Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii

.pdf
Скачиваний:
592
Добавлен:
06.11.2017
Размер:
40.8 Mб
Скачать

элементарном

генераторе сила

F

 

является тормозящей

по отношению к

движущей силе

F. При

равномерном

движении проводника F= Fw. Умножив

обе части равенства на

скорость

движения проводника, получим: Fv

= Fjv

.

 

 

 

 

FM

из (7.26),

получим

:

 

 

 

 

 

 

Подставив в

это

выражение значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fv = Bliv

=

Ei

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.54)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Левая

 

часть этого равенства определяет

значение

механической

мощности (турбины), затрачиваемой

на перемещение проводника

в магнитном

поле; правая

 

часть -

значение

электрической

мощности

(генератора)

,

 

 

 

 

 

/. Знак равенства

 

 

электрическим током

развиваемой

в замкнутом контуре

между этими

 

 

 

 

 

 

,

что в

генераторе

механическая

мощность,

частями показывает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

затрачиваемая

внешней силой, преобразуется в электрическую энергию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а от источника

Если внешнюю силу F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

к проводнику не прикладывать

/ в проводнике

электроэнергии

подвести к нему

напряжение U так,

чтобы ток

, указанное на рис.

7.30, г, то на проводник

будет действовать

 

 

 

 

 

имел направление

 

 

F

. Под действием этой силы

проводник

начнёт

только электромагнитная сила

 

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

в проводнике

индуцируется

ЭДС с

двигаться в магнитном поле.

При этом

, часть

направлением

,

противоположным

напряжению

U . Таким образом

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭДС Е

,

 

приложенного

к

проводнику, уравновешивается

напряжения

 

6 ,

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наведённой в этом проводнике

, а

другая

часть составляет

падение

напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

проводнике:

U = E+

ir

,

(

7.55)

Е

где:

г- электрическое сопротивление проводника.

и

Умножая обе части равенства на ток /, UI = Ei + Рг

 

 

 

 

,

значение

ЭДС из (7.52), получим:

 

 

 

LTi = Bliv + Fr . или согласно (7.53). LTi =

FIMV

+ Pr

 

 

 

 

подставляя

(7.56

)

 

вместо

Из

этого

 

 

, что

электрическая

мощность

( 67

)

.

 

 

 

 

 

 

 

равенства следует

 

 

 

в механическую (F

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

преобразуется

> . а

поступающая в проводник, частично

 

 

 

 

w *

 

 

 

частично

расходуется на покрытие

электрических

потерь в проводнике (Рг).

 

 

проводник с током,

помещённый

в магнитном

поле, можно

Следовательно,

рассматривать

как элементарный

электродвигатель

(рис. 7.30, б). Таким

механической

и электрической энергии

в

образом

, взаимное преобразование

 

направлении

, т.е. одна и та

 

 

машине может происходить

в любом

электрической

 

 

и

в

 

 

 

 

 

 

же электрическая машина может работать как в режиме генератора так

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, на ГЭС генераторы

используются

режиме

двигателя, в частности, как мы знаем

 

предусматриваться при их

в режиме

синхронных компенсаторов, что

должно

проектировании

.

 

, также как и

Проектирование

гидрогенераторов

дования ГЭС. неразрывно связано с проектированием

всего основного

гидростанции

в

 

обору¬

целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

Стремление

удешевить строительство

ГЭС приводит

созданию

 

 

 

меньшего веса

 

'

единичной мощности машин

генераторов

и размеров, и росту

 

 

 

 

более

эффективного

охлаждения активных

частей

путём

применения

 

 

.

 

, непосредственное

охлаждение обмоток водой даёт

генератора

Например

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

328

возможность увеличить

габаритах по сравнению с

почти в два раза мощность генератора в тех же

машинами воздушного охлаждения. При этом расход

активного железа

в 1.5-2

раза

 

, меди

на

-

в

 

1 3

кВА установленной

-

раза.

4

мощности

уменьшается

примерно

Наряду с проектирование

номинальными

данными генератора

в

задании

на

его

 

 

 

указывается

угонная

частота

вращения

и

приводятся

требования

к

маховому

моменту,

системе

охлаждения

,

а

также

требования

соответствующих

ГОСТов

.

Главные размеры генератора (диаметр по расточке статора и

сердечника) зависят в основном от расчётной

длина

мощности S и частоты вращения

 

,

а также от коэффициента угонной частоты вращения, требуемого мини

:

¬

и переходного индуктивного

мального махового момента ротора GD

сопротивления Роторы

по продольной осиХ

генераторов должны

, (см. ниже). ^

без вредных

последствий

выдерживать

угонную частот}

вращения в течение

2

минут. Поэтому

 

'

 

 

 

 

генератора

рассчитываются не

на

 

номинальную,

все вращающиеся части

а на угонную частоту

вращения, при которой центробежные силы, пропорциональные

квадрату

,

значительно

возрастают. Так, например, при угонной частоте

угловой скорости

 

 

вращения, превышающей номинальную в три раза, центробежные силы и

механические напряжения во вращающихся частях возрастают в девять раз по

сравнению

с

номинальными

.

Угонная частота вращения не должна вызывать напряжений материалов

ротора, превосходящих предел текучести, т.е. остаточные деформации не

допускаются. Упругие деформации обода ротора должны быть не более

размера

воздушного

зазора

между

ротором

и

статором

генератора.

Чтобы

частота

вращения

генератора

оставалась

практически

постоянной за время срабатывания системы регулирования, необходимо, чтобы ротор агрегата обладал определенным запасом кинетической энергии, которая

при заданной частоте вращения характеризуется величиной махового момента.

Маховой

момент

для

случая

сброса

нагрузки

приближенно

может

быть

определён

как

:

 

 

 

 

 

 

 

 

где:

G

-

;

 

 

 

вес ротора

массы ротора относительно

оси

 

D

диаметр инерции

 

 

 

 

вращения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

-

номинальная мощность агрегата, кВт;

 

 

 

п

 

-

номинальная частота вращения, об/мин.;

 

 

 

Т

}

-

допустимое время

закрытия НА турбины;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По

-

допустимое повышение частоты вращения

при сбросе

 

-

 

 

 

 

нагрузки, равное 0,2-0,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

329

Чем

больше маховой момент ротора при той же частоте

вращения,

тем

больше кинетическая энергия, запасённая ротором, тем меньше

изменяется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

его

частота вращения при изменении нагрузки. Накапливая кинетическую

энергию

при ускорении вращения и отдавая её при замедлении вращения, ротор

агрегата

является

своеобразным аккумулятором кинетической энергии.

 

 

 

 

 

Маховой момент агрегата определяется главным образом по значению

 

 

 

, так как маховой момент

рабочего колеса

махового момента ротора генератора

 

 

 

 

 

 

 

,

турбины

, вследствие его малого диаметра и относительно небольшого веса

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

составляет

5

6% от махового момента агрегата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инерционные качества вращающихся частей генератора характеризует

механическая постоянная времени (или

постоянная инерции вращающихся

частей). Она

выражает время в секундах, в

течение которого ротор машины

под

действием

момента, определенного по

номинальной

полной

мощности

 

 

состояния

до

генератора

при cos(p =1, разгоняется

из неподвижного

 

номинальной частоты вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуемый маховой

размеров генератора.

момент

учитывают

при

проектировании

главных

Главные размеры генератора зависят в основном от его

расчётной

 

момента

мощности, частоты вращения, от требуемого минимального махового

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ротора и переходного индуктивного сопротивления по продольной ocnX d (см.

ниже), а также от кратности угонной частоты вращения.

 

и маховика

Кроме

главного назначения, как индуктора магнитного

поля

с необходимым моментом инерции, ротор ещё является мощным вентилятором

 

движение воздуха (вентиляцию

) для охлаждения

генератора.

,

создающим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В гидрогенераторах средней и большой мощности роторы изготовляют

отдельными элементами и поставляют на место монтажа (остов, спицы, листы

толщиной 3-5

сегменты), из которых собирается

обод на

монтаже).

 

мм (

создаётся только тангенциальная

В конструкциях роторов со спицами

связь между спицами и ободом. В радиальном направлении связь отсутствует.

Благодаря этому в ободе ротора возникают только растягивающие напряжения,

что является большим преимуществом, поскольку нет напряжений изгиба

по

сравнению с роторами, где обод радиально связан.

 

 

 

 

 

Собранный ротор расклинивают (забивают

натяга обода ротора.

разогревают, создавая

увеличение

клинья между ободом и торцами

зазоров, после чего

спиц) для создания

В нижней части ротора

прикрепляют

сегменты с радиальными пазами

для

лучшего

 

 

 

кольцевые тормозные

стальные

их охлаждения (рис. 6.3, поз. 15).

На ободе ротора закрепляются полюсы.

катушки обмотки возбуждения, а в полюсные

стержни демпферной обмотки, которая,

как

мы

успокоения колебаний ротора при переходных

На полюсах

закрепляются

наконечники вставляются

уже отмечали, служит: для

процессах;

гашения поля

330

обратной

последовательности

,

создаваемого

токами

обратной

после

¬

довательности при несимметричных режимах условий входа в синхронизм; уменьшения

работы генератора; улучшения

перенапряжений при

несим

 

¬

метричных

КЗ

.

Ток

в

обмотку

возбуждения

поступает

через

неподвижный

щеточный

аппарат

,

щётки

которого

с

нажимом

соприкасаются

с

вращающимся

на

валу

контактными

кольцами

,

к

которым

присоединена

обмотка

возбуждения.

Ответственным

элементом

обмотки

возбуждения

является

междуполюсное

соединение

,

поскольку

действующие

центробежные

и

вибрационные

нагрузки

,

а

также

загрязнение

электропроводящей

пылью

приводят является

часто к нарушению их работы и

показательный случай, когда

замыканиям на землю. Примером этого

в период эксплуатации генераторов

Красноярской ГЭС пришлось по указанным причинам междуполюсные соединения и провести их реконструкцию

перепроектировать на всех генераторах.

Величина напряжения при

мощностью генератора, условиями

проектировании генератора определяется

подключения его к электрической сети, а

также его конструкцией

напряжение стремятся

и технологией изготовления. Для

мощных

генераторов

повышать до уровней 15-18 кВ. Разрабатываются

конструкции

специальных

генераторов,

имеющих

на

выводах

напряжение

110-

220

кВ

.

В

зависимости

от

этого

проектируются

все

узлы

генератора

,

в

том

числе

и

его

обмотка

статора

.

Конструкция

обмотки

статора

в

значительной

мере

влияет

на

свойства

генератора

,

в

первую

очередь

на

его

стоимость,

КПД

и

рабочие

характеристики

.

В

задании

на

проект

генератора

должны

указываться

необходимые

для

нормальной эксплуатации в

статора. Исходя из требований

электрической системе параметры

по пределу статической устойчивости

обмотки и режима

работы

на

длинную

линию

электропередачи

задают

 

 

 

 

 

сопротивление генератора по продольной оси

Xd

(синхронная

или отношение короткого замыкания (ОКЗ, см. ниже).

индуктивное реактивность)

Для обеспечения необходимого предела динамической устойчивости

 

^

 

 

генератора требуются определённые значения

nXd

(см. ниже). Чем

длиннее

ЛЭП, через которые ГЭС присоединяется к системе, и чем больше время

отключения КЗ, тем меньшие индуктивные сопротивления в установившемся

и переходном режиме должен иметь генератор.

индуктивных сопротивлений удорожает генератор

Однако и может

уменьшение потребовать

увеличения

его

размеров

.

КЗ

С целью уменьшения динамических перенапряжений при двухфазных

генераторов, работающих на длинные ЛЭП, необходимо, чтобы отношение

сверхпереходных

сопротивлений

по

продольной

и

поперечной

осям

генератора

было

близким

к

единице

:

X

"

 

Лл.

~

1

,

что

выполнимо

путем

устройства

демпферной

обмотки.

331

 

Как

 

 

 

 

 

 

, кроме наименьших

затрат на активные

материалы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уже отмечалось

изготовления обмотки проект обмотки

должен

и обеспечения

технологичности

 

форму

ЭДС,

наводимой в обмотке статора.

гарантировать

синусоидальную

 

форме кривой ЭДС генератора

 

 

 

Повторим

,

что при

несинусоидальной

гармоники

тока, оказывающие вредное воздействие на

появляются

высшие

 

 

 

сети, возрастают потери электроэнергии,

возникают

работу

электрической

 

 

, усиливается вредное влияние ЛЭП на цепи

связи, а

опасные

перенапряжения

 

 

 

воздействие

на персонал, обслуживающий

также неблагоприятное

звуковое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

генераторы

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пазов,

приходящихся

на полюс

и

 

 

 

,

От

шага

 

 

 

 

,

от числа её

фазу

 

обмотки

 

 

 

влияние высших гармонических

колебаний

зависит

кривая

ЭДС

и вредное

тока

( часть дуги

 

внутренней расточки статора,

приходящаяся

электрического

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измеренное

по

этой

 

же

на один

полюс, называется полюсным делением;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, называется

шагом

поверхности

статора расстояние между пазами

обмотки

 

 

 

 

 

 

называют

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выражают

в пазах; шаг

обмотки

обмотки

по

пазам: шаг обмотки

 

 

 

же шаг

 

 

 

 

 

 

меньше

 

 

делению; если

обмотки

 

,

если

он равен

полюсному

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

укороченным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полюсного

деления,

то он

называется

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку кривая

ЭДС симметрична

относительно

оси

абсцисс,

то

она

 

задача получения

в

обмотке

содержит

лишь нечётные

г армоники,

поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭДС сводится к

устранению или

существенному

статора

синусоидальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

синусоидальных

 

 

 

 

, в

первую

очередь

третьей

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ослаблению

 

высших

гармоник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полюса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пятой и

седьмой. Из-за неравномерности

воздушного

зазора в

пределах

форму,

 

 

имеет трапецеидальную

(рис. 7.31,

а)

 

график магнитной

индукции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

краёв

поэтому

и

кривая

ЭДС также трапецеидальна. Однако скошенность

 

 

 

 

не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

но

точно

ей

 

 

лишь

приближает кривую

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полюсов

синусоидальной форме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и остаётся

трапецеидальной

.

Практическое влияние на

форму

соответствует

 

7.316

 

выше

седьмой.

 

На

рис.

 

 

гармоники

 

не

 

 

 

кривой

 

ЭДС

 

оказывают

 

 

 

 

 

 

в гармонический ряд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разложение

кривой ЭДС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

представлено

 

 

 

кривой

ЭДС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гармонических

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высших

 

Уменьшение

 

содержания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

катушек

 

 

 

 

 

шага обмотки статора, размещения её

достигается

путём

укорочения

 

 

 

 

 

также

путём

соединения

фаз

обмотки

в

в достаточно

большом числе пазов,

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

звезду

или

треугольник.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

или в

два

слоя

 

Обмотки

укладываются

в пазы в один слой

(однослойные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

катушечными

или стержневыми

 

 

 

 

 

 

) (рис. 7.32). Обмотки

бывают

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(двухслойные

петлевыми (подробно о их свойствах

в

специальном

курсе).

 

 

волновыми

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проектируют

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и большой

мощности

 

В

гидрогенераторах средней

стержневые

двухслойные

обмотки,

они

более просты

и

технологичны

в

 

 

 

 

стержни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вихревых токов

. Чтобы уменьшить потери энергии от

изготовлении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

из

элементарных

проводников

с

термостойкой

изоляцией

изготавливают

 

 

 

 

 

 

энергии от полей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

каждого

проводника. Для уменьшения добавочных потерь

пазового

рассеяния

элементарные

проводники

транспонируют

(переплетают

 

 

 

 

между собой

в

лобовой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- перекручивают) (рис. 7.32, б). Стержни соединяют

 

 

спайки

части,

для

обеспечения

хорошего

контакта

применяется

пайка, место

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называется

головкой стержней (рис. 7.33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

332

лгшгашппллд

-г

.

5

2

 

т

т

шд

 

к

7X TVI у

 

и?

 

UJ

 

 

 

 

Я

Т/5

5

T

J

i

/

 

 

 

Рис. 7.31

а) графики

'

Г

 

распределения

магнитной

 

cot

индукции

в

воздушном

зазоре

генератора

1

~

кривая

при

равномерном

зазоре

;

2

-

кривая

при

скошенных

краях

полюсов;

1

-

6) разложение трапецеидальной кривой ЭДС в гармонический

ряд

 

; 3, 5

- третья и пятая

гармоники; X - полюсное деление

основная гармоника

 

 

5 4

3

в)

в)

Рис. 7.32 Двухслойная

стержневая

 

 

 

 

обмотка

 

 

 

а) - аксонометрический разрез

 

 

стержней в пазу;

 

б) - схема транспозиции стержня;

;

в) - элементарный проводник стержня

 

1

- активная сталь (железо) статора;

 

2

- стержни обмотки из элементарных

 

проводников; 3 - изоляция стержней

 

 

 

;

 

4 - уплотняющие пазовые прокладки;

 

 

5 - закрепляющий пазовый клин.

 

333

Стержни

 

 

обмоток

всех

современных

 

генераторов

имеют

 

 

 

и полиэфирных смол,

 

 

изоляцию

на

основе

эпоксидных

 

термореактивную

 

 

 

 

 

и механической

 

 

 

 

 

диэлектрическими

свойствами

которая

обладает повышенными

 

 

изоляции на

 

 

корпусной

, что

позволяет

наносить более тонкий слой

 

 

 

 

 

 

 

стойкостью

 

 

 

 

 

 

чему

улучшаются

условия

теплоотвода.

Термореактивные

 

 

, благодаря

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стержень

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

перера-ботка

которых

в

изделие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластмассы

пластические

массы

 

 

 

 

 

 

 

 

,

приводящей

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сопровождается

 

необратимой

химической

реакцией

 

 

 

 

 

на

 

 

 

 

 

. Они создаются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образованию

неплавкого

и нерастворимого

 

материала

эпоксидных смол,

 

 

 

смол,

полиэфирных

смол,

основе

 

 

 

 

формальдегидных

феноло-

 

смол.

 

Наполнители

-

 

сажа,

стекловолокно

карбамидных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

мел и др.

 

 

 

 

 

 

стержней в пазы для обеспечения

высокой плотности

их

При

укладке

прилегания

применяются

уплотняющие

упругие прокладки из

гофрированного

 

 

стержней по длине

паза забивают

специальные

 

 

,

а для

закрепления

 

 

 

 

 

 

материала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

клинья

 

из гетинакса или стекловолокна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

7.33

Головка

стержневой

обмотки с

непосредственным

 

 

 

водяным охлаждением

1

-

 

 

;

изоляция стержней

;

3

-

каналами)

2

-

элементарные

проводники (сплошные и полые с

место

спайки стержней (электрическое

соединение

 

 

4

- изолирующая

коробочка

 

 

 

 

 

водяными );

Лобовые

части

обмотки

удерживаются

от динамических и

вибра

¬

 

 

путём

прикрепления

 

их

к

бандажным

кольцам

ционных

воздействий

 

 

, а также

между

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 7.34). Между бандажными

кольцами

стержнями

 

, а

 

 

 

 

 

 

собственно

стержнями

 

лобовых частей должны быть уложены прокладки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

334

1

 

 

 

также

специальные

2

 

 

 

распорки ит прочного

3

 

 

 

изоляционного

 

мате¬

 

 

 

риала. Все эти элементы

4

 

 

 

RJUK 'IHO

скрепляются

 

 

 

 

между собой специаль¬

 

 

 

 

ным вязальным шпа¬

5

 

г 1

 

гатом с проклейкой его

 

 

специальными лаками.

6

 

 

 

В последних

конст¬

7

 

.*

О

рукциях

применяется

\

самоутягивающийся

 

Y

 

 

 

 

лавсановый

шнур,

10

 

 

 

который после нанес¬

 

 

 

ения на него лака даёт

 

 

 

 

 

 

 

 

большую усадку, чем

 

 

 

 

достигается прочная и

 

 

 

 

достаточно

жёсткая

 

 

 

9

конструкция лобовых

 

 

 

частей обмотки

 

спо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

собная противостоять

 

 

 

г

воздействующим на них

Г

 

 

усилиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Корпус статора

 

 

 

проектируется для пе¬

 

 

 

редачи на

фундамент

 

 

 

 

усилий от веса разме¬

 

 

 

 

щенных на нём узлов и

 

 

 

 

детатей и электромаг-

Рис. 7.34 Схема крепления лобовых частей обмотки

нитных >

силий, возни

 

статора генератора Саяно-Шушенской ГЭС

кающих

в

различных

режимах раооты генера-

1 - изолирующая коробочка; 2 - место спайки стержней:

jona В коппхсе павная

3 - соединительный хомут (устанавливается перед пайкой):

/

^ \

 

 

 

4 - водосоединительная трубка; 5 - верхний стержень:

 

 

сердечник

6 - нижний стержень; 7 - бандажные кольца: 8 - активное

юталь

 

 

 

 

 

статора. Корпус изготав-

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

железо статора:

 

9 - распорки: 10 - лавсановый шнур

дивается из толстолис-

 

 

бандажной вязки

гового проката

путем

 

 

 

 

сварки. Для крупных генераторов корпус изготовляется разъёмным из нескольких частей по условиям габаритов транспортного пути (рис. 7.35).

Сердечник статора, являясь магнитопроводом собирается ( шихтуется)

из отдельных сегментов электротехнической стали, имеющий меньшие потери

энергии и обладающей большой магнитной проницаемостью в сильных полях.

На внутренней дуге сегментов выштамповываются пазы под обмотку, на

внешней - пазы обычно в форме «ласточкиного хвоста» под крепление через

клинья к корпусу статора. Слабым местом крупных (разрезных) сердечников

335

является

стык,

поэтому в последнее время для крупных

генераторов

стремятся

 

 

 

сердечники

неразрезной

конструкции,

которые

шихтуются в

проектировать

 

 

, а

 

 

 

 

 

монтажа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кольцо без стыков на месте

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на монтажной площадке или в кратере

чаще при

реконструкции

генераторов

непосредственно

в кратере агрегата.

 

 

сердечника

в неразрезное

кольцо

успешный опыт

в России

шихтовки

Первый

и

 

 

 

 

 

 

 

ГЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шушенской

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

был

применён

 

на Саяно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

ос

с

с

с с

о с

О

 

с с

2

3

6

cfi сС эС

4

5

К

 

к

^

<

к

 

в

8 9 12

13

10

7

1 1

Рис

.

7.35 6)

а) статор

генератора

разрезной

конструкции

;

 

 

 

статора

 

 

пакет сердечника

 

сегментный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1

 

 

 

 

 

 

;

2

-

нажимная

плита сердечника; 3

- активное железо

- стыковая плита корпуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; 5

- стык

между

 

; 4

-

прокладка

в

стыке между

секторами

сердечника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сердечника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

; 6

-

корпус

статора

;

7 - стыковая

поверхность

сердечника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

секторами

корпуса

 

; 10

- спинка

 

 

; 11

- радиальный

вентиляционный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сегмента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сегмент; 9 - зубец сегмента

 

 

 

 

 

 

;

14 -

пакеты активной

стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

13 - межпакетная

распорка

 

 

 

 

 

 

 

канал; 12 - паз для обмотки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в генераторе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

происходящих

 

 

 

 

,

Дляпонимания некоторыхфизическихпроцессов

 

 

 

на

что лежат

в

основе их

проектирования

повторим

и

 

заострим

внимание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

взаимодействии

главных элементов магнитной системы статора и ротора генератора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

создаёт вращающуюся

 

синхронно

с

Трёхфазная

обмотка

статора

 

 

 

 

 

занимать

разные пространственные

 

 

 

которой может

ротором

МДС, вектор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

относительно

оси полюсов ротора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

положения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

за

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

явнополюсном

генераторе

 

воздушный

зазор неравномерен

из

 

 

 

 

не заполненного

сталью

 

 

пространства

,

наличия

значительного

межполюсного

ФЛ

по продольной оси dd

 

 

 

 

потоку статора

 

 

) и

 

магнитное

сопротивление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 6.5

 

 

намного меньше магнитного

сопротивления

потоку

статора Ф , по

(рис. 7.36)

 

 

 

 

 

 

?

 

 

поперечной

оси qq .

Поэтому здесь

величина

индукции

магнитного

поля

 

 

 

зазоре в явнополюсном

 

 

 

распределения

в

воздушном

статора

и

график её

генераторе

зависят от

пространственного

положения

вектора

МДС обмотки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статора

Р

}

или

его составляющих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

336

по по

Так, амплитуда

основной гармоники индукции магнитного поля

статора

 

поля

продольной

оси B d

1

больше амплитуды основной гармоники индукции

 

 

оси

]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поперечной

B q .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

;

'

 

 

 

 

 

 

 

 

B.d , =

BJKJ

:

 

 

 

В

ЧГВ

,К

 

(7.58

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

 

 

 

 

поля

где:

В ,

 

 

 

-

амплитудное^

значение магнитной индукции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статора

при

равномерном зазоре;

 

 

 

 

KdnK

 

 

-

коэффициенты формы поля статора (якоря) по

 

 

 

 

 

 

продольной

и поперечной осям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты

К , и А определяют степень уменьшения

амплитуды

'

по продольной и поперечной осям,

поля статора

основной гармоники

обусловленную

неравномерностью

воздушного

зазора в явнополюсных

 

 

 

 

 

генераторах.

 

 

 

 

 

Минимальный

 

зазор между

статором

 

 

получилось

заданное

значение индуктивного

по продольной оси Хаd

(см. далее).

 

и ротором выбирают так, чтобы

сопротивления

взаимоиндукции

 

*

)

 

V

 

и

2

 

 

 

 

 

ж

 

я

у

\

'

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

гШя

Т

Я

5)

 

r

7

 

Ы

 

r

 

 

ч

 

 

d

J ,

d

/

 

CQ

СО

 

У

djr

2

 

Л

5

/

*

 

CQ

 

,

 

b

/

2

 

Ъ

,-

-

\

Q

0

N

х

иГ

 

 

 

 

 

900

 

 

Hid

 

uT

Ы1

90

 

Puc

.

7.36

Магнитные

поля

статора

синхронного

явнополюсного

генератора

а

)

по

продольной

и

б)

поперечной

осям;

Т

-

полюсное

деление;

д

-

воздушный

зазор

337