книги из ГПНТБ / Аврух, В. Ю. Устройство и эксплуатация щеточных узлов современных турбогенераторов и турбовозбудителей

Контактные кольца в горячем состоянии с натятом 0,5—1,1 мм насаживаются на втулку, изолированную

миканитом толщиной 1,5—2,0 мм (рис. 1-4). В качестве изоляции втулки применяют также стеклотекстолит

с промазкой эпоксидно-резольными лаками и после­

дующей запечкой. Технология изолировки втулки предус­ матривает опрессовку в горячем состоянии с целью обеспечения монолитности изоляции и уменьшения усадки при посадке контактного кольца. В противном случае может произойти ослабление посадки кольца,

повышение вибрации и ухудшение работы щеточного узла.

Для обеспечения более равномерного токораспределения по окружности контактных колец выполняется одно из двух следующих конструктивных решений:

а) На торцевой поверхности контактного кольца закрепляются медные кольцевые пластины, плотно прижатые к контактному кольцу болтовым соединением с одной стороны и надежно припаянные к токоведущим шинам с другой стороны.

б) Контактные кольца посажены на промежуточное медное разрезное кольцо горячей посадкой, в которое также впаиваются токоведущие шины. Разрезное медное кольцо предварительно протачивается в специальной

оправке в сжатом состоянии до чертежных размеров. Одна или две пары коротких токоведущих болтов, рас­

положенных в диаметрально противоположных радиаль­ ных отверстиях консольной части вала ротора между контактными кольцами разноименной полярности, зак­ репляются конусным резьбовым соединением с токоведу­ щим стержнем, расположенным в центральном отверстии ротора. Конусное соединение предназначено для обеспече­ ния надежного электрического контакта двух разъемных деталей. Для лучшего контакта сопрягаемые поверхно­ сти, а также головки болтов подвергаются серебрению гальвйническим способом.

Токоведущие болты (рис. 1-5) вулканизируют тепло­ стойкой' резиной. В турбогенераторах с водородным ох­ лаждением токоподводящие болты уплотняют резиновой шайбой 10 (рис. 1-1), которая зажимается специальной гайкой И для предотвращения утечки водорода через радиальное отверстие в валу ротора.

Гибкие шины токоподвода набираются из медной фольги толщиной 0,3—0,5 мм до общей толщины 10—

11

20 мм в зависимости от величины тока. Шину изолируют стекломиканитом с односторонней толщиной до 4 мм и

обматывают снаружи для механической защиты стек­

лянной лентой в два слоя вполнахлеста. Шину вместе с изоляционными деталями, предотвращающими смеще­

ние и возможность пробоя на вал, укладывают в углуб­

ление в валу ротора.

Рис. 1-5. Токоведущие болты.

а — большой; б — короткий.

Втулка контактных колец изготавливается из полосо­ вой стали или из поковки. В средней части втулки име­ ются окна для выхода токоведущих винтов и размеще­ ния шин, а также выполняются конструктивные детали для механического крепления элементов токопод­

вода от действия центробежных СИЛ. -

Закрепление токоподводящих болтов и гибких шин в зоне контактных колец от действия центробежных сил

осуществляется либо с помощью стальных изолирован­ ных скоб (рис. 1-1), уложенных поверх токоподводяще­ го болта по профилю изолированной втулки контактных колец с болтовым креплением (турбогенераторы серий ТВ, TBB, ТВФ), либо стальными клиньями специальной конфигурации, устанавливаемыми в пазы в средней ча­ сти втулки (турбогенераторы серии ТГВ).

12

Стержень токоподвода в центральном отверстии вала состоит из двух медных полустержней, изолированных по всей длине. Полустержни в собранном состоянии

с изоляционной прокладкой между ними изолируются от вала трубкой из бакелизированной бумаги. На концах полустержней выполняются сквозные резьбовые (кониче­ ские) отверстия для установки токоведущих болтов. Ко­ личество болтов выбирается в зависимости от величины тока возбуждения. Обычно в месте подсоединения шин устанавливаются один-два болта. Сечение стержней токо­ подвода выбирается по конструктивным соображениям

взависимости от диаметра центрального отверстия. Плотность тока в стержнях незначительная и колеблется-

впределах 0,4—1,0 А/мм2.

Герметичность зоны расположения стержня токопод­ вода в центральном отверстии осуществляется, помимо уплотнения отверстий токоведущих болтов, путем заг­

лушки в 'торцевой части центрального отверстия ротора

стальной пластиной и резиновой прокладкой. От смеще­

ния в аксиальном направлении стержень токоподвода удерживают радиальные токоведущие болты.

Одной из составных частей узла конструктивных ко­ лец является щеткодержательный аппарат — траверса.

К конструкции траверсы предъявляются требования на­ дежности, достаточной механической и электрической

прочности, а также удобства и безопасности обслужива=

ния. Устанавливается траверса на расширенное основа­

ние подшипника генератора со стороны возбудителя

(рис. 1-6) или непосредственно на фундаментную плиту через подставку.

На рис. 1-7 траверса'собирается из медных шин пря­ моугольного сечения, загнутых на ребро. '

Шины смещаются ів осевом направлении при помощи проставок в месте их крепления для максимального ис­ пользования ширины контактного кольца и уменьшения количества щеток, скользящих по одному следу на коль­ це. В шинах устанавливаются овальные отверстия для крепления щеткодержателей и возможности их переме­

щения в радиальном направлении, нобходимом для уста­ новки зазора между кольцом и щеткодержателем. Под­ вод тока к щеткодержательному аппарату от источника

постоянного .тока осуществляется кабелями. Для крепле­

ния кабельных наконечников в нижней части траверсы просверлены отверстия.

13

Рис. 1-6. Опорный подшипник с установленным на нем щеткодержательным аппаратом.

X— корпус подшипника; 2 —- іцеткодержательный аппарат.

Шины при помощи разъемных кронштейнов закреп­

ляются на изолированных шпильках, ввернутых в стой­ ки. Снаружи щеткодержательный аппарат закрыт кожу­ хом от попадания сверху воды и посторонних предметов.

Кожух крепится на петлях для обеспечения свободного доступа и возможности замены щеток при эксплуатации генератора. Стойки траверсы с внутренней стороны изо­ лированы листовым изоляционным материалом, а между

опорную поверхность, при помощи которой она через изо­ ляционную прокладку крепится непосредственно к осно­ ванию стула подшипника.

В турбогенераторах ТВВ-320-2 последних выпусков применена траверса разъемной конструкции, позволяю­ щей производить ее разборку для проточки контактных колец без съема возбудителя.

На кольцевые медные шины травёрсы прикрепляются щеткодержатели, назначение которых сводится в основ­ ном к созданию наивыгоднейших условий для работы

электрощеток с точки зрения устойчивости и стабильно­ сти их контактных характеристик.

Многообразны конструкции щеткодержателей, пред­ назначенных для различных условий эксплуатации. Оп­ ределяющими факторами при конструировании щетко­ держателей являются скорость вращения колец, уровень их вибрации, материал контактной чары, рабочие тем-

16

пературы щеток й колец, токовые нагрузки и т: Д.

В настоящее время для мощных электрических машин

сбольшим числом щеток, таких, как турбогенераторы, применяются в. основном щеткодержатели, в корпусах которых выполнены калиброванные отверстия под щетку

и нажимной механизм с цилиндрической пружиной сжа­

тия типа ДБ (рис. 1-9).

1

Рис. 1-9. Щеткодержатель типа ДБ. Основные размеры.

1 — корпус; 2 — стержень; 3 — планка; 4 — пружина.

b×l×h* 32×20×65 32×25×65 3O×22×6U *b×l×h 32×20×65 32×25×65 30×22×60

* b×l×h-размеры наиболее часто используемых щеток по высоте, ширине и длине.

Щеткодержатель с цилиндрической пружиной сжатия представляет собой радиальную конструкцию с плоской поверхностью крепления, обеспечивающую минимальный вылет и занимаемую небольшое пространство в объеме машины, что позволяет размещать по окружности коль­ ца до 70 пар щеткодержателей и более. Конструкция щеткодержателя предполагает ступенчатое регулировдг ние нажимного усилия на щетку и возможность примене-

нйя более высоких щеток, чем в других конструкциях

щеткодержателей.

Эти щеткодержатели сравнительно легко доступны для обслуживания, поэтому в. процессе работы по мере износа щетки имеется возможность подрегулировки на­ жимного усилия путем перемещения планки с пружиной

вдоль зубчатой рейки. Однако щеткодержатели такой конструкции обладают одним существенным недостат-

Таблица 1-3

Щеткодержатели радиального типа отечественных турбогенераторов

ком: по мере, износа щетки нажимное усилие цилиндри­ ческой пружины сжатия значительно уменьшается.

В табл. 1-3 приведены основные данные щеткодержа­ телей, применяемых в отечественных турбогенераторах.

На турбогенераторах некоторых иностранных фирм нашли применение щеткодержатели кассетного типа,

позволяющие снимать и устанавливать несколько щеток одновременно.

Щетки, предназначенные для работы на контактных кольцах турбогенераторов, в части марок и технических требований должны соответствовать ГОСТ 2332-63 и ГОСТ 12232-71 в части размеров и конструкции. В насто­ ящее время наиболее распространенными для турбогене­

раторов являются щетки с размерами: 32 X 20 X 65, 32×

×25×65, 20 X 22 X 60.

18

Для турбогенераторов мощностью до 150 МВт широ­ кое распространение получили щетки серийной марки ЭГ-4, которые обеспечивают нормальную работу узла. Однако с увеличением мощности турбогенераторов, ха­ рактеризуемых резким увеличением токовой нагрузки ще­ ток, линейной окружной скорости и вибрации колец, воз­ никла необходимость в создании новых марок щеток

(табл. 1-4) с более рациональным композиционным со­

ставом и лучшими физико-механическими характеристи­

ками., обеспечивающими надежную работу узла токосъе­ ма при следующих режимах его работы:

Теоретические и экспериментальные исследования позволили создать новые марки щеток, удовлетворяю­ щие данным требованиям, и показали хорошие эксплуа­

тационные качества при применении их на крупных турбо­ генераторах. Обеспечение нормального токосъема было получено за счет применения полярных щеток марки ЭГ2АФ, пропитанных суспензией фторопласта для колец

отрицательной полярности и 61IOM с применением обеззоленного графита с добавлением медного порошка для колец положительной полярности.

Применение щеток указанных марок обусловлено резким проявлением полярных свойств щеток при боль-

щих окружных скоростях и повышенной плотности тока.

Несколько позднее была разработана униполярная мар­ ка щеток 61IA (для колец обеих полярностей), обладаю­ щая повышенной плотностью. Новые щетки обладают более высокой износоустойчивостью, вибростойкостью и

механической прочностью по сравнению со щетками

ЭГ-4.

В настоящее время нашли широкое применение кон­ струкции щеток с резиновыми амортизационными -про­ кладками, особенно на турбогенераторах с повышенной

вибрацией контактных колец. Применение таких щеток показало их достаточную эффективность в части умень­

шения влияния вибрации на работу щеточного узла. Установка амортизационной прокладки способствует уменьшению сколов и разрушений щеток, повреждений арматуры щеткодержателей, а также несколько снижает износ щеток. Помимо этого, улучшению качества и на­ дежности щеток способствовало также применение за­ делки канатиков в щетку методом конопатки вместо раз­

вальцовки в теле щетки.

Глава вторая

Устройство щеточно-коллекторного узла электромашинных возбудителей

Электромашинные возбудители турбогенераторов от­ носятся к крупным (мощностью свыше 100 кВт) и быст­

роходным (угловая скорость 3 000 об/мин) машинам по­ стоянного тока. Возбудители серии ВТ завода «Электро­ сила» по способу защиты от влияния внешней среды являются закрытыми электрическими машинами с замк­ нутой системой вентиляции. Основные характеристики возбудителей приведены в табл. 2-1. Охлаждение обмо-

Таблица 2-1

• Щетки разрезной конструкции.

20