Глава 10 Проектирование синхронных машин (967523), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Основное конструктивное исполнение таких машин — с горизонтальным расположением вала. По способу защиты и вентиляции — защищенные или закрытые с самовентиляцией. Охлаждение — воздушное.
В настоящее время для синхронных машин не существует жесткой увязки мощностей с установочными размерами и высотой оси вращения, как это имеется, например, у асинхронных машин.
Синхронные машины общего назначения выпускают в виде ряда серий. Каждая серия включает в себя машины в определенном диапазоне мощностей и частот вращения, их выполняют на нескольких нормализованных внешних диаметрах статора, которые определяют габарит машины. При одной и той же частоте вращения две-четыре машины близких мощностей имеют одинаковую поперечную геометрию и отличаются длиной.
Неявнополюсные синхронные двигатели общего назначения выпускают сериями СД2, СДН2, СДН3-2 и др. Серию двигателей СД2 выпускают на внешних диаметрах статора, соответствующих 13-му и 14-му габаритам, серию СДН2 — на диаметрах 16-го и 17-го габаритов, а серию СДН3-2 — на диаметрах 18—21-го габаритов. Синхронные генераторы выпускают сериями СГ2 (13-й и 14-й габариты), СГД2 (16-й и 17-й габариты) и др. Конструктивно синхронные генераторы подобны синхронным двигателям соответствующего габарита. Кроме того, выпускают синхронные генераторы серий ОС, ЕСС, ECC5 и другие в диапазоне мощностей от 4 до 100 кВт (5—9-й габариты) на напряжение 230 и 400 В при частоте вращения 1500 об/мин [15].
Турбо- и гидрогенераторы большей мощности в данном учебнике не рассматриваются.
10.2. КОНСТРУКЦИЯ СЕРИЙНЫХ СИНХРОННЫХ МАШИН
ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Как уже отмечалось, синхронные машины общего назначения с явнополюсным ротором выпускают в виде отдельных серий. Каждая серия включает ряд машин в определенном диапазоне мощностей, объединенных общностью конструкции. Машины различных серий могут конструктивно отличаться друг от друга, но наряду с этим в выполнении отдельных узлов иметь и много общего. Конструкции современных синхронных машин средней мощности показаны на рис. 10.1—10.4. На рис. 10.1—10.3 одинаковые детали и узлы обозначены одними и теми же цифрами.
Рис. 10.1. Синхронный двигатель серии СД2
Конструктивно машины указанных серий выполнены с различными степенями защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями и от попадания внутрь машины посторонних тел и воды. В соответствии с классификацией, предусмотренной ГОСТ, машины серии СД2 (СГ2) имеют степень защиты IP23. Основное исполнение серии СДН2 имеет степень защиты IP11, но также выпускаются модификация со степенью защиты IP43. Машины серии СДН3-2 имеют закрытое исполнение со степенью защиты IP44.
Машины различаются по способу крепления и конструкции подшипниковых узлов. В машинах серии СД2 (СГ2) подшипники размещают в подшипниковых щитах, и, следовательно, машины имеют форму исполнения IM1001. В машинах серий СДН2 и СДН3-2 применяют стояковые подшипники, и они имеют форму исполнения IM7311. Машины серии СДН2 (см. рис. 10.2) выполняют без фундаментной плиты, а стояковые подшипники 1 устанавливают на нижних подшипниковых полущитах 2, крепящихся к нижней части статора. Такое исполнение позволило сократить расстояние между подшипниками по сравнению с вариантом крепления стояковых подшипников на фундаментной плите и привело к уменьшению общей массы машины. По сравнению с вариантом расположения подшипников в подшипниковых щитах принятая конструкция также имеет преимущества, так как обеспечивает выполнение машины на подшипниках скольжения и качения с одинаковыми габаритно-установочными размерами, большую гарантию от попадания масла из подшипников скольжения в машину, уменьшает вероятность возникновения вибраций и т. д . Крепление двигателей к фундаменту производят шпильками, проходящими через отверстия в лапах станины. Двигатели серии СДН3-2 (рис. 10.3) вместе со стояковыми подшипниками 1 крепят на фундаментной плите 3 или фундаментных балках.
Рис. 10.2. Синхронный двигатель серии СДН2
Рис. 10.3. Синхронный двигатель серии СДН3-2
В машинах серии СД2 применяют подшипники качения: со стороны контактных колец — однорядные шариковые подшипники и со стороны привода — однорядные роликовые. В машинах серии СДН2 используют как подшипники скольжения, так и подшипники качения. Подшипники скольжения — стояковые с кольцевой смазкой. У применяемых подшипников сокращена осевая длина за счет отсутствия маслоуловительных козырьков. Для подшипников качения используют роликовые однорядные подшипники. В комплект подшипникового узла со стороны привода вместе с роликовым подшипником входит шариковый подшипник, который предназначен для восприятия случайных осевых нагрузок. Все машины серии СДН3-2 имеют подшипники скольжения.
Рис. 10.4. Внешний вид синхронного двигателя:
а — СД2; б — СДН2
Высота оси вращения для всех машин серий СДН2 и СДН3-2 равна 630 мм, а для машин серии СД2 (СГ2) — 450 мм у машин 13-го габарита и 500 мм у машин 14-го габарита.
Станины 4 всех машин сварные из листовой стали и состоят из стоек, соединенных между собой продольными ребрами жесткости, опорных лап и наружной обшивки. У машин серий СД2 и СДН2 в обшивке корпуса имеются окна 5 с жалюзи и решетками для выхода воздуха. У машин серии СДН3-2 обшивка корпуса глухая, в днище корпуса имеются окна для присоединения воздуховодов. На станине закрепляют коробку выводов статора с крышкой 6. Сердечник статора 7 состоит из запрессованных в корпус станины пакетов, собранных из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Между пакетами имеются вентиляционные каналы. В машинах серии СДН2 пакет собирают из целых листов, а у машин серий СДН2 и СДН3-2 — из сегментов. У машин серий СДН2 и СДН3-2 удержание магнитопровода в запрессованном состоянии обеспечивают нажимные кольца 8 и стяжные шпильки 9, а у машин СД2 (СГ2) — нажимные шайбы 10, соединенные между собой стяжками. Во всех машинах применена двухслойная петлевая обмотка 11, которую укладывают в прямоугольные пазы статора. У машин серии СД2, а также у генераторов серий СГ2 и СГД2 в эти же пазы укладывают по одному проводнику дополнительной обмотки, предназначенной для питания возбудительного устройства. Пазовую часть обмотки крепят гетинаксовыми клиньями. Лобовые части обмотки в зависимости от вылета и глубины паза крепят изолированными бандажными кольцами 12.
Роторы машин имеют два исполнения. У быстроходных машин полюсы сажают на остов, а у тихоходных — на магнитное колесо. Остов ротора 13 (см. рис. 10.3) выполняют шихтованным из листовой стали марки Ст3. У машин 13—17-го габаритов остов состоит из одного пакета, а у машин, начиная с 18-го габарита, подразделяется на несколько пакетов длиной 100 мм с промежутками между ними в 15…25 мм. Магнитное колесо 14 (см. рис. 10.2) выполняют сварным из листовой стали марки Ст3.
Полюсы быстроходных машин устанавливают на остов ротора Т-образными хвостовиками, а в некоторых машинах — хвостовиками в виде ласточкина хвоста. Полюсы тихоходных машин крепят к ободу магнитного колеса шпильками и гайками.
Сердечники полюсов 15 выполняют шихтованными из листовой стали марки Ст3 толщиной 1 и 1,4 мм. Запрессовку сердечника полюса осуществляют с помощью литых нажимных щек и заклепок. Сердечники полюсов бесхвостового исполнения имеют массивный центральный стержень, в который заворачивают крепящих полюс шпилек.
Демпферную (пусковую) клетку 16 выполняют из медных стержней, расположенных в полузакрытых пазах сердечников полюсов, припаянных к дугообразным сегментам 17 и выполненных из полосовой меди, гнутой плашмя. У некоторых двигателей часть пазов заполняют латунными стержнями. Соединение короткозамыкающих сегментов соседних полюсов быстроходных машин производят встык с помощью соединительных накладок с дополнительным креплением соединения шпилькой к остову ротора. Короткозамыкающие сегменты тихоходных машин соединяют между собой внахлест.
Обмотки возбуждения 18 состоят из катушек, изготовленных из полосовой меди, намотанной на ребро. Между витками прокладывают изоляцию из асбестовой бумаги.
Контактные кольца 19 подвесного типа изготовляют из стали марки Ст3 или чугуна и крепят на конце вала за подшипниковым узлом у машин 13—17-го габаритов и между подшипниковыми стояками у машин, начиная с 18-го габарита (серия СДН3-2).
Подшипниковые щиты 20 у машин серии СД2 (СГ2) (см. рис. 10.1) сварные, которые центрируют замками в станине. В щитах имеются окна с жалюзи, через которые входит охлаждающий машину воздух. В серии СДН2 (см. рис. 10.2) нижние подшипниковые полущиты 2 в машинах 16-го габарита изготовляют литыми из чугуна, а у машин 17-го габарита приняты сварные полущиты. В полущитах предусматривают вентиляционные окна, служащие также для измерения воздушного зазора. Предохранительные щиты 21 прикрепляют к верхним торцевым частям станины, и их конструкция определяется необходимостью обеспечения заданной степени защиты машины.
При степени защиты IP11 вентиляционные окна, расположенные на цилиндрической поверхности щитов, закрыты жалюзи, окна на торцевых поверхностях — решетками, сварными из концентрически расположенных круглых прутков и радиальных ребер. Для предотвращения попадания внутрь двигателя воды, стекающей по торцевой поверхности щита, предусмотрены обтекатели. Щиты машин со степенью защиты IP43 отличаются от щитов машин исполнения IP11 только отсутствием вентиляционных окон.
В машинах серии СДН3-2 применяют плоские разъемные щиты 20 (см. рис. 10.3) из листовой стали толщиной 5 мм. Для увеличения жесткости щиты имеют горизонтальные и вертикальные ребра из полосовой стали.
Во всех сериях применяют воздушное охлаждение с самовентиляцией. В машинах серии СД2 принята согласная радиальная система вентиляции. В серии СДН2 применена согласная система вентиляции, причем при активной длине магнитопровода статора меньше 44 см используют аксиально-радиальную схему, а при длинах больше 44 см — радиальную. У закрытых машин серии СДН3-2 вентиляция происходит по замкнутому циклу через встроенный воздухоохладитель 24, который у большинства машин размещают в верхней части корпуса. Схема вентиляции для машин серии выбирают в зависимости от окружной скорости ротора и длины статора. При окружных скоростях ротора более 40 м/с применяют согласную радиальную вентиляцию с осевым вентилятором, при скоростях от 20 до 35 м/с и активной длине статора машины до 40 см — согласную аксиально-радиальную систему с коническим вентилятором, при скоростях от 20 до 30 м/с, но при длине статора свыше 41 см — согласную радиальную с коническим вентилятором. Вентиляторы машин 22 (см. рис. 10.3) прикрепляют к ободу ротора. Для направления потока воздуха к подшипниковым щитам некоторых машин прикрепляют диффузоры 23. На рис. 10.5, а в качестве примера показана схема согласной радиальной (левый рисунок) и согласной аксиально-радиальной вентиляции (правый рисунок) для защищенных машин, а на рис. 10.5, б — согласной радиальной вентиляции для закрытых машин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
