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

определен через параметры схемы замещения из усло­ вия, что потери в обмотке ротора, вычисленные через приведенные значения тока и сопротивления, равны дей­ ствительным потерям [Л. 13].

Схема замещения представлена па рпс. 7-3:

rf и Xf— активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения в относитель­ ных единицах; гка, х,«г — то же демпферной обмотки по продольной оси; — активное сопротивление цепи воз­ буждения (обмотки и разрядного резистора), Ом.

Токи в демпферной обмотке. Токи в стержнях демп­ ферной обмотки определяются из условия равенства токовых нагрузок на полюс статорной и роторной обмо­ ток [Л. 13].

Средний ток в стержне

70

В действительности токи в стержнях распределены неравномерно н в крайних стержнях они примерно на 50% выше, что вызывает дополнительный нагрев этих стержней. Поэтому в крупных двигателях для выравни­ вания токов в стержнях, т. е. уменьшения тока в край­ них стержнях, стержпн помещают в пазы с разными проводимостями рассеяния — различными шлицами. Средний ток в сегментах за время пуска рассчитывается так же, как в асинхронных двигателях ток в кольце

где пСт— число стержней на полюс.

Глава восьмая

ВОЗБУЖДЕНИЕ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Возбуждение вертикальных синхронных двигателей осуществляется от элсктромашинпых возбудителей или полупроводниковых выпрямительных устройств.

Так как нагрузка.электродвигателя для привода на­ сосов постоянная, то никаких специальных требований к регулированию возбуждения с точки зрения обеспече­ ния режима работы двигателя не предъявляется. Способ­ ность синхронного двигателя работать с различным опе­ режающим cos<p может быть использована для регули­ рования реактивной мощности и напряжения сети. В этом случае требуется специальный автоматический регулятор возбужденияРегулировочная способность синхронного двигателя используется главным образом у крупных двигателей. Требование, которое предъявляет­ ся к системам возбуждения всех электродвигателей,— форсировка возбуждения при посадках напряжения в сети и при синхронизации двигателя во время пуска.

Предельное установившееся напряжение возбудителя (потолок) Ппот при форсировке должно быть не менее 1,4 номинального напряжения возбуждения синхронного двигателя UB.H. Для крупных двигателей практически всегда t%nT= (1,7 ч-2,0) б/в.н (особенно при тиристорном возбуждении). Система возбуждения должна быть рас­ считана на длительность форсировки 50 с. Устройство

71

нии напряжения на 10—15% уставки начала форсиров­ ки. При синхронизации во время пуска форсировка сни­ мается после вхождения двигателя в синхронизм.

Электромашинное возбуждение. Мощность возбужде­ ния синхронных двигателей от 1000 до 3500 кВт при частотах вращения 250—1000 об/мин не превышает 20— 30 кВт при напряжении до 100 В. Это позволяет исполь­ зовать серийно изготовляемые быстроходные возбудите­ ли на 1000—1500 об/мин, которые соединяются в агре­ гаты с серийными короткозамкнутыми асинхронными двигателями. Возбуждение от отдельно стоящего агрега­ та дешевле и экономически выгоднее, чем от пристроен­ ного возбудителя. Асинхронный двигатель питается от сети собственных нужд напряжением 220—380 В. Мощ­ ность его должна быть такой, чтобы при нагрузке воз­ будителя, соответствующей номинальной мощности син­ хронного двигателя, не произошло опрокидывания при падении напряжения в питающей сети на 20—30%■

При мощности синхронного двигателя 5 МВт и выше возбудитель размещается на валу двигателя. У крупных тихоходных электродвигателей мощность возбуждения достигает 120—180 кВт. Быстроходный возбудитель на такую мощность должен быть индивидуально спроекти­ рованной машиной. Отдельно стоящий агрегат в этом случае имеет относительно большие массу и габариты, обслуживание его усложняется и снижается надежность системы возбуждения; поэтому электромашннный воз­ будитель пристраивают к валу синхронного двигателя.

Мощность возбудителя выбирается по току ротора и напряжению па кольцах в номинальном режиме син­ хронного двигателя с запасом в 10—15% по току и столько же по напряжению.

Электромашннный возбудитель представляет собой ге­ нератор постоянного тока с самовозбуждением, у кото­ рого главные полюсы имеют магнитные мостики насыще­ ния для получения устойчивого напряжения, начиная со значений 25—35% номинального.

В цепь обмотки возбуждения включен шунтовой ре­ гулятор с ручным или электрическим приводом. Шунто­ вой регулятор обеспечивает регулирование тока ротора синхронного двигателя от значения, соответствующего 75% тока холостого хода, до номинальной нагрузки.

Возбудитель снабжен устройством релейной форси­ ровки.

72

Полупроводниковое возбуждение. Благодаря быстро­ му развитию полупроводниковой техники в последние годы для вертикальных двигателей все чаще применя­ ются полупроводниковые статические возбудители на тиристорах. Они устанавливаются взамен электромашинных возбудительных агрегатов, а в некоторых случаях и взамен возбудителей на валу электродвигателей. Ма­ лые габариты и небольшая масса, практическая безынерционность, широкие возможности регулирования и требуемая для этого малая мощность, измеряемая ват­ тами, высокий к. п. д. — таковы преимущества тиристор­ ных возбудителей.

На рис. 8-1 показана схема возбуждения от тиристор­ ного возбудителя. Возбудитель состоит из следующих

отпираются с углом, соответствующим потолочному на­ пряжению возбуждения. Длительность форсировки при этом обычно около 1 с.

Тиристорный возбудитель управляет пуском и оста­ новкой двигателя и потому отпадает надобность в стан­ ции управленияПри пуске, когда в обмотке ротора ин­ дуктируется переменная э. д. с., обмотка должна быть включена на резистор, чтобы создать замкнутую цепь для отрицательной полуволны тока. Резистор может быть линейным или нелинейным, включенным только на время пуска или постоянно подключенным. В последнем случае он осуществляет и защиту тиристоров от пере­

73

разователь заперт, обмотка возбуждения включена нй разрядный резистор через тиристорный ключ ТК, кото­ рый представляет собой два встречно-параллельных ти­ ристора. К концу пуска, когда напряжение на обмотке ротора падает, включается тиристорный преобразова­ тель, а тиристоры ключа запираются. Управление тири­ сторным ключом производится стабилитронами.

Пусковые линейные резисторы выбираются так, что­ бы напряжение на тиристорах не превышало допустимо­ го значения:

где Ua— номинальное напряжение тиристора (по классу); Um= ]/r2 U2/ y 3 — амплитуда фазовой э. д. с. питания возбудителя; £/2 — вторичное напряжение трансформато­ ра; //т— амплитуда тока ротора при пуске; гП— сопро­ тивление пускового резистора.

Тиристорные возбудители ТВ-400 и ТВ-630, изготов­ ляемые заводом «Уралэлектротяжмаш», осуществляют гашение поля ротора переводом из выпрямительного в инверторный режим при отключениях двигателя от сети. В возбудителях ТВ-400 и ТВ-630 предусмотрена также защита двигателя от асинхронного режима. При выпадении из синхронизма дается сигнал во внешнюю цепь, автоматически происходит инвертирование и воз­ будитель переходит в исходное предпусковое состояние. Гашение поля при замкнутой обмотке статора для рас­ сматриваемых машин длится около 0,5 с и менее (при гашении поля замыканием обмотки ротора на 10-кратное сопротивление и электромашинном возбуждении гаше­ ние поля длится около 1 с).

Глава девятая

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ, СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ И УНИФИКАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СИНХРОННЫХ

И АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

9-1. ВИДЫ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

Основным исполнением вертикальных электродвига­ телей является подвесное с подпятником, расположен­ ным выше корпуса ротора, и двумя направляющими подшипниками в верхней и нижней крестовинах и

74

Рис. 9-2. Общий вид вертикального синхронного двигателя 8000 кВт, 10 000 В, 375 об/мин.

ственно пристроенным возбудителем. Якорь возбудителя присоединяется к верхнему концу вала двигателя.

Возбудитель вертикального синхронного двигателя отличается по исполнению .от нормальной вертикальной машины постоянного тока отсутствием подшипников,

76

Асинхронные вертикальные двигатели с короткозамк­ нутым ротором большей частью изготовляются с разомк­ нутой системой вентиляции и выходом воздуха в окру­ жающую среду из отверстий в корпусе статора. Степень

Рис. 9-4. Возбудитель вертикального синхронного двигателя.

защиты— 1Р 11 (защищенное). Как правило, они пред­ назначаются для прямого пуска от полного напряжения сети. "i Асинхронные вертикальные электродвигатели с ко­ роткозамкнутым ротором выполняются односкоростнымн и двухскоростными. Двухскоростные двигатели выпол­ няются с двумя раздельными обмотками статора и двумя коробками выводов (рис. 9-5). Для перевода с одной частоты вращения на другую необходимо от­ ключить первую обмотку статора и включить вторую. Асинхронные вертикальные двигатели с короткозамкнутым ротором могут выполняться для наружной установки: в этом случае они предназначаются для ра­

78