专利名称：二百五十二槽十四极不对称四支路双层三相定子绕组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二百五十二槽十四极不对称四支路双层三相定子绕组。
背景技术：
抽水蓄能电机频繁在发电和电动两种工况下运行，其旋转方向相反，通常转速较高，因此它的设计技术独特。并随着容量的逐渐增加，设计难度越来越大。容量为300MW等级、转速为428.6r/min(十四极)抽水蓄能电机应用广泛，且该转速的水轮机性能优越。但十四极电机的定子绕组对称并联支路数只能是1、2、7和14，相应的额定电压为13. SkV和 15. 75kV，在其他结构尺寸不变的情况下，铁心的长度较四支路定子绕组的长近500mm，从而使电机的制造成本和电站的建设成本增加。若采用四支路不对称绕组，则存在支路电势的大小不等、相位不同以及绕组连接困难等问题。四支路定子绕组的电机性能优越，成本低， 但绕组不满足对称条件，为支路不对称绕组。
发明内容
本发明的目的是提供一种轴向长度短，能降低厂房高度，节省电站建设费用的二百五十二槽十四极不对称四支路双层三相定子绕组。这种二百五十二槽十四极不对称四支路双层三相定子绕组，由嵌入定子槽中的上、下层线棒通过改变绕组节距在端部由直并头套、斜并头套和短铜环连接形成三种节距，节距为14个槽距、15个槽距和16个槽距的线圈，使之串联形成四条支路，四条支路并联后形成此种定子绕组，该定子绕组为上层线棒 (1)、下层线棒O)，通过改变节距在端部由直并头套(3)、斜并头套以及短铜环(5)连接形成三种节距的线圈(6)，再连接形成四条支路，四条支路并联后形成不对称四支路双层三相对称波绕组。电机主要由定子和转子两大部件组成。定子由定子机座、定子铁心和定子绕组组成。大型电机定子绕组通常为单匝绕组，由嵌入定子铁心槽中的条式线棒在端部由并头套连接形成线圈，若干线圈串联并通过极间连接线形成支路，支路间并联形成定子绕组。定子绕组是电机中完成机电能量转换的关键部件，在转子旋转过程中使励磁绕组提供的恒定磁通切割定子绕组，并在其中感应电势，产生电能，完成机械能向电能的转化。本发明对于428.6r/min(十四极)电机，其对称定子绕组的支路数只能是1、2、7 和14。本发明是改变十四极、二百五十二槽的绕组排列规律和连接形式，形成一种新的不满足对称绕组条件的不对称四支路双层三相定子绕组。不对称四支路绕组与传统的对称支路绕组相比，其优点是(1)充分发挥水泵水轮机在428. 6r/min下的优越性能；⑵电机额定电压可由7条支路绕组的13. 8kV和15. 75kV 提高到18kV ;C3)扩大电机定子的可选槽数，使电机设计技术大幅度提升；(4)在电机其他结构尺寸不变的情况下，铁心的长度较采用7支路定子绕组的短近500mm，从而使电机的制造成本和电站的建设成本减少。本发明适用于凸极同步电机，尤其适合428. 6r/min(十四极)，二百五十二槽抽水蓄能电机。采用本发明的定子绕组，使常规的单一节距(节距为15个槽距)的定子线圈，变成三种节距(分别为14个槽距、15个槽距和16个槽距)的定子线圈，线圈串联之后形成不对称的四条支路，这四条支路并联构成一相绕组。这不仅改变了上层线棒和下层线棒的连接规律，而且改变了支路中线圈的连接规律。为了考察本发明的定子绕组的性能，需通过电势星形图分析其不对称度和计算定子绕组分布系数，从原理上判断此种绕组形式是否可行；通过绘制定子绕组连接图来判断此种绕组的嵌线工艺性和极间连接是否可行。对于 428. 6r/min (十四极)，二百五十二槽，四支路定子绕组，定子绕组的分布系数为0. 95614， 短距系数两两支路相同，分别为0. 9622和0. 9686，平均绕组系数为0. 9230，电压不对称度为0. 6696%，即可以通过调整线圈节距接成支路不对称但三相对称的定子绕组，定子绕组接线图如图1所示。从图中可见定子绕组接线虽较常规绕组复杂，但是完全能够实现。本发明的定子绕组，不仅可以使电机性能优越，提高电压等级，扩大十四极电机的定子可选槽数，使电机设计技术大幅度提升，更重要的是可以减少电机的轴向长度，降低厂房的高度， 节省电站的建设费用。本发明适用于428.6r/min(十四极)二百五十二槽凸极同步电机， 尤其适合大型抽水蓄能电机领域。
图1本发明的不对称四支路双层三相定子绕组接线2为A相带绕组需连接的线棒编号及连接规律表图3为X相带绕组需连接的线棒编号及连接规律表图4为B相带绕组需连接的线棒编号及连接规律表图5为Y相带绕组需连接的线棒编号及连接规律表图6为C相带绕组需连接的线棒编号及连接规律表图7为Z相带绕组需连接的线棒编号及连接规律表
具体实施例方式如图1所示为一种二百五十二槽十四极不对称四支路定子绕组，由嵌入定子槽中的上、下层线棒通过改变绕组节距在端部由直并头套、斜并头套和短铜环连接形成三种节距，节距为14个槽距、15个槽距和16个槽距的线圈，线圈串联形成线圈组、再连接成四条支路，四条支路并联后形成此种定子绕组，定子绕组为上层线棒1、下层线棒2，通过改变节距在端部由直并头套3和斜并头套4以及短铜环5连接形成三种节距的线圈6，再连接形成四条支路，四条支路并联后形成不对称四支路双层三相对称波绕组。通过汇流环和母线引出到机坑外。虽然只需要设计一种节距的线棒，但其端部连接除了直并头套和斜并头套外， 还需要增加短铜环。不对称四支路双层三相定子绕组的连接形式为电机的定子绕组为三相60°相带，即A、X、B、Y、C、Z六个相带，分别如图2 图7所示。图中，罗马数字编号I-VII为电机极对数编号，每相带下的列数为每极每相槽数，图中给出的是每相绕组上下层线棒对应的槽号，在每张图的最后一行给出了列的编号，编号1-6表示上层线棒，编号1’ _6’表示下层线棒。每个相带图中，除了第IV对极下的线棒连接成线圈时需把节距调整成14个槽距和16个槽距外，其他对极下连接而成的线圈节距均为15个槽距，极对数I-III的各列上层线棒与编号数字相同的各列下层线棒对应相连和第IV对极的编号为1、3、5各列上层线棒与编号数字相同的下层线棒各列对应相连形成一条支路，极对数V-VII的各列上层线棒与编号数字相同的各列下层线棒对应相连和第IV对极的编号为2、4、6各列上层线棒与编号数字相同的下层线棒对应各列相连形成另一条支路，每相带形成两条支路，共形成12条支路，A、X相带的四条支路并联形成A相绕组，B、Y相带的四条支路并联形成B相绕组，C、Z 相带的四条支路并联形成C相绕组，这样就形成了不对称四支路双层三相绕组。
权利要求
1.一种二百五十二槽十四极不对称四支路双层三相定子绕组，其特征是由嵌入定子槽中的上、下层线棒通过改变绕组节距在端部由直并头套、斜并头套和短铜环连接形成三种节距，节距为14个槽距、15个槽距和16个槽距的线圈，使之串联形成四条支路，四条支路并联后形成此种定子绕组，该定子绕组为上层线棒(1)、下层线棒O)，通过改变节距在端部由直并头套(3)、斜并头套以及短铜环(5)连接形成三种节距的线圈(6)，再连接形成四条支路，四条支路并联后形成不对称四支路双层三相对称波绕组。
2.根据权利要求1所述的一种二百五十二槽十四极不对称四支路双层三相定子绕组， 其特征是不对称四支路双层三相定子绕组的连接形式为电机的定子绕组为三相60°相带，即A、X、B、Y、C、Z六个相带，图中罗马数字编号I-VII为电机极对数编号，每相带下的列数为每极每相槽数，图中给出的是每相绕组上下层线棒对应的槽号，在每张图的最后一行给出了列的编号，编号1-6表示上层线棒，编号1’ -6’表示下层线棒。每个相带图中，除了第IV对极下的线棒连接成线圈时需把节距调整成14个槽距和16个槽距外，其他对极下连接而成的线圈节距均为15个槽距，极对数I-III的各列上层线棒与编号数字相同的各列下层线棒对应相连和第IV对极的编号为1、3、5各列上层线棒与编号数字相同的下层线棒各列对应相连形成一条支路，极对数V-VII的各列上层线棒与编号数字相同的各列下层线棒对应相连和第IV对极的编号为2、4、6各列上层线棒与编号数字相同的下层线棒对应各列相连形成另一条支路，每相带形成两条支路，共形成12条支路，A、X相带的四条支路并联形成A相绕组，B、Y相带的四条支路并联形成B相绕组，C、Z相带的四条支路并联形成C相绕组，这样就形成了不对称四支路双层三相绕组。
全文摘要
本发明涉及一种定子绕组——十四极、二百五十二槽、不对称四支路双层三相定子绕组，它是由嵌入定子槽中的上下层线棒通过改变绕组节距在端部由直并头套、斜并头套和短铜环连接形成三种节距的线圈，并有规律地串联形成四条支路，四条支路并联形成此种定子绕组。本发明是改变十四极、二百五十二槽的绕组排列规律和连接形式，形成一种新的不满足对称绕组条件的不对称四支路双层三相定子绕组。本发明不仅可以使电机性能优越，提高电压等级，扩大十四极电机的定子可选槽数，使电机设计技术大幅度提升，而且可以减少电机的轴向长度，降低厂房的高度，节省电站的建设费用。本发明适用于十四极、二百五十二槽凸极同步电机，尤其适合大型抽水蓄能电机领域。
文档编号H02K3/28GK102510151SQ20111037069
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者刘平安, 孙玉田, 宋敏慧, 李桂芬, 李金香, 栾庆伟, 毕纯辉, 胡刚 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司