Сердечник статора:
Конструкция полностью собранного сердечника и его крепление в корпусе статора показаны на рисунке 3. Сердечник (магнитопровод) представляет собой цилиндр, собранный из электротехнической стали и разделенный на отдельные пакеты шириной 40—50 мм. Между пакетами выполняют вентиляционные каналы шириной 10 мм (реже 5 мм). Пакеты зафиксированы креплением типа «ласточкин хвост» на клиньях-ребрах. В собранном и спрессован ном состоянии сердечник удерживается с торцов нажимными плитами с помощью гаек, навернутых на хвостовики ребер.
Если внешний диаметр сердечника не превышает 990 мм, то его пакеты собирают (шихтуют) из отдельных дисков, штампованных из электротехнической стали. Турбогенераторы средней и большой мощности имеют внешний диаметр сердечника, превышающий 990 мм, и поэтому пакеты магнитопровода шихтуют из отдельных сегментов. Для изготовления дисков и сегментов применяют горячекатаную или холоднокатаную электротехническую сталь толщиной 0,5 мм (реже 0,35 мм). Горячекатаная сталь дешевле и прочнее, чем холоднокатаная. Однако холоднокатаная сталь имеет лучшие магнитные характеристики меньшие потери и большие допустимые индукции. Поэтому ее применение в крупных генераторах дает возможность изготовить сердечник статора более монолитным и на 5—10 % меньшей длины.
Рисунок 3 – Конструкция сердечника турбогенератора.
где:1—нажимная плита; 2 — клин - ребро; 3 — пакет активной стали; 4 — вентиляционный канал; 5 — опорное кольцо; 6 — гайка; 7 — кольцевая шпонка; 8 —нажимный палец; 9 — пакеты.
1.3 Конструкция ротора турбогенератора
Обмотка возбуждения двухполюсного турбогенератора состоит со ответственно из двух групп катушек, укладываемых в пазы ротора. Катушки, принадлежащие одной группе, располагаются концентрически на одном полюсном делении ротора относительно его большого зуба (рисунок 4). Таким образом, обмотка возбуждения турбогенератора является распределенной, благодаря чему достигается близкая к синусоидальной форма МДС ротора. Число катушек в группе может составлять 7—10, а число витков в катушке 5—28. Рассматриваемые далее особенности конструкции обмоток возбуждения во многом определяются используемой системой охлаждения.
Рисунок - 4 – расположение катушек обмотки возбуждения на роторе
Высокая частота вращения приводит к возникновению в роторе больших механических напряжений из-за действия центробежных сил. Для получения необходимой прочности ротор изготавливают массивным цилиндрическим из цельной стальной поковки. В качестве материала для роторов турбогенераторов относительно небольшой мощности с воздушным охлаждением используют углеродистую кованную сталь марки 35. Рогоры крупных турбогенераторов изготавливают из высоколегированной стали марок: ОХНЗМ, ОХН4МАР, 35ХНМ, 35ХНЗМА 35ХН4МА. 35ХН1МФА, 36ХНМА. 36ХНЗМФА, 36ХН1Н. на электромашиностроительном заводе из заготовки вытачивают все ступени ротора с припуском до чистоты, необходимой для проведения ультразвуковой дефектоскопии. По отражению звуковой волны удается обнаруживать дефекты размером более 3 мм на большой глубине. После чистовой обработки в роторе фрезеруют пазы под обмотку, токоподводы и для вентиляции (рисунок 5). Пазы под обмотку возбуждения занимают примерно 2/3 окружности бочки ротора. Оставшаяся свободной третья часть, образует два диаметрально расположенных больших зубца, через которые проходит главная часть магнитного потока генератора. В турбогенераторах российского производства используют четыре формы пазов (рисунок 6), Глубина пазов определяется допустимой толщиной основания зубца, где возникают наибольшие растягивающие напряжения при вращении ротора.
Рисунок 5 - Вал ротора
В генераторах с форсированным охлаждением ротора на зубцах фрезеруют скосы для улучшения входа газа из зазора в отверстия пазовых клиньев (рисунок 7). При косвенном охлаждении обмотки возбуждения на поверхности ротора прорезают поперечные винтовые канавки небольшой глубины. Такое рифление бочки уменьшает поверхностные потери и увеличивает наружную поверхность, что приводит к улучшению охлаждения ротора. Температура обмотки ротора снижается в результате на 7-100С. Для выхода газа, охлаждающего лобовые части обмотки ротора, в больших зубцах прорезают по два вентиляционных паза такой же ширины, как и пазы для обмотки, но меньшей глубины. Вентиляционные пазы служат также для более эффективного охлаждения бочки ротора.
Рисунок 6 - формы пазов для обмотки возбуждения
Русинок 7 - Скосы зубцов ротора для входа и выхода охлаждающего газа
В роторах машин небольшой мощности для токоподвода обмотки возбуждения на валу со стороны возбудителя фрезеруют два диаметрально расположенных паза. В турбогенераторах, имеющих контактные кольца, вынесенные за подшипник, для токоподвода используют центральное отверстие ротора. Пазы токоподвода соединяют двумя отверстиями с центральным отверстием, которое дополнительно растачивают для укладки стержней токоподвода. Радиальные отверстия сверлят и в месте установки контактных колец. В больших зубьях роторов с форсированным охлаждением об мотки вдоль первых обмоточных пазов сверлят два ряда отверстий для размещения балансировочных грузов. В турбогенераторах с поверхностным охлаждением ротора отверстия для балансировочных грузов сверлят в пазовых клиньях.
Для крепления центрирующего кольца и вентилятора на каждом хвостовике ротора обрабатывают посадочные площадки. Все кромки и углы пазов и зубцов ротора выполняют с закруглениями для устранения концентрации напряжений в этих местах. С аналогичной целью ступени ротора с различным диаметром имеют переходный радиус. Участок вала, опирающийся на подшипник, называют цапфой. Размеры цапфы выбирают из соображений механической прочности самого вала и режима работы подшипника. Обрабатывают цапфы вала на полностью собранном роторе.