11. Расчет обмотки возбуждения. Варианты размещения ее на полюсах

Обмотка возбуждения синхронных машин подключается к источнику постоянного тока. До недавнего времени для питания обмоток возбуждения применялись специальные генераторы постоянного тока — возбудители. В настоящее время для возбуждения синхронных машин применяют статические устройства. Серии синхронных машин общего назначения 13—21-го габаритов (СД2, СГ2, СДН2 и т. д.) оснащены комплектными тиристорными возбудительными устройствами (ТВУ). Особенностью ТВУ является бесконтактное и быстродействующее управление током возбуждения во всех эксплуатационных режимах и наличие автоматического регулирования возбуждения. Это повышает надежность и улучшает использование машин. Кроме того, КПД тиристорных возбудительных устройств выше, чем генераторов постоянного тока. Кроме того, для синхронных машин 13-го и 14-го габаритов разработаны ТВУ с питанием от дополнительной обмотки статора. Выпрямленное напряжение этих устройств 25…36 B при токе 140…170 А. При проектировании обмоток возбуждения для улучшения теплоотдачи и заполнения катушки медью стремятся увеличить сечение проводников обмотки и уменьшить число ее витков при соответствующем увеличении тока возбуждения. Обмотки возбуждения выполняют однорядными и многорядными. Многорядные катушки в сечении имеют скошенную форму. Для синхронных машин мощностью от сотен киловатт и выше, как правило, применяют однорядные обмотки, которые выполняют из полосовой неизолированной меди сечением больше 30 мм², намотанной на ребро. Однорядные обмотки более надежны и вследствие лучшего охлаждения допускают большие плотности тока, чем многорядные. Многорядные обмотки применяют для машин небольшой мощности. При расчете обмотки возбуждения ее МДС для запаса увеличивается на 10… 20% по сравнению со значением, полученным из векторной диаграммы для номинального режима: . Предварительно определяют сечение проводника обмотки возбуждения , м^{2 и} среднюю длину витка, м. Предварительно, пока не известны размеры катушки обмотки и размеры проводника, можно принять: для многорядных обмоток ≈2,5·10^-2 м при м и ≈5·10^-2 м при > 0,3 м; для однорядных обмоток . Напряжение может быть задано или его следует выбрать. При выборе напряжения, подводимого к обмотке возбуждения, необходимо учитывать некоторые особенности, связанные с выполнением и охлаждением обмотки. Однорядные обмотки выполняют из неизолированной прямоугольной меди. Изоляция витков состоит из двух слоев асбестовой бумаги общей толщиной после опрессовки 0,3 мм, приклеенной лаком к широкой стороне проводника. Для многорядных обмоток при меняют изолированные проводники с изоляцией класса нагревостойкости B или F, например, марки ПСД. Предварительно выбираются значения плотности тока, А/м² , в проводниках обмотки возбуждения Ток возбуждения . Определив ток возбуждения, найдем число витков в катушке полюса обмотки возбуждения: . Поперечное сечение проводников обмотки по выбранной плотности тока определяют как . Затем рассчитывается геометрия самого проводника. После расчета размеров проводника проводится проверка расстояния между катушками соседних полюсов. Оно должно быть не меньше 7 мм. Для проверки нагрева обмотки возбуждения уточняют плотность тока и определяют превышение температуры, ⁰С . После того как окончательно установлены размеры обмотки возбуждения, уточняют размеры полюса, среднюю длину витка по и ток возбуждения . Коэффициент запаса возбуждения (находится в пределах 1,1—1,2) , где — номинальное напряжение ТВУ.