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

Изгибающий момент в сечении аа от центробежной

витков катушки полюса; Ro — расстояние от осп враще­ ния до центра тяжести щеки с обмоткой, см; г — наруж­ ный радиус лобовой части витка, см; I — длина прямого

0,7

о,в

0,5

Of

0,3

0,2

0,1

о

«)

Рис. 11-9. Коэффициенты для расчета моментов.

участка лобовой части витка, см; k — расстояние от ще­ ки до наружного размера витка, см.

Момент сопротивления щеки

z=b№ф/6, см3,

где b, h и hi — размеры по сечению аа; ср— коэффициент по кривой в зависимости от p = /ii//i (рис. 11-9,6).

Напряжения изгиба в козырьке по сечению аа

сгн=1,2 М/г, кгс/см2.

Напряжение изгиба в сечении щеки bb вызывается усилием запрессовки полюса.

Давление запрессовки р = 30н-40 кгс/см2. Изгибающий момент в сечении bb

Mn3 = pFl, кгс-см,

где К — площадь листа полюса выше сечения bb, см2. Размеры /; 4; хр, Хг см. — рис. 11-8.

120

Напряжение изгиба в сечении bb

Опъ — МаъХг11, кгс/см2,

где ] — момент инерции сечения bb, см4.

Изгибающий момент от центробежных сил обмотки в сечении bb

Mq= Col1, кгс-см.

Изгибающий момент от центробежных сил в части щеки, лежащей выше этого сечения:

Мщ= Сщ13, кгс-см,

где /з — расстояние от центра тяжести сечения bb до проекции центра тяжести верхней части щеки на плоско­ сти сечения bb, см.

Суммарный момент в сечении bb

МС= М0 + МШГ- 0,7Л4ИЗ, кгс-см.

Напряжение изгиба

ol=Mcx2.IJ, кгс/см2.

Напряжение растяжения

Ог = (Со+Сщ)/5 ,

где 5 — площадь сечения bb.

Суммарное напряжение растяжения в сечении bb

СГ= СГ!• —|—СГ2. кгс/см2.

При наличии на козырьке щеки выступающего зуба, удерживающего демпферный сегмент (рис. 11-5), следует учесть дополнительный изгибающий момент, создаваемый демпферной клеткой полюса.

Хвост щеки воспринимает усилие от центробежных сил щеки и лобовой части обмотки. Напряжение растя­ жения в шейке хвоста

Ox= C/tndt,

где т—число хвостов на щеке; d и t — размеры шейки

хвоста, см:

Допускаемые напряжения щеки из поковки Ст 3— 1200 кгс/см2, из Ст 5 или 35— 1400 кгс/см2; щеки из стального литья марки 35 Л, групп II, ГОСТ 7832-65 — 1200 кгс/см2.

121

U-G. ОБМОТКА ВОЗБУЖДЕНИЯ

Обмотка возбуждения синхронных двигателей выпол­ няется из отдельных полюсных катушек с открытыми наружной и внутренней поверхностями (рис. 11-5).

Катушка полюса изготовляется из голой, согнутой па ребро шинной меди. В синхронных двигателях большой мощности катушки полюсов выполняются из шинной меди специального профиля. Применением подобной ме-

Рис. 11-10. Сечение междуполюсного окна ротора мощного синхронного двигателя.

ди достигается увеличение наружной поверхности ка­ тушки и улучшение съема тепла с катушки (рис. 11-10).

Витковая изоляция катушки выполняется из лакиро­ ванной асбестовой бумаги или из стеклоткани, пропитан­ ной эпоксидным лаком. Для придания монолитности ка­ тушки опрессовываются и выпекаются под большим дав­ лением на прессе (не менее 150 кгс/см2 площади витка).

Изоляция катушки от корпуса накладывается непо­ средственно на сердечник полюса. Она выполняется из ряда слоев асбестовой бумаги и микафолия для класса изоляции В или из стеклоткани, пропитанной эпоксид­ ным лаком, для класса нагревостойкости F.

122

Изоляция больших полюсов изготовляется в виде твердых коробов, выполненных из прессованной стекло­ ткани на эпоксидных связующих. Короба составные и склеиваются под давлением непосредственно на сердеч­ нике полюса. От остова ротора и от полюсного башмака катушки изолируются путем прокладки гетинаксовых или стеклотекстолитовых шайб.

Полюсные катушки выполняются также залитыми синтетическими смолами (эпоксидными) аналогично спо­ собу пропитки под вакуумом статорных катушек с тер­ мореактивной изоляцией на эпоксидных связующих. За­ литые катушки полюсов обладают высокими механиче­ скими свойствами, высокой влагостойкостью и обеспечи­ вают хорошую теплопередачу полюсному наконечнику

Упрочненные катушки устанавливаются на изолиро­ ванные каркасами и шайбами сердечники полюсов и рас­ крепляются до заливки изоляционными прокладками.

После заливки смолой полюс с катушкой представ­ ляет одно целое. Конструкция полюсов с залитыми ка­ тушками возбуждения обладает высокой надежностью, в то же время сами катушки являются неремонтоспособ­ ными. При неисправности катушки приходится заменять полностью собранный полюс.

Условия охлаждения катушки возбуждения могут быть улучшены путем установки катушки на изолиро­ ванный сердечник полюса с помощью расклинивающих прокладок. В образованном зазоре между катушкой и сердечником полюса циркулирует охлаждающий воздух.

Выводные концы катушек с целью обеспечения удобств сборки и компенсации температурных деформа­ ций набираются из топкой ленточной меди и прикле­ пываются к крайним виткам катушки.

В катушках, выполненных из относительно толстых

пропаиваются.

Соединение катушек производится медными хомути­ ками н пропаивается. Для предохранения от выгиба и разрыва, которые возможны под действием центробеж­ ных усилий, верхние выводные концы катушек прикреп­ ляются к изоляционной прокладке, установленной между башмаками соседних полюсов и прибандажированной шпагатом. Нижние выводные концы прикрепляются изо­ ляционными планками к ободу ротора (рис. 11-11). Для

123

предохранения катушек от перемещения в радиальном направлении па полюсах, прикрепляемых к остову рото­ ра Т-образными хвостами, устанавливаются спиральные пружины, и нажим пружин на катушки осуществляется через стальные шайбы (рис. 11-10). Количество пружин

Рис. 11-11. Закрепление выводных концов катушек полюсов.

а — нижние концы катушек; б — верхние концы катушек.

определяется исходя от массы катушки. Каждая пружи­ на рассчитана на нагрузку 50—70 кгс.

В машинах, у которых полюсы крепятся к остову ро­ тора болтами, для предохранения от смешения катушки сердечник полюса штифтуется на остове ротора.

При работе катушки подвергаются боковому распо­ ру от собственной центробежной силы, стремящемуся

124

Допускаемое напряжение на изгиб для меди 500 кгс/см2.

11-7. ДЕМПФЕРНЫЕ ОБМОТКИ

Синхронные вертикальные двигатели имеют демпфер­ ные (пусковые) обмотки, состоящие из круглых латун­ ных или медных (латунь марки Л62 по ГОСТ 1019-47, медь марки Ml или М2 по ГОСТ 859-66) стержней, при­ паянных концами к медным пластинам (сегментам). Для получения хорошего теплоотвода стержни демпферной

Рис. 11-12. Демпферные обмот­ ки с горизонтально располо­ женными сегментами.

Стержни должны быть зафиксированы по центру полюс­ ного башмака с помощью керновки или чеканки для обеспечения равномерного удлинения от торцов башмака при нагреве. Сегменты демпферных обмоток выполняют­ ся из меди марки МГТ (ГОСТ 434-71) и припаиваются к стержням тугоплавким припоем. Сегменты располага­ ются в горизонтальной или вертикальной плоскости.

125

Конструкция обмотки с демпферными сегментами, рас­ положенными в горизонтальной плоскости, является простой и технологичной по исполнению и надежной в работе (рис. 11-12). Подобная конструкция применя­ ется в основном для тихоходных двигателей, у которых отсутствуют массивные полюсные щеки и имеется воз­ можность расположить демпферные сегменты в непо­ средственной близости к краю полюса. Концы соседних горизонтально расположенных сегментов соединяются

Рис. 11-13. Закрепление концов горизонтальных сегментов демпферной обмотки.

между собой внахлест болтами, образуя замкнутое кольцо. При достаточной высоте полюсного башмака демпферные обмотки с горизонтальными сегментами мо­ гут применяться и в случаях механически загруженных обмоток. Конструкция и закрепление подобной демпфер­ ной обмотки представлены на рис. 11-13. Концы сосед­ них сегментов соединяются между собой медными пла­ стинами и для механического закрепления притянуты стальными изолированными шпильками к ободу ротора.

На рис. 11-14 показана конструкция демпферной об­ мотки с сегментами, расположенными в вертикальной плоскости. Сегменты соседних полюсов соединяются меж­ ду собой в кольцо посредством соединительных планок из медных шин марки МГТ и болтов. При высоком рас­ четном нагреве сегментов применяются эластичные со­ единительные планки, компенсирующие тепловую дефор­ мацию сегментов. Эластичные соединительные планки

126

выполняются наборными из медных полос толщиной

0,3—0,5 мм.

На рис. 11-14,6 показано усиленное механическое за­ крепление демпферной обмотки посредством стального кольца, прикрепленного с наружной стороны сегментов. С внутренней стороны сегменты соединяются между со­ бой медными накладками. Стальное кольцо выполняется из стали Ст. 3.

Наиболее часто для крупных двигателей применяется конструкция демпферной обмотки с креплением каждо­ го сегмента зубом (выступом) па козырьке щеки полю­ са (рис. 11-15).

На плоскости сегмента, обращенной к щеке, делается паз глубиной примерно в половину толщины сегмента

Рис. 11-15. К расчету крепления сегмента демпфер­ ной обмотки зубом щеки.

(не менее 6 мм). В этом пазу размещается выступ щеки. Соединение сегментов в кольцо выполняется в этом слу­ чае также с помощью соединительных медных планок по две на каждый стык. Контактные поверхности сегментов и накладок для особо тяжелых условий пуска двигателя выполняются серебреными.

11-8. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДЕМПФЕРНЫХ ОБМОТОК

Механический расчет демпферных обмоток с верти­ кально расположенными сердечниками производится аналогично расчету обмоток короткозамкнутых роторов асинхронных двигателей, исходя из допустимых изгибаю­ щих напряжений в стержнях и растягивающих усилий в кольце (гл. 12).

При горизонтально расположенных сегментах стерж­ ни рассчитываются на изгиб от центробежных сил самих стержней и сегментов. При закреплении демпферной об-

128

мотки стальным кольцом, исходя из величин изгибаю­ щих моментов от центробежных сил стержня, сегментов, накладок, крепежа и самого стального кольца, опреде­ ляется напряжение изгиба в стержне и кольце.

Напряжение растяжения в болтах, крепящих кольцо

ксегменту, определяется из выражения

=— , кгс/см-,

где Ci — центробежная сила сегментов, накладок и бол­ тов, кгс; т — число стержней по окружности; Q — ради­

1200 кгс/см2, в болтах из Ст 3 — 1000 кгс/см2.

При креплении сегмента с помощью зуба расчет демп­ ферной обмотки сводится к определению напряжений в стержне от действия центробежных сил и тепловых де­ формаций.

Напряжение-от действия центробежных сил в сечении

АА (рис. 11-15)

кладок и болтов, приходящаяся на один стержень, кгс; q — центробежная сила 1 см стержня, кгс/см; I — рас­ четная длина стержня до условной точки опоры К, см; щ — расстояние от центра тяжести сегмента до точки опоры, см; аг — расстояние от сегмента до точки опоры, см; d — диаметр стержня, см.

Напряжения, вызываемые тепловыми деформациями от действия силы трения между сегментом и зубом щеки в сечении АА,

CTI = C2f6i/0,l d3, кгс/см2,