ОБМОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в любой промышленности и на транспорте.
Общеизвестны электрические машины переменного тока со всыпными, полужесткими и жесткими обмотками, секции которых намотаны из изолированных проводов круглого или прямоугольного сечения («Проектирование электрических машин» Под редакцией И.П.Копылова, Москва, Энергия, 1980 г. стр 42), в лобовой части соединенных в электрическую схему, например, звезды или треугольника. Жесткие обмотки машин могут выполняться стержневыми, отдельным элементом которых является стержень, представляющий собой одну пазовую часть и две половины лобовых. Полужесткие и жесткие катушки выполняют из прямоугольного обмоточного провода. Из жестких катушек выполняют также обмотки фазных роторов асинхронных двигателей.
Известны также перспективные асинхронные машины, в которых осуществлено эффективное подавление высших гармоник (RU 2046515 С, H02K 17/06, 20.10.1995; USA 5,559,385, H02K 3/28, 24.09.1996; RU 2011120305/07, H02K 17, 2011). Несмотря на более сложную конструкцию обмоток эти машины обладают рядом преимуществ и отличаются, прежде всего, большей удельной мощностью и повышенными энергетическими характеристиками. Так, при перегрузке такого электродвигателя частота вращения вала уменьшается, но при этом ток практически не растет. То же происходит и при внезапном падении напряжения в цепи. Двигатель продолжает экономично работать с меньшими оборотами, не перегреваясь, а после восстановления напряжения питания до номинального уровня он автоматически выходит на расчетный режим работы. При недогрузке коэффициент мощности электродвигателя падает плавно, оставаясь в области высоких значений, за счет чего он работает очень экономично (http://dvigatel.myfor.ru).
Одно из наиболее уязвимых мест изоляции обмотки - это участки выхода катушки из паза на торцах машины, где напряженность электрического поля увеличивается, а изоляция катушек ослабляется из-за изгиба их лобовых частей. Для обеспечения необходимой электрической прочности место изгиба лобовых частей удаляется на некоторое расстояние от торца магнитопровода. Это расстояние зависит от типа обмоток и от номинального напряжения машины и учитывается при расчете длины лобовой части и средней длины витка. Для усиления электрической прочности этого участка во всыпных и полужестких обмотках накладываются дополнительные слои изоляции в местах выхода катушек из пазов.
Жесткая система лобовых частей выдерживает большие ударные нагрузки и обеспечивает возможность прохождения воздуха между лобовыми частями соседних катушек, что улучшает условия охлаждения электрической машины.
Недостатком указанных машин является сложность автоматизации процессов укладки многослойных обмоток, установки лобовой изоляции и обвязки лобовых частей.
Недостатком всыпных обмоток является низкий коэффициент заполнения пазов медью из-за наличия воздушных зазоров между круглыми элементарными проводниками.
При работе на повышенных частотах (200-400 Герц) наблюдается резкий рост потерь, обусловленных вихревыми токами в проводниках, что влечет за собой необходимость дробления эффективных проводников на большее число элементарных проводников, и как следствие приводит к снижению коэффициента заполнения пазов медью.
Техническим результатом полезной модели является:
- возможность полной автоматизации процесса изготовления и укладки обмоток, в том числе и многослойных;
- уменьшение влияния вихревых токов и эффекта вытеснения тока, особенно при повышенных частотах;
Данный технический результат достигается тем, что обмотка электрической машины переменного тока включает в себя тонкие плоские, профилированные вне паза, жесткие элементарные сегментные проводники, уложенные в пазы магнитопровода изолированно друг от друга и от паза, широкой стороной параллельно дну паза, образуя многослойную структуру в виде заполняющей каждый паз стопки элементарных проводников, соединенных в электрическую схему обмотки на одной или обеих лобовых частях.
Существует вариант обмотки машины, в котором элементарные сегментные проводники выполнены штамповкой.
Существует также вариант обмотки машины, в котором элементарные сегментные проводники перед укладкой в паз объединены в многослойный стержень.
Возможен также вариант обмотки машины, в котором лобовые части элементарных сегментных проводников соединены сваркой на лобовой части в схему обмотки.
Указанный выше технический результат, достигнут при осуществлении полезной модели путем изготовления, согласно описания, обмотки статора асинхронной машины переменного тока с прямоугольными пазами магнитопровода, которая работает так же, как и известные асинхронные машины.