Глава 10 Проектирование синхронных машин (967523), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 10.5. Схемы вентиляции:

а — защищенных машин СДН2; б — закрытых машин СДН3-2

На рис. 10.6, а дана конструкция синхронного генератора серии ЕСС, а на рис. 10.6, б — его внешний вид. Генераторы изготовляют в горизонтальном защищенном исполнении. По способу крепления и конструкции подшипниковых узлов генераторы имеют две формы исполнения: IM1001 (на лапах с двумя одинаковыми подшипниковыми щитами) и IM2101 (на лапах с фланцевым подшипниковым щитом со стороны вала). Станина генератора 1 — чугунная, литая. В верхней ее части имеется проем прямоугольной формы, над которым устанавливают блок регулирования напряжения 13. На внутренней поверхности станины равномерно по окружности расположены продольные ребра, на которые сажают обмотанный магнитопровод статора. Каналы, образованные между ребрами и наружной поверхностью статорного магнитопровода, служат для прохождения охлаждающего воздуха. Вентиляция генератора — аксиальная, вытяжная. Воздух забирается центробежным вентилятором 11 через отверстия в щите, расположенном со стороны контактных колец. Подшипниковые щиты 4 — чугунные, литые. В нижних частях щитов расположены окна для прохождения воздуха. Окна защищены сетками, штампованными из листовой стали. Для увеличения размеров окон нижняя часть щитов расширена.

Рис. 10.6. Синхронный генератор серии ЕСС:

а — чертеж общего вида; б — внешний вид

В подшипниковых щитах располагают подшипники 10. Со стороны привода применяют роликоподшипники, а со стороны колец — шарикоподшипники. В генераторах 5-го габарита установлены шарикоподшипники с обеих сторон.

Магнитопровод статора 2 собирают из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Собранный в пакет магнитопровод после опрессовки удерживается шестью продольными скобками, которые на торцах приваривают к нажимным кольцам. Магнитопровод впрессовывают в станину и закрепляют от проворачивания винтом.

В полузакрытых пазах статора уложена всыпная петлевая двухслойная обмотка 3 из круглого медного провода марки ПСД. Изоляция обмотки и паза соответствует классу нагревостойкости B.

Сердечник ротора 5 собирают из листов электротехнической стали, которые имеют форму звезды с числом лучей (выступов) 1, равным числу полюсов (рис. 10.7, а). Листы используют двух видов, отличающих друг от друга высотой выступов. Из той же стали, штампуют сегменты 2, имеющие форму полюсных наконечников. По длине сердечник состоит из чередующих пакетов, состоящих из листов с короткими или длинными выступами. Крайние пакеты с короткими выступами собранны из листов тонколистовой стали толщиной 2 мм.

Собранный и спрессованный магнитопровод закрепляют на валу с помощью шпонки, а с торцов — двумя пружинными кольцами.

Катушки обмоток возбуждения 6 (см. рис. 10.6, а) наматывают из прямоугольной меди и после предварительной изоляции полюсных сердечников надевают на них. Сверху и снизу катушек устанавливают изолирующие шайбы. Под нижнюю шайбу подкладывают стальную пружинящую рамку, предохраняющую от перемещения катушки относительно сердечника. После установки катушек на полюсы зашихтовывают пакеты сегментов полюсных наконечников 2 (рис. 10.7, б). Сегменты с сердечниками крепят с помощью двух продольных шпилек 3, проходящих через отверстия сегментов и высоких пакетов, при этом наружные размеры сегментов и высоких пакетов строго совпадают, образуя внешнюю поверхность ротора. Между сегментами по краю полюсов остаются воздушные промежутки, равные толщине высоких пакетов.

Рис. 10.7. Ротор синхронного генератора серии ЕСС

На выступающие из полюсов концы шпилек устанавливают силуминовые втулки, удерживающие торцевые части катушек от изгибания.

Выводные провода обмотки ротора пропускают через вал, конец которого со стороны колец полый (сверленый), и соединяют с контактными кольцами 8 (см. рис. 10.6, а), изготовленными из латуни. Кольца с контактными шпильками запрессовывают в изоляционном пресс-материале на стальную втулку, которая служит для посадки контактных колец на конец вала. Втулку на вал закрепляют от проворачивания призматической шпонкой, а от осевого смещения — установленным на валу пружинным кольцом. Кольца закрывают штампованным из листовой стали кожухом 7. На подшипниковом щите со стороны колец крепят чугунное кольцо, которое стягивает крышку подшипника. В кольцо ввинчивают одну или две шпильки, опрессованные в изоляционный пресс-материал. На шпильки крепят по две траверсы 9, каждая из которых имеет два щеткодержателя со щетками марки ЭГ-14 размером 10 12,5 мм. Блок регулирования напряжения 13 устанавливают над проемом в станине. В нем устанавливают выпрямители цепи возбуждения, трансформаторы тока, дроссель цепи компаундирования и конденсаторы для самовозбуждения.

На станине располагают коробку выводов 12 для присоединения внешних проводов [16].

10.3. СИСТЕМА ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ

При анализе работы синхронных машин и при построении их характеристик широко используют систему относительных единиц. В этом случае напряжения, ЭДС, сопротивления, мощности и т. д. выражают не в физических единицах, а в величинах, являющихся их отношениями к соответствующему значению, которое принимают за базовое. Обычно для токов и напряжения статора за базовые значения принимают их номинальные фазные значения и , а для мощности — полную номинальную мощность , . Сопротивления обмоток относят к базовому сопротивлению, равному отношению номинального фазного напряжения к номинальному фазному току. За базовый момент принимают отношение — угловая синхронная скорость .

Для того чтобы выразить в относительных единицах величины и параметры роторных контуров, их нужно предварительно привести к числу витков обмотки статора, а затем разделить на соответствующее указанное выше базовое значение этой величины.

В обозначении величин, выраженных в относительных единицах, в нижнем индексе указывается звездочка. Так, ток в относительных единицах будет обозначаться , индуктивное сопротивление и т. д.

Применение относительных единиц делает анализ работы машины более наглядным и обобщенным [6].

10.4. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

При разработке электрической машины задаются рядом исходных величин, которые будут являться номинальными данными спроектированной машины. Для синхронной машины такими данными являются следующие.

1. Номинальная мощность. Для двигателей этой мощностью является механическая мощность на валу в киловаттах. Иногда еще задается полная мощность в киловольт-амперах. Для генераторов за номинальную мощность принимается электрическая отдаваемая мощность в киловольт-амперах, а также ее активная составляющая в киловаттах.

2. Номинальное линейное напряжение , В или кВ.

3. Число фаз и схема соединения обмотки статора (звезда или треугольник). Чаще всего применяется схема соединения звезда.

4. Номинальная частота вращения , об/мин.

5. Частота , Гц.

6. Коэффициент мощности . Обычно при опережающем токе для двигателей и 0,8 при отстающем для генераторов.

Кроме того, в некоторых случаях могут быть заданы некоторые дополнительные данные: момент инерции , система вентиляции, пусковые условия, конструктивный тип и т. д.

Серии общепромышленных синхронных машин выпускают чаще в защищенном исполнении с горизонтальным расположением вала. Поэтому в приведенной ниже методике расчета будут рассматриваться машины такого типа.

10.5. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ

Проектирование синхронных машин, как, впрочем, и любой другой электрической машины, начинают с выбора главных размеров: внутреннего диаметра статора и расчетной длины . Задача эта не имеет однозначного решения, так как при выборе главных размеров приходится учитывать ряд требований. Поэтому для нахождения оптимальных значений и приходится в некоторых случаях просчитывать ряд вариантов. Для сокращения числа рассчитываемых вариантов целесообразно воспользоваться рекомендациями, полученными на основе накопленного опыта проектирования и эксплуатации подобных машин. Для предварительного определения диаметра можно воспользоваться построенными в логарифмическом масштабе зависимостями (рис. 10.8), которые соответствуют усредненным диаметрам выполненных машин.

Рис. 10.8. Зависимость при различных числах полюсов:

а — при S '>100 кВА; б — при S '≤100 кВА

Расчетную электромагнитную мощность определяют по формулам:

для двигателя (10.1)

для генераторов .

Коэффициент представляет собой отношение ЭДС в якоре при номинальной нагрузке к номинальному напряжению. Он зависит от сопротивления обмотки статора. При работе синхронного двигателя с опережающим током и можно принять ; для генераторов, работающих с отстающим током и , принимают .

Коэффициент полезного действия для двигателей предварительно можно взять из табл. 10.3, где даны значения КПД для серийно выпускаемых синхронных двигателей при номинальном напряжении В . При В КПД двигателей увеличивается на 0,3…1%, а при В снижается на 0,05…0,2 % . Коэффициенты полезного действия выпускаемых в настоящее время синхронных генераторов при и В даны в табл. 10.4.

При других значениях мощности, частоты вращения и напряжения предварительное значение КПД генераторов при можно получить по табл. 10.3 (с учетом поправки по напряжению), снизив найденное значение на 0,2…0,7%. В табл. 10.5 даны КПД для генераторов мощностью до 100 кВт.

Таблица 10.3. Значения КПД синхронных двигателей, %,

при = 0,9 и = 6000 В

Таблица 10.4. Значения КПД синхронных генераторов, %,

Характеристики

Список файлов книги