книги из ГПНТБ / Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока

3. Б НЕЙМАН, В. 3, ПЕКНЕ, Л. С. МОЗ

КРУПНЫЕ

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЭНЕРГИЯ»

М О С К В А 1074

Нейман 3. Б. и др.

Н 46 Крупные вертикальные электродвигатели пере­ менного тока. М., «Энергия», 1974.

376 с. с ил.

Перед загл. авт.: 3. Б. Нейман, В. 3. Пекне, Л. С. Моз

В книге рассматриваются вопросы проектирования, монтажа, испытания и эксплуатации крупных вертикальных электродвигателей переменного тока — синхронных мощностью 500 кВт и более с часто­ той вращения 187—1000 об/мин и асинхронных мощностью 300 кВт и выше с частотой вращения 300—1000 об/мин, предназначенных для привода гидравлических насосов. Особое внимание уделено электро­ двигателям для насосных агрегатов, устанавливаемых в крупных оро­ сительных системах и на тепловых электростанциях.

Книга рассчитана на конструкторов-электромашиностроителей и специалистов, связанных с монтажом, эксплуатацией и ремонтом круп­ ных электродвигателей. Она может быть использована студентами электротехнических вузов при курсовом и диппомном проектировании.

© Издательство «Энергия», 1974 г,

ПР Е Д И С Л О В И Е

Впоследнее десятилетие значительно рас­ ширились работы по строительству многих крупных оросительных систем и каналов для водоснабжения промышленных центров. Вве­ ден в строй действующих канал Иртыш — Ка­ раганда протяженностью 450 км, являющийся сложным комплексом гидротехнических соору­ жений. На трассе канала построены десятки крупных насосно-подъемных станций. Этот ка­

нал обеспечивает водоснабжение Экибастузского угольного бассейна и промышленные районы Карагандинской области, а также оро­ шение обширных районов Павлодарской обла­ сти. Введены в эксплуатацию ряд крупных оросительных систем: Аму-Бухарская, Ширабадская, Саратовская и др. Энерговооружен­ ность оборудования, установленного на насос­ ных станциях крупной оросительной системы, достигает в настоящее время 300—400 тыс. кВт.

Директивами XXIV съезда КПСС по плану 9-й пятилетки уделено большое внимание осу­ ществлению широкой программы мелиорации земель и ускоренному строительству ороси­ тельных систем в засушливых районах страны. Будут расширены действующие оросительные системы и построены новые — на юге Украи­ ны, в Ставропольском крае и Поволжье. Боль­ шое ирригационное строительство намечено в районах хлопководства, особенно в Средней Азии. Предполагается осушить миллионы гек­ таров заболоченных земель в средней полосе России. Для осуществления этого плана тре­ буются насосные агрегаты с вертикальными электродвигателями. Вертикальные насосные

3

ВВ Е Д Е Н И Е

Внашей стране осуществляется широкая программа строительства различных гидротехнических сооружений.

Всвязи с этим в народном хозяйстве находится в экс­

плуатации большое количество крупных вертикальных электродвигателей переменного тока и потребность в та­ ких машинах все увеличивается. В ирригационных и оро­ сительных системах, на насосных станциях городского и промышленного водоснабжения устанавливаются насос­

На гидроаккумулирующих станциях, где агрегаты работают то как насосы, создавая запасы воды в водо­ хранилищах, то как турбины, расходуя запасенную воду в часы пиков электронагрузки, мощность синхронных двигателей-генераторов доходит до 100 МВт и более.

Насосные агрегаты с асинхронными двигателями устанавливаются на электростанциях. При питании дви­ гателя, находящегося на электростанции, нет потерь мощности на передачу реактивной энергии по ЛЭП, не требуется от электродвигателя выдача реактивной энерги в сеть. В этих условиях асинхронные короткозамкну­ тые двигатели имеют значительные преимущества перед синхронными в части удобства и простоты обслужива­ ния, а также стоимости. Стоимость асинхронного корот­ козамкнутого двигателя в среднем на 20% меньше стои­ мости синхронного двигателя с электромашинным возбу­ дителем.

Для систем технического водоснабжения тепловых электростанций применяются вертикальные насосные агрегаты с асинхронными двигателями мощностью от 300 до нескольких тысяч киловатт. Мощность асинхрон­ ных двигателей для главных циркуляционных насосов атомных электростанций достигает 10000 кВ г.

5

На современных крупных электростанциях принята блочная схема подачи воды в конденсаторы: для каж­ дой турбины устанавливаются два насосных агрегата без перемычек на трубопроводах. При этом имеют место большие колебания напора воды в зависимости от сезо­ на и при изменении режима работы турбоагрегата. Ко­ лебания напора могут быть такими, что при неизменной частоте вращения не обеспечивается бескавитационная работа насоса. В этом случае устанавливаются двухско­ ростные насосные агрегаты. Изменение частоты враще­ ния позволяет ввести режим насоса в зону устойчивой работы, так как при изменении частоты вращения изме­ няются расход и напор воды.

В зависимости от гидравлического режима работы агрегата применяются осевые или центробежные на­

мощностью 5000 кВт.

Центробежные насосы имеют жесткие характеристи­ ки зависимости расхода воды от напора. В осевых на­ сосах величина подачи воды может регулироваться по­ воротом лопастей в пределах (ориентировочно) 9—12°. Разворот лопастей может осуществляться ручным, элек­ трическим или гидравлическим приводом. Механизм раз­ ворота установлен между фланцами валов двигателя и насоса. В случае гидравлического или электрического привода вал электродвигателя выполняется с централь­ ным отверстием по всей длине для размещения штанги от гидропривода или проводов питания электродвигателя механизма разворота лопастей.

Все крупные гидравлические насосы (осевые и цен­ тробежные), как правило, изготовляются с вертикаль­ ным валом. Это объясняется значительными технико­ экономическими преимуществами вертикальных насосов по сравнению с горизонтальными — более удобной ком­ поновкой и меньшими размерами в плане. Обычно в вер­ тикальных насосных агрегатах нагрузку от реакции воды и силы тяжести роторов насоса и электродвигателя вос­ принимает подпятник вертикального электродвигателя. Эта особенность существенно влияет на конструкцию электродвигателя. Из известных двух исполнений верти­ кальных электрических машин — подвесного и зонтич­ ного— в рассматриваемых агрегатах, как правило, при-

6

меняется подвесное исполнение. В этом случае подпят­ ник расположен выше ротора и грузонесущей является верхняя крестовина электродвигателя. Такое исполнение обеспечивает удобство обслуживания ц повышает наЯсность работы.

7

Глава п'ервая

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ

1-1. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Выбор основных размеров электродвигателя — вну­ треннего диаметра якоря и активной длины его — произ­ водится на основании машинной постоянной Арнольда, связывающей размеры якоря с электромагнитными на­ грузками и вращающим моментом.

Постоянная Арнольда

9