проектирование ТГ

21

Коэффициент распределения обмотки

Полученное значение А следует сравнить с принятым ранее (при выборе ос-

новных размеров). Если линейная нагрузка, рассчитанная по формуле (31), отли-

чается более чем на 7–10 % от принятой ранее, то нужно выбрать другое число пазов, при котором отклонение будет меньшим.

Далее рассчитывают магнитный поток основной гармонической при холо-

стом ходе, Вб,

Уточняют предварительную длину сердечника статора

l1П=Ф/(D1×Вδ), (33)

ее следует сравнить с принятой ранее по формуле (8).

Сердечник статора по длине разбивается на отдельные пакеты, разделенные между собой вентиляционными каналами. Так делают при радиальной системе вентиляции. Длина вентиляционных каналов и пакетов стали определяется систе-

мой охлаждения обмотки статора. При косвенном охлаждении пакеты делают длиной lПАК=30–50 мм, а радиальные вентиляционные каналы между ними – дли-

ной bК =10 мм. Меньшая длина пакета lПАК=30–40 мм принимается при воздушном охлаждении, большая lПАК=40–50 мм – при более интенсивном водородном кос-

венном охлаждении.

22

Непосредственное охлаждение обмотки статора позволяет не только снять теплоту от потерь мощности в обмотке, но и частично отвести теплоту от потерь мощности в зубцовой зоне сердечника статора. При этом пакеты стали можно брать более длинными: lПАК=40–75 мм, а длину вентиляционных каналов умень-

шить до bК =5 мм. Скорость газа и интенсивность охлаждения при более коротких

каналах увеличиваются, а расход газа уменьшается.

Следует принять lПАК и bК и рассчитать число пакетов в сердечнике статора:

2.3. Зубцовая зона статора

Теперь нужно выбрать марку стали для сердечника статора. Сердечник ста-

тора изготавливают из листов электротехнической стали. Для этого используют горячекатаную или холоднокатаную электротехническую сталь толщиной 0,5 мм.

Иногда применяют сталь толщиной 0,35 мм.

Для турбогенераторов с внешним диаметром сердечника более 1 м листы штампуют в виде сегментов. При этом следует обеспечить рациональный раскрой листов электротехнической стали с наименьшими отходами. На рис. 3 и 4 показа-

ны примеры раскроя горячекатаных и холоднокатаных сталей.

Горячекатаная сталь марок 1511, 1512, 1513 применяется в генераторах не-

большой и средней мощности, а холоднокатаная анизотропная сталь марки 3413 –

в турбогенераторах средней и большой мощности (при РН > 50 МВт).

23

Рис. 3. Раскрой листов горячекатаной стали (марки 1511, 1512, 1513)

Рис. 4. Раскрой листов холоднокатаной анизотропной стали (марка 3413)

В случае холоднокатаной анизотропной стали направление проката должно быть вдоль спинки статора, так как потери и МДС в спинке при 2p=2 всегда больше,

чем в зубцовой зоне. Т.е. для более выгодного использования свойств холоднока-

таной стали в турбогенераторах средней мощности сегменты штампуют так, что-

бы направление прокатки совпадало с направлением магнитного поля в спинке

(ярме) статора (т.е. поперек зубцов), как показано стрелкой А на рис. 5. Для тур-

24

богенераторов большой мощности (РН ³ 500 МВт) сегменты штампуют из холод-

нокатаной стали так, чтобы направление прокатки совпадало с осью зубцов

(вдоль зубцов), как показано стрелкой Б на рис. 5.

Рис. 5. Сегмент пакета стали статора с тремя зубцами:

А – направление прокатки вдоль спинки (поперек зубцов ), Б – направление про-

катки вдоль зубцов

25

Для определения геометрии зубцовой зоны нужно выбрать величину маг-

нитной индукции в коронке зубца статора BZ1. Рекомендуемые значения приведе-

ны в табл. 4.

Рассчитывают значение ширины коронки зубца (предварительно)

где kС – коэффициент заполнения сердечника сталью, kС =0,93 при толщине листа

0,5 мм.

Таблица 4

Рекомендуемые значения магнитной индукции при холостом ходе турбогенераторов (большие значения соответствуют большей мощности)

26

В пазах размещается обмотка. Стержни обмотки изолированы. Общая тол-

щина изоляции зависит от напряжения. Размеры изоляции для обмотки статора турбогенераторов приведены в табл. 5. Из табл. 5 выбирают δШ – общий размер толщины изоляции в пазу по ширине паза с учетом прокладок и зазора на уклад-

ку. Например, для UН=15,75 кВ δШ=13 мм или δШ=0,013 м.

Конструкция стержня обмотки и методика определения размеров паза зави-

сит от системы охлаждения обмотки статора.

2.4. Определение размеров паза при косвенном охлаждении

обмотки статора

Стержень обмотки состоит из отдельных элементарных проводников, обра-

зующих по условиям транспозиции два одинаковых вертикальных ряда или столбца. Поэтому число элементарных проводников в стержне всегда должно

быть четным.

При транспозиции столбцы сдвигаются по вертикали один относительно другого на один элементарный проводник. Свободное место заполняется изоля-

ционным материалом (рис. 6).

Размеры элементарных проводников прямоугольного сечения аЭ×bЭ и пло-

щадь сечения sЭ приведены в табл. 6. Заметим, что sЭ<аЭ×bЭ из-за скруглений про-

водника на углах. Изоляция элементарного проводника − типа ПСД. Максималь-

ная двусторонняя толщина изоляции δЭ приведена в табл. 7.

Меньшая сторона элементарного проводника аЭ располагается в пазу верти-

кально, а большая bЭ – горизонтально, т.е. параллельно дну паза.

По ширине паза bП1 стержень обмотки образуется двумя изолированными элементарными проводниками шириной bИ, предварительное значение которой

где b′П1 – по формуле (38); δШ – общий размер толщины изоляции в пазу по ширине паза с учетом прокладок и зазора на укладку по табл. 5.

27

Рис. 6. Сечение паза статора с косвенным охлаждением обмотки:

1– нижний стержень; 2 – верхний стержень; 3 – клин

28

Таблица 5.1

Размеры термореактивной изоляции пазовой части стержневых одновитковых двухслойных обмоток статоров турбогенераторов (в миллиметрах)