smaller diameter in the frontal part, on the side of the rotor) to 0.25 of the rod height, the specific losses change almost linearly from about 4 to 1 relative 55 units, i.e. about 4 times. On the remaining conductors, which make up 75% of its height, the average specific losses amount to an average of 0.56 relative units, and the total amount of losses in this volume is about thirty-five pips of all rod losses.

Таким образом, на 1/4 части наиболее нагретых проводников средняя плотность потерь в среднем в шесть раз выше, чем на 3/4 частях остальных проводников.Thus, on 1/4 of the most heated conductors, the average density of losses is on average six times higher than on 3/4 parts of the remaining conductors.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить долговечность обмотки за счет неравномерного распределения полых проводников по сечению стержня, т.е. обеспечения раздачи хладоагенга с учетом распределения потерь от циркуляционных токов, более равномерного нагрева дистиллята во всех п"раллельных по воде каналах и снижения максимального местного нагрева проводников.The present invention allows to increase the durability of the winding due to the uneven distribution of hollow conductors in the cross section of the rod, i.e. ensuring distribution of refrigerant taking into account the distribution of losses from circulating currents, more uniform heating of the distillate in all channels parallel to the water and reducing the maximum local heating of the conductors.

Изобретение предлагается использовать в вертикальном гидрогенераторе типа СВ —--64 для Красноярской ГЭС.The invention is proposed to use in the vertical hydrogenerator type CB —-- 64 for the Krasnoyarsk hydroelectric station.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Обмотка статора электрической машины с жидкостным охлаждением, выполненная в виде стержней с прямоугольным поперечным сечением,, обращенным одной из своих меньших сторон к ротору, каждый из которых имеет полые и сплошные проводники, транспортированные в пазовой части, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем снижения нагрева, полые проводники в лобовых частях обмотки распределены по сечению стержня неравномерно и в зоне упомянутых меньших сторон сечений стержней размещены чаще, чем в остальных частях стержней, например, подряд, причем указанная зона составляет 0,2-0,3 большей стороны сечения стержня.The stator winding of an electric machine with liquid cooling, made in the form of rods with a rectangular cross section, facing one of its smaller sides to the rotor, each of which has hollow and solid conductors transported in a groove part, characterized in that, in order to increase operational reliability by reducing heat, the hollow conductors in the frontal winding parts are unevenly distributed over the cross section of the rod and are located more often in the zone of the mentioned smaller sides of the cross sections than in other parts terzhney, e.g., successively, wherein said zone is 0.2-0.3 of the larger side section of the rod.
SU802905698A 1980-04-07 1980-04-07 Electric machine stator winding SU922955A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802905698A SU922955A1 (en) 1980-04-07 1980-04-07 Electric machine stator winding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802905698A SU922955A1 (en) 1980-04-07 1980-04-07 Electric machine stator winding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU922955A1 true SU922955A1 (en) 1982-04-23

Family

ID=20887862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802905698A SU922955A1 (en) 1980-04-07 1980-04-07 Electric machine stator winding

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU922955A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020187525A1 (en) * 2019-03-21 2020-09-24 Siemens Aktiengesellschaft Machine component having yoke and conductor winding

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020187525A1 (en) * 2019-03-21 2020-09-24 Siemens Aktiengesellschaft Machine component having yoke and conductor winding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4013908A (en) Cooling system for a superconductive exciter winding
US3265912A (en) Dynamoelectric machine
KR20000016040A (en) Insulated conductor for high voltage windings and a method of manufacturing the same
US2986664A (en) Diagonal flow direct-cooled dynamoelectric machine rotor
US3261995A (en) Cooling system for electrical machines
US3514730A (en) Cooling spacer strip for superconducting magnets
US3983427A (en) Superconducting winding with grooved spacing elements
US2788456A (en) Conductor-ventilated generators
SU922955A1 (en) Electric machine stator winding
US2221567A (en) Turbogenerator rotor
US3151304A (en) Transformer structures
US3035195A (en) Structural member for conducting a magnetic flux
US4337407A (en) Insulated strand brushes
KR102727738B1 (en) Static electric induction system and method
US4229671A (en) Multiturn coil for field poles of dynamoelectric machine
NO760797L (en)
GB777468A (en) Improvements in or relating to dynamo electric machines
US2929943A (en) Dynamo-electric machine cooling structure
DE102018206512A1 (en) Electric machine and hybrid electric aircraft
US2904708A (en) Ventilation of end turn portions of generator rotor winding
SU1050047A1 (en) Electric machine stator
US3391363A (en) Transformer winding having cooling ducts
SU1713020A1 (en) Rotor of electrical machine with superconductor field winding
JPS6342402B2 (en)
US2832910A (en) Insulation for air gap of unipolar generator