16. Зачем в гг нужны крестовины, сколько их, зачем нужны масляные ванны и маслоохладители? (стр. 14, стр. 18)

В крестовинах (верхняя и нижняя) обычно располагаются направляющие подшипники, и в одной из них обычно располагается подпятник. Бывают зонтичные ГГ, в которых в верхней крестовине расположен возбудитель, т.к. направляющий подшипник отсутствует. Бывают зонтичные ГГ без нижней крестовины, т.к. подпятник опирается на крышку турбины, а направляющий подшипник отсутствует. Маслоохладители и масляные ванны служат для отвода водой (протекающей по трубкам маслоохладителя) потерь мощности на трение в подпятнике и в верхнем направляющем подшипнике.

17. Зачем на роторе ГГ укрепляют специальные лопатки? Зачем на роторе нужны контактные кольца? (стр. 16)

Потери мощности в активных частях гидроагрегата, потери на трение ротора о воздух и другие отводятся воздухом. Циркуляция воздуха в ГГ происходит за счет вентиляторного центробежного эффекта вращающихся частей ротора и специальных лопаток. Постоянный ток к вращающемуся ротору подводится через контактные кольца.

18. В каких ГГ и каким образом можно обойтись без вала? (стр. 21)

19. От чего зависит выбор подвесного или зонтичного исполнения ГГ? (стр. 21-22)

Выбор подвесного или зонтичного исполнения ГГ в основном зависит от соотношения главных размеров: внутреннего диаметра магнитопровода статора и его аксиальной длины, которые в основном определятся соотношением мощности и частоты вращения, а также типом турбины.

20. Каковы три преимущества ГГ подвесного типа, какого типа ГГ обычно имеют большую высоту и вес? (стр. 22)

1. Размещение подпятника и верхнего направляющего подшипника в верхней крестовине облегчает доступ к ним при обслуживании.

2. Пары масла из масляной ванны не попадают внутрь машины и не замасливают обмотки.

3. Большая механическая устойчивость ротора, так как центр его тяжести лежит ниже точки опоры.

ГГ подвесного типа имеют большую высоту и больший вес по сравнению с зонтичными ГГ.

21. Каково преимущество гг зонтичного типа, какого типа гг обычно имеют меньшую высоту и вес? (стр. 22)

К основному преимуществу ГГ зонтичного исполнения следует отнести их лучшие экономические показатели. Меньшая высота зонтичных ГГ определяет меньшую их стоимость, а также меньшие размеры и стоимость машинного зала.

ГГ зонтичного типа имеют меньшую высоту и вес.

22. Каковы недостатки гг подвесного и зонтичного типа? (стр. 22)

Недостатки ГГ подвесного типа в том, что они имеют большую высоту и вес, а значит большую стоимость, в т.ч. машинного зала.

Недостатки ГГ зонтичного типа в том, что: затруднен доступ к подпятнику и нижнему направляющему подшипнику при обслуживании, т.к. они в нижней крестовине; пары масла из масляной ванны попадают внутрь машины и замасливают обмотки; небольшая механическая устойчивость ротора.

23. В каких ГГ (подвесных, зонтичных) потери в подпятнике больше и почему? (стр. 22-23)

Потери мощности в подпятнике ГГ зонтичного исполнения несколько больше чем в ГГ подвесных, так как подпятник в ГГ зонтичного исполнения имеет большие размеры, чем в ГГ подвесного типа по условиям проноса фланца нижнего конца вала через подпятник.

24. Для чего нужен корпус статора ГГ, какие три части в нем различают и в какой из них расположен магнитопровод? Что такое сердечник? (стр. 23)

Корпус статора служит для передачи на фундамент усилий от веса размещенных на нем узлов и деталей и электромагнитных усилий.

В корпусе статора различают верхнюю, среднюю и нижнюю части. К средней части крепят магнитопровод статора.

25. Зачем в наружной обшивке корпуса статора ГГ оставляют окна? (стр. 25)

В наружной обшивке корпуса оставляют окна для выхода горячего воздуха из машины. В этих местах устанавливают воздухоохладители.

26. Какими двумя способами можно осуществить стык частей корпуса статора ГГ? Какой формы бывает наружная часть корпуса статора? (стр. 25)

Первый способ: по обоим торцам секторов корпуса статора приваривают стыковые плиты. При помощи шпилек, вставленных в отверстия плит, два смежных сектора соединяют между собой. Второй способ: конструкция частей корпуса статора без стыковых плит. Отдельные части статора стягиваются шпильками, а полки статора скрепляются между собой массивными стальными накладками.

Наружная часть корпуса обычно цилиндрическая. В ряде конструкций по условиям компоновки ГГ, его изготовления или по условиям монтажа на ГЭС наружную часть корпуса статора выполняют многогранной.

27. Из каких типов материалов и какой толщины собирают магнитопровод статора ГГ? Всегда ли он состоит из сегментов? Какие четыре типа сегментов могут использоваться? (стр. 25)

28. Какого типа и какой формы делают пазы в магнитопроводе статора ГГ? (стр. 26)

29. Как обеспечивается монолитность сердечника ГГ? Что такое нажимные гребенки? (стр. 28)

30. Для чего крайние пакеты сердечника статора ГГ делают ступенчатыми? (стр. 29)

Чтобы уменьшить потери мощности и большие местные нагревы, вызванные торцевым магнитным полем.

31. На какие три пары типов разделяются обмотки статора ГГ, и какая обмотка применяется наиболее часто и почему? (стр. 30-31)

Обмотки статоров ГГ выполняют одно- или двухслойными, катушечными или стержневыми, волновыми или петлевыми. Обычно применяют двухслойные обмотки, так как в них можно сделать практически такое укорочение шага, при котором значительно улучшаются формы кривых МДС и ЭДС, в однослойных укорочение невозможно. Обычно применяют стержневые обмотки, но там, где это невозможно, т.к. потребовалось бы слишком большое число пазов (в генераторах малой мощности), применяют катушечные. Обычно применяют волновые, т.к. они не требуют многочисленных соединений между катушками, как петлевые.

32. По какой причине при проектировании ГГ приходится отказываться от стержневых обмоток и переходить на катушечные? (стр. 30-31)

Применение стержневых обмоток становится невозможным в ГГ небольшой мощности и относительно высокого напряжения, т.к. по расчетам получается слишком большое число пазов, и каждый паз в результате настолько мал, что стержневая обмотка там не помещается.

33. Каким образом в ГГ с катушечной обмоткой статора уменьшают добавочные потери от поля пазового рассеяния? (стр. 31)

Элементарные проводники в выводных концах катушек тренспонируют (перекручивают) на 180 градусов при соединении с последующими катушками.

34. Каким образом в ГГ со стержневой обмоткой статора уменьшают добавочные потери от поля пазового рассеяния? (стр. 31)

Стержни изготавливают из элементарных проводов, транспонированных (переплетенных) определенным образом в пазовой части.

35. Какие два типа провода применяют в обмотке статора ГГ? (стр. 31, стр. 86)

36. Из каких соображений выбирают момент инерции ротора ГГ? (стр. 34)

Чем больше масса ротора, тем больше момент инерции и тем меньше изменение частоты вращения за время срабатывания системы регулирования при изменении нагрузки ГГ.

Обычно значение момента инерции выбирают таким образом, чтобы частота вращения ротора возросла бы не более чем на 30..40% за время срабатывания системы регулирования при полном сбросе нагрузки ГГ от номинальной до нуля.

37. Из какой характеристики ГГ исходят при расчете ротора на механическую прочность? (стр. 34)

Исходят из угонной частоты вращения. Расчитывают так, чтобы механические напряжения материалов ротора не превосходили пределов текучести и при максимальной (угонной) частоте вращения обод ротора деформировался не более чем на величину зазора.

38. Из каких семи основных частей состоит ротор ГГ? Какие четыре функции он выполняет? (стр. 35)

39. Каких двух типов бывают остовы ротора ГГ, какие из них разборные и какие нет? Каких трех типов бывают ободы ротора? (стр. 37)

Остовы выполняют двух основных типов: дисковые и спицевые. Дисковые неразборные, спицевые – разборные. Ободы изготавливают литыми дисковыми, коваными дисковыми или собранными вперекрой из отдельных сегментов стали.

40. Какой вид имеет наружная поверхность остова ротора ГГ и как это связано с числом полюсов? (стр. 37)

Наружную поверхность остова выполняют многогранной, причем число граней равно числу полюсов ротора.

41. Как обеспечивается монолитность дисков остова-обода или сегментов обода? (стр. 38-39, стр. 45-46)

42. Что представляет собой полюс ротора ГГ? С помощью какого крепления обычно полюс ротора ГГ крепят к ободу ротора ГГ, какой формы это крепление применяется чаще всего? (стр. 47)

Полюс к ободу крепят при помощи хвоста, чаще всего хвосты имеют молоткообразную (Т-образную) форму.

43. Из каких трех частей состоит сердечник полюса ГГ? Каких двух типов изготавливают сердечники полюсов ГГ, какие их них наиболее распространены? (стр. 47)

Сердечники полюсов делают двух типов: массивными коваными с последующей механической обработкой или собранными из отдельных листов (шихтованными). Наиболее распространены шихтованные сердечники.

44. Из какого материала и какой толщины собирают шихрованные сердечники полюса ГГ? Как при этом обеспечивается его монолитность? (стр. 47, стр. 234)

45. Как соотносятся между собой массивные и шихтованные полюса ГГ в плане прочности и потерь? (стр. 248, стр. 234)

46. Какие два типа провода применяются при намотке каждой катушки обмотки возбуждения ГГ косвенного охлаждения, какой из них лучше и почему? (стр. 52) Какие два типа провода применяются при намотке каждой катушки обмотки возбуждения ГГ непосредственного охлаждения этой обмотки воздухом? (стр. 81-82)

47. Как выбор типа провода обмотки возбуждения ГГ косвенного охлаждения зависит от радиуса закругления катушки полюса? Что делать, если радиус закругления очень мал, а соотношение сторон провода слишком большое? (стр. 52-53)

Применяют голую шинную медь прямоугольного или специального профиля «топорик», профиль «топорик» лучше, т.к. удобнее наматывать и лучшее охлаждение.

Если радиус закругления катушки полюса относительно небольшой, то невозможно применение шинной меди с большим отношением сторон сечения витка и приходится изготавливать катушку прямоугольной с пайкой на углах.

48. Какие три типа провода применяются при намотке каждой катушки обмотки возбуждения ГГ непосредственного охлаждения этой обмотки водой? (стр. 84, стр. 86)

49. Для чего между катушками соседних полюсов ГГ устанавливают межполюсные распорки, всегда ли они необходимы, из каких материалов делаются? (стр. 54-55)

При вращении ротора катушки испытывают действие центробежной силы. Из-за этого устанавливают межполюсные распорки для предупреждения бокового распора, который может привести к выбрасыванию меди в воздушный зазор и аварии. Необходимость установки распорок определяется путем расчета напряжений в меди при угонной скорости вращения. Материалом для распорок может служить сталь Ст3, но предпочтительным является алюминий и его сплавы.

50. Какие основные четыре функции выполняет демпферная обмотка ГГ? (стр. 57)

Демпферная обмотка в гидрогенераторах предназначена для: демпфирования (успокоения) колебаний ротора при переходных процессах; гашение поля обратной последовательности, создаваемого токами обратной последовательности при несимметричных режимах работы; улучшения условий входа в синхронизм; уменьшение перенапряжений при несимметричных коротких замыканиях.

51. Из какого материала изготавливается демпферная обмотка ГГ, всегда ли необходимо её устанавливать? (стр. 57)

Из меди. В быстроходных генераторах установка не требуется, её роль выполняет массивный наконечник полюса.

52. Для чего при изготовлении вала ГГ в нем делают центральное сквозное отверстие и как оно используется при эксплуатации? (стр. 58-59)

Центральное отверстие необходимо для определения качества поковки. В эксплуатации центральное отверстие используется для проведения по нему кабеля токопровода ротора.

53. Какие два типа вала применяют в зависимости от мощности и размеров ГГ? Когда используют один и когда другой тип? (стр. 59)

54. Из каких двух основных частей состоит подпятник ГГ, что представляет собой сегмент подпятника, из каких материалов он изготавливается, зачем нужен баббит? (стр. 60-62)

Две основные части: вращающаяся (пята) и неподвижная (собственно подпятник). Сегмент подпятника представляет собой стальное массивное основание трапецеидальной формы, на которое нанесен слой баббита. Сегменты изготавливают из алюминия. Баббит – это антифрикционный сплав, который уменьшает силу трения.

55. Что такое масляный клин, положительное ли это явление, когда он отсутствует и когда он возникает при работе ГГ? (стр. 62)

Масляный клин – это масляная пленка, которая возникает между трущимися частями подпятника. Это важное положительное явление, которое не допускает сухого трения, он отсутствует во время пуска при трогании ротора с места и возникает при наборе скорости.

56. Какой недостаток в ГГ имеет пара сталь-баббит и какими тремя способами он исключается? (стр. 62)

Недостаточно надежно работает при трогании ротора с места, т.к. возможны подплавления и задиры поверхности баббита.

1) Перед пуском приподнимают ротор на тормозах-домкратах;

2) Предусматривают в конструкции гидрогенератора специальный электромагнит, которым разгружают подпятник;

3) Подают масло под давлением на поверхность трения во время пуска и остановки гидрогенератора.

57. Что такое подпятники ГГ с ЭМП накладками, каково их основное преимущество в плане создания масляной пленки и коэффициента трения? (стр. 63)

Это подпятники, на которых вместо слоя баббита используют эластичные металлопластмассовые накладки. Они не требуют специальных мер для создания масляной пленки. Коэффициент сухого трения пары сталь-фторопласт в 3-4 раза меньше.

58. Какие две основные функции выполняет масляная ванна, в которой находится подпятник ГГ? (стр. 63)

Жидкостное трение в подпятнике и его охлаждение.

59. Что в ГГ представляет собой маслоохладитель? (стр. 64)

Это система латунных трубок, по которым циркулирует холодная вода. Выполняют в виде кольца, охватывающего подпятник.

60. Зачем сегменты подпятника ГГ устанавливаются под некоторым углом к вращающемуся диску, а не параллельно ему, каких примерно размеров образуется в подпятнике масляная пленка (клин)? (стр. 64)

Из-за неравномерности распределения удельных нагрузок по площади сегмента, т.к. масляная пленка на набегающей части толще, чем на сбегающей, а значит силы трения разные. Толщина масляной пленки 0,04…0,1 мм.

61. Зачем диск подпятника ГГ изолируют от втулки, к которой он прикреплен? (стр. 65-66)

Для разрыва цепи подшипниковых токов.

62. Каких двух типов подпятники используются в ГГ по способу расположения сегментов? (стр. 66-65)

Однорядный и с двухрядным расположением сегментов.

63. В чем недостаток сегментного подпятника ГГ и как он исключается в подпятнике на гидравлической опоре? (стр. 65-66)

При эксплуатации из-за неодинаковой деформации опор по разным причинам получается неравномерное распределение нагрузок между сегментами.

В основании подпятника устанавливают стальные эластичные камеры, соединенные по принципу сообщающихся сосудов. Осадок одной из камер вызовет подъем остальных и т.п., вся система действует как пружина, и распределение нагрузки происходит автоматически.

64. Каковы самые благоприятные и самые неблагоприятные условия для работы направляющих подшипников ГГ и почему, из чего исходят при расчете направляющего подшипника? (стр. 68-69)

Благоприятные – работа в нормальном режиме, т.к. радиальные усилия при этом очень малы. Неблагоприятные – аварийные случаи, к примеру двойное замыкание обмотки возбуждения на корпус, т.к. в одной части полюсов ток возбуждения возрастает, в другой – уменьшаются, что вызывает большие неравномерные радиальные усилия.

При расчете исходят из усилий при самом неблагоприятном двойном замыкании на корпус.

65. В каких двух случаях (типах ГГ) направляющий подшипник и подпятник могут представлять собой один конструктивный узел? (стр. 70)

Нижний направляющий подшипник объединяются в один узел с подпятником в зонтичном ГГ, или верхний направляющий подшипник объединяются в один узел с подпятником в подвесном ГГ.

66. Что такое подшипниковые токи, чем они опасны? (стр. 70-71)

Это токи, протекающие через подшипники, которые возникают из-за появления ЭДС в результате униполярного эффекта. Они вызывают электрическую эррозию, которая разрушает рабочие поверхности подшипников.

67. Что такое круговой ток возбуждения ГГ, как он возникает и по какому пути он протекает? (стр. 71)

Это ток, который протекает по перемычкам, соединяющим полюса.

Все межполюсные соединения по кругу образуют виток, и по нему также протекает часть тока возбуждения.

68. Что такое униполярная ЭДС, из-за чего в основном она возникает, где проходит поток, её вызывающий и к чему приводит? (стр. 71)

Это ЭДС, которая возникает под действием униполярного эффекта, возникает из-за кругового тока возбуждения. Магнитный поток проходит вдоль оси вала, намагничивает вал, втулку ротора, втулки подпятника и подшипников в аксиальном направлении (вдоль оси вала). В результате пробивается масляная пленка, и появляются униполярные подшипниковые токи.

69. Что такое переменная ЭДС вала, из-за чего в основном она возникает, где проходит поток, её вызывающий и к чему приводит? (стр. 71)

Второе условие появления подшипниковых токов – наведение переменной ЭДС вала порядка 1...3 В, обусловленной наличием переменного магнитного потокосцепления с контуром: вал — подшипники (в том числе и подпятник) — крестовины подшипников корпус статора. Переменное потокосцепление с этим контуром может возникнуть при вращении ротора потому, что магнитная цепь гидрогенератора несимметрична из-за наличия стыков между отдельными частями статора (в разъемном статоре), эксцентричного положения ротора, наличия стыков между перекрывающими друг друга сегментами листов статора, канавок для шпонок, которыми крепят сегменты к корпусу, отверстий в пакете листов, сквозь которые пропускают стяжные болты, и т. п. Кроме того, ЭДС вала наводится магнитными полями, возникающими при некоторых несимметричных режимах переходных процессах, при повреждениях изоляции обмотки и др.