Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii
.pdfОбмотка |
возбуждения |
генератора при |
прохождении |
по ней тока |
создаёт |
||||||
|
|
в зазоре |
|||||||||
|
|
|
|||||||||
МДС на пару |
полюсов. При этом форма магнитного поля возбуждения |
|
|||||||||
поля Вв} |
|||||||||||
зависит |
от конструкции ротора. Амплитуда |
основной гармоники этого |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
определяется |
коэффициентом |
формы поля |
возбуждения |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вв / Вв, |
|
а) |
|
тштшшш |
|
а |
т |
а |
|
(7.59)
жтжштш
ЛАГ 2
«3
•5
а
)
-
не
Рис. 7.37 |
Магнитные поля возбуждения |
||
явнополюсного |
генератора: б) - явнополюсного |
генератора |
|
|
|||
|
|
||
Увеличение |
||
коэффициента |
К |
к |
|
|
|
зазора на краях полюсов |
способствует |
приближению |
||
|
к |
|||
единице, т.е. приближает форму кривой индукции поля |
||||
|
||||
синусоиде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значения |
А |
|
определяют |
|
по |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
генераторов |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
При |
|
|
проектировании |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воздушного |
зазора. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
специальным |
графикам, |
составленным для неравномерного |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
генератора |
, |
в |
нём одновременно |
||||||||||||||||||||||||||||
В |
процессе |
работы |
|
нагруженного |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
при этом |
МДС якоря |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fг |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
действуют |
МДС возбуждения |
Fgo и статора (якоря) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
или |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, как |
мы |
уже |
|
отмечали |
, на МДС возбуждения, усиливая |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
воздействует |
|
|
|
|
или |
же искажая |
его |
форму |
(реакция якоря). |
Реакция |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ослабляя |
поле возбуждения |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свойства |
генератора |
, |
|
так как |
изменение |
|||||||||||||||||||||||
якоря оказывает влияние на рабочие |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ЭДС, наведенной |
в |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
изменением |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
магнитного |
поля в генераторе |
сопровождается |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
других величин, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
, |
|
изменением |
|
и |
ряда |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
обмотке |
статора, |
а |
следовательно |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Влияние |
реакции якоря |
на работу генератора |
зависит |
от |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
связанных с этой ЭДС. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
можно |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
значения |
и |
характера |
нагрузки. Взаиморасположение |
векторов |
наглядно |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
на |
генераторе. |
Вектор |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
диаграммах |
при |
разных |
нагрузках |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
видеть на |
векторных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
потоком |
ротора |
|
|
в |
обмотке |
статора, |
|
отстаёт |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
магнитным |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЭДС А, индуцируемой |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
и |
вектора МДС |
|
|
) |
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
, |
(а |
следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аяо |
на 90° |
||||||||||||||||||||||||||||||
по фазе от |
вектора |
этого потока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|||||||||||||||
|
|
/ в обмотке статора может занимать по |
|
отношению |
к |
вектору |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вектор тока |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
углом |
\f/ |
|
в зависимости от вида нагрузки |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
определяемые |
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||
различные |
положения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
совпадает по |
фазе с ЭДС. |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уг |
= |
0, |
рис. 7.38, а) ток |
||||||||||||||||||||||||||||||||
При |
активной |
нагрузке ( |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МДС статора F |
направлена |
перпендикулярно |
|
МДС |
|
ротора |
|
Fho |
. |
Такое |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
МДС |
|
ротора |
|
|
|
|
|
|
|
вызовет |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
воздействие |
МДС |
якоря |
Ft |
|
на |
|
|
|
|
|
Аво |
искажение |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(рис. |
7.39): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
результирующего |
поля генератора |
|
магнитное поле машины |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
краем полюса |
(вращение ротора против |
|
часовой |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ослабляется |
под набегающим |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
) |
и |
|
усиливается |
под сбегающим краем полюса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
стречки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
338
а |
|
|
5) |
|
|
|
% |
|
|
|
я |
|
|
Д |
к |
к |
л |
yLA |
||
S5 |
|
|
// |
>8ГчГ* *- У 7/У |
||
|
Sr% |
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
4 |
и |
А |
|
|
4. |
ф--до |
! > |
||
V-fl |
L 4 |
»-Jg* !, fi |
4 |
|
||
|
f, |
|
|
|
|
|
Pi/c. 7.38 Векторные диаграммы МДС реакции якоря генератора
а) - активная нагрузка; б) - индуктивная нагрузка; в) - ёмкостная нагрузка
В итоге при чисто активной нагрузке результирующий магнитный поток
генератора ослабляется, т.е. магнитная система несколько размагничивается,
что ведёт к уменьшению ЭДС генератора.
|
|
|
|
|
При чисто индуктивной |
нагрузке |
||||
|
|
|
|
|
генератора ( у/ = 90°) ток статора 11 |
отстаёт по |
||||
ш |
|
|
|
|
фазе от ЭДС Е на 90°. Поэтом) он достигает |
|||||
I IiVtI о’i |
|
|
т |
максимального значения лишь после поворота |
||||||
т |
|
, |
ротора вперед на 90" относительно его |
|||||||
I ! I |
|
|
||||||||
Ш |
\МШ% |
м |
положения |
соответствующего максимуму |
||||||
» % |
Л |
|
, |
|
|
|
||||
|
ЭДС £ (рис. 7.38, б). При этом МДС статора /у |
|||||||||
\\\ |
тн |
\ |
|
4,1, |
действует |
вдоль |
оси полюсов ротора встречно |
|||
\\ |
тп\ |
|
|
|
||||||
|
41, |
|
|
V//A |
МДС ротора F Такое действие МДС статора |
|||||
|
|
Ш |
ослабляет магнитное поле ротора т.е. реакция |
|||||||
|
|
|
|
|
, |
|
||||
|
'ч |
якоря при |
чисто индуктивной |
нагрузке |
||||||
|
d |
|
|
|
оказывает |
продолъно размагничивающее |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
Рис. 7.39 Магнитное поле |
действие в магнитной системе генератора. |
|||||||||
При ёмкостной нагрузке ( у/ |
= -90°) ток |
|||||||||
генератора при активной |
||||||||||
|
нагрузке |
|
Ij опережает по фазе ЭДС £ на 90°, т.е. когда |
|||||||
d-d - продольная ось; |
ротор займёт положение по рис. 7.38, (в), ток |
|||||||||
наибольшего значения достигает раньше, чем |
||||||||||
q-q - поперечная ось |
||||||||||
|
|
|
|
|
ЭДС. МДС статора и ротора действуют по оси |
|||||
полюсов согласно. В результате происходит усиление магнитного поля ротора, т.е. при чисто ёмкостной нагрузке генератора реакция якоря оказывает
продольно намагничивающее действие в магнитной системе.
При смешанной нагрузке: ( активно-индуктивной) реактивная
составляющая тока нагрузки отстаёт по фазе от ЭДС, поэтому МДС размагничивает генератор; а при активно-ёмкостной нагрузке реактивная
составляющая тока нагрузки опережает по фазе ЭДС, поэтому МДС
подмагничивает генератор.
339
Магнитодвижущие силы реакции якоря (рис. 7.40) по продольной FJd и
поперечной FIq осям создают в магнитопроводе генератора магнитные потоки реакции якоря. Основные гармоники этих потоков:
- по продольной оси Фы= F]d /Rxtd= Fl sin y/1 /Rxid; |
(7.60 |
) |
|||||
- по поперечной оси Ф^= FJq/R%iq= F} cosyz/R^ , |
(7.61 |
) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитные потоки реакции якоря, сцепляясь с обмоткой статора |
|||||||
наводят в этой обмотке ЭДС реакции якоря: |
|
|
|||||
- по продольной оси £ы= -j id Х = -j i1 XasinyzI ; |
(7.62) |
||||||
- |
по поперечной оси Elq= -j IqXa |
~ |
- j I ,Xa cosyz} , |
(7.63) |
|||
|
|
|
|
|
|
||
где: |
X - |
индуктивное сопротивление взаимоиндукции реакции |
|||||
|
|
|
якоря, представляющее собой главное индуктивное |
||||
|
|
|
сопротивление обмотки статора (Ом); |
|
|
||
|
j |
- |
плотность электрического тока, А/м2. |
|
|
||
Главное индуктивное сопротивление генератора связано зависимостью с раз-мерами генератора, величиной воздушного зазора, конструкцией обмотки
статора и другими параметрами. Индуктивные сопротивления оказывают на
качество генератора решающее значение, поэтому при его проектировании их выбору и расчету уделяется особое внимание.
В явнополюсных генераторах магнитные сопротивления машины
магнитным потокам основной гармоники по продольной и поперечной осям не
одинаковы ( Rv > Rstd) и составляют: |
* |
|
(7-64) |
||
а) |
5) |
|
= R / К , |
||
£о |
Г, |
я |
R |
(7.65) |
|
|
ГЧ_ * |
где: RM |
- магнитное |
сопротивление |
|
и |
|
генератора при равномерном воздушном |
|||
и |
зазоре по всему периметру расточки |
||||
id ы |
|
|
статора. |
|
|
id |
|
Это обстоятельство оказывает |
|||
|
|
|
влияние на значение магнитных потоков |
||
Рис. 7.40 Векторная диаграмма |
реакции якоря, а следовательно, и на ЭДС |
||||
реакции якоря при смешанной |
реакции якоря. Количественно это |
||||
нагрузке генератора |
|
влияние учитывается коэффициентами |
|||
|
|
|
формы магнитного поля Kd и Kq: |
||
Еы= -jZ Х., Kd= -j s i nV r |
|
<7-66) |
|||
|
|
|
|
|
(7-67) |
Здесь Xgd и Xaq - главные индуктивные сопротивления реакции якоря генератора:
- по продольной оси Xad = Ха Kd , |
(7.68) |
- по поперечной оси Xgq= Ха Kq , |
(7.69) |
340
- |
(знак минус |
||
реактивности |
ЭДС |
). |
|
|
|||
в
выражениях
7.62
;
7.63;
7.66
и
7.67
свидетельствует
о
Индуктивные сопротивления по |
продольной и поперечной |
осям |
||||||
складываются из индуктивных |
сопротивлений рассеяния |
Ха |
и главных |
|||||
индуктивных сопротивлений для |
соответствующих систем токов |
Id |
или |
/ |
. |
|||
Индуктивное сопротивление якоря |
по продольной оси: |
|
|
|
|
^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
х |
= х |
+ |
х,, |
||
d |
о |
ad |
’ |
||
|
|||||
|
|
||||
Индуктивное |
|||||
сопротивление
якоря
по
поперечной
(7.70)
оси:
(7.71)
Уже
отмечалось
,
что
напряжение
на
выводах
генератора,
работающего
с нагрузкой, отличается от напряжения |
|
года. Это объясняется влиянием |
ряда |
этого генератора в
причин: реакцией
режиме холостого
якоря, магнитным
потоком
рассеяния
,
падением
напряжения
в
активном
сопротивлении
обмотки
статора
.
В
генераторе
действует
результирующий
магнитный
поток
,
являющийся
суммой
взаимодействия
нескольких
МДС
,
и
рассмотрение
независимости
магнитных
потоков
используется
лишь
в
учебных
целях
для
лучшего понимания влияния всех факторов на работу генератора. Исходя этого, отметим и повторим влияние следующих магнитодвижущих сил
из на
работу
генератора:
Фо |
- МДС |
обмотки возбуждения |
Feo |
создаёт магнитный поток возбуждения |
|||
, который, |
сцепляясь с обмоткой статора, наводит в ней основную |
ЭДС |
|||||
|
Ео |
; |
|
|
|
|
|
генератора |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
Фы, 7.66
- МДС реакции якоря по продольной оси F |
ы |
создаёт магнитный поток |
|||
|
|
|
Еы |
(выражение |
|
который наводит в обмотке статора ЭДС реакции якоря |
|||||
), значение которой пропорционально индуктивному |
сопротивлению |
||||
реакции якоря характеризует
по продольной оси |
Xad |
( |
выражение |
|
|||
|
|
|
|
уровень влияния реакции якоря по |
|||
7.68). Это сопротивление
продольной оси на работу
генератора
.
Так
,
при
насыщенной
магнитной
системе
генератора
магнитный
поток реакции якоря |
Фы |
меньше, чем при ненасыщенной магнитной системе. |
||||||||||||||
Объясняется это тем, что поток |
Фы |
почти полностью проходит по стальным |
||||||||||||||
участкам магнитопровода, |
преодолевая небольшой |
воздушный |
|
зазор |
||||||||||||
(рис. 7.36а), а поэтому при магнитном насыщении сопротивление этому |
потоку |
|||||||||||||||
заметно возрастает. При этом |
индуктивное сопротивление обмотки статора X |
]d |
||||||||||||||
уменьшается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
- МДС реакции якоря |
по |
поперечной оси F |
создаёт магнитный |
поток |
|||||||||
Ф |
] |
с} |
. который наводит в обмотке статора ЭДС Е |
^ |
(выражение |
7.67), значение |
||||||||||
которой пропорционально индуктивному сопротивлению реакции якоря по |
||||||||||||||||
поперечной оси |
(выражение 7.69). Сопротивление |
Xaq |
не зависит от |
|||||||||||||
магнитного насыщения генератора, так как у явнополюсного генератора поток |
||||||||||||||||
Ф |
1 |
я |
проходит в основном по воздуху междуполюснош пространства (рис. 7.36, б). |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
341
- |
Магнитный |
поток рассеяния обмотки статора |
Фа1 |
(рис. 7.41) наводит |
||||
|
|
Еа] |
, значение которой |
пропорционально |
||||
в обмотке |
статора |
ЭДС рассеяния |
||||||
|
|
|
||||||
индуктивному сопротивлению рассеяния фазы обмотки статора Х;: |
||||||||
4 |
|
|
|
(7.72 |
) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
- Ток в обмотке статора / |
; |
создаёт активное падение напряжения в |
|||
активном сопротивлении фазы обмотки статора г : |
|
||||
Чг |
= |
,. |
|
|
|
|
v |
|
(7.73 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
Геометрическая
сумма
всех
перечисленных
ЭДС
,
наведенных
в
обмотке
статора, определяет напряжение на |
выводах |
генератора: |
|
|||||||||||
4 |
|
|
rr |
|
|
г4, |
|
4 V |
|
<7-74) |
||||
|
= zE-i, |
Е -Ё , |
|
|
+ |
- |
, |
|
||||||
Здесь ЕЁ - геометрическая |
сумма всех ЭДС, наведённых в обмотке |
|||||||||||||
статора |
результирующем магнитным полем генератора, образованным |
|||||||||||||
действием |
всех |
МДС ( |
Fro |
, |
FId |
, |
Flq |
) и потоком |
рассеяния |
ФоГ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
- |
ft |
|
||
|
|
|
|
л / Ш. |
|
|
' |
да |
: |
|
' |
VЖ |
|
|
Л |
^ |
|
,
Ж |
||
/ |
£ |
' |
|
||
Л |
|
|
/ |
|
|
ж |
|
|
|
|
|
Г" I
Рис
.
7.41
Магнитные
потоки
рассеяния
генератора
Поскольку |
активное |
сопротивление |
у |
генераторов |
невелико |
, |
то. |
|
- |
|
им, можно |
|
|
: |
|
|
|
||
пренебрегая |
записать |
, |
|
(7.75) |
|||||||
|
|
1Ё = Ё + |
Ё и |
|
Ёа1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
Ц |
|
|
+ Ё ,+ |
|
|
уравнения |
напряжений |
||||
Выражения 7.74 |
и 7.75 |
представляют собой |
|||||||||
|
|||||||||||
явнополюсного
синхронного
генератора
.
|
Подпятник, |
или упорный подшипник, является |
очень |
ответственным |
||||
узлом |
генератора, |
поэтому при |
проектировании |
ему уделяется особое |
||||
внимание. На крупных агрегатах |
величина осевой |
нагрузки |
достигает |
|||||
|
||||||||
|
|
|
||||||
нескольких
тысяч
тонн.
В подпятнике находятся две основных части: вращающаяся { |
пята ), |
|||||||
укрепленная на роторе в виде диска с зеркальной поверхностью и неподвижная, |
||||||||
находящаяся |
под |
пятой {собственно |
подпятник) в |
виде отдельных |
||||
|
расположенных опор |
( |
|
) с антифрикционным |
слоем, |
|||
|
|
|
||||||
концентрически |
|
сегментов |
|
|
||||
(рис. 7.42) соприкасающимся с зеркальной поверхностью диска (зеркала). Вся |
||||||||
|
|
|
|
|
|
) |
сил трения |
между |
эта система помещается в ванну с маслом (рис. 5.34 . Работа |
|
|
||||||
342
этими
трущимися
поверхностями
превращается
в
тепло
и
нагревает
подпятник
.
Для существенного проектируют так,
уменьшения потерь на трущихся поверхностях
чтобы центр геометрической площади
сегменты сегмента
относительно
оси
опоры
имел
эксцентриситет,
благодаря
которому
при
вращении
зеркала
сегмент
самоустанавливается
и
поворачивается
навстречу
движению.
В
результате
чего
образуется
«
масляный
клин»
с
минимальной
толщиной вращении
на входе около |
0.1 |
мм |
на |
||
|
, |
|
|||
в |
подпятнике |
имеет место |
|||
|
|
|
|
|
|
выходе |
приблизительно |
|
жидкостное |
трение. |
|
|
||
0,06
мм,
т.
е.
при
Наиболее тяжёлые |
||
агрегатов, |
когда |
возникает |
|
|
|
антифрикционного слоя |
||
режимы для подпятника - при пусках и остановках
полусухое трение. Опыт применения баббита в виде
на сегментах на крупных подпятниках оказался
неудачным.
Подпятники
стали
надёжно
работать
на
таких
машинах
лишь
тогда,
|
было найдено |
когда |
антифрикционное |
композитов на основе фторпласта. |
|
покрытие
в
виде
металлопластмассовых
г
'
'
»^ 7—\ «
Направление |
вращения |
|
§. |
£ |
|
&? |
/ у |
|
У//. |
/ |
|
* |
|
|
* |
|
|
‘о
Г
Рис
.
/ 1.
7.42 |
а) |
Л |
|
4 |
|
|
|
г |
з |
|
Подпятник генератора Саяно |
Шушенской ГЭС с |
|
|
- |
|
\ |
п |
8 |
|
покрытием |
|
сегментов
металлопластмассовым
композитом
на
основе
фторпласта
.
б
)
Схема
работы
подпятника
6
-
1 |
- вращающийся диск; 2 - |
сегмент подпятника: 3 - опорный винт; |
||
|
4 - опорная кольцевая плита; 5 |
- набегающая кромка |
сегмента; |
|
сбегающая кромка сегмента: 7 |
- ось |
середины сегмента: 8 |
- эксцентриситет |
|
Направляющие
подшипники
воспринимают
радиальные
усилия
ротора,
о
чём
уже
указывалось
ранее
.
Подшипники
современных
генераторов
проектируются размещаются в обеспечивается
также с самоустанавливающимися сегментами, которые |
||
масляной ванне. |
Подача |
масла к трущейся поверхности |
|
|
|
через специальные сверления во вращающейся втулке, |
||
поверхность
которой
соприкасается
с
поверхностью
сегментов
.
Поскольку
давление в трущихся поверхностях
слой сегмента из баббита работает
подшипников невелико,
достаточно надёжно.
антифрикционный
Подшипниковые |
токи |
образования магнитного потока |
|
в |
генераторе |
|
|
вдоль оси вала. |
|
возникают в
Например, это
результате поле может
возникнуть благодаря круговому
перемычкам, соединяющим полюса
току (если
возбуждения |
протекающему |
по |
, |
|
|
посмотреть на ротор с торца, то |
все |
|
межполюсные
соединения
образуют
один
виток
;
при
протекании
тока
343
возбуждения по нему создаётся магнитное поле вдоль оси вала). Кроме того, это же поле будет возникать из-за несимметрии магнитной цепи генератора,
витковых замыканиях, переходных процессах и др. Учитывая, что элементы:
вал, подшипники (подпятник), крестовины и статора образуют контур, в нём при потокосцеплении с переменным магнитным потоком наведется ЭДС,
обычно в пределах 2-3 В. Под действием этой ЭДС в контуре протекают подшипниковые токи. Даже небольшие токи вызывают электролитическую эрозию, которая при длительном действии разрушает трущиеся поверхности
подшипников, а большие токи в месте пробоя масляной пленки вызывают даже
оплавление поверхностей в точках электрических контактов. Поэтому при
проектировании генераторов предусматривают электрическую изоляцию зеркала подпятника, бодтов, штифтов крепящих зеркало, сегментов
подшипника, сальниковых уплотнений масляных ванн и т.д.
Системы вентиляции на всех изготовленных и проектируемых генераторах по их основному принципу можно разделить на два типа:
разомкнутая система или протяжная и замкнутая система.
Разомкнутая система, когда воздух забирается за пределами здания ГЭС
и выбрасывается из генератора в машинный зал или за его пределы, применяется реже - либо в генераторах небольшой мощности, либо, когда экономичнее
использовать тепло генератора для обогрева здания ГЭС, нежели создавать
специальную систему его теплоснабжения. К недостаткам разомкнутой системы
относятся трудности охлаждения генератора в районах с высокой температурой
окружающего воздуха (жаркий климат), а главный её недостаток - усиленное
запыление вентиляционных каналов и поверхности изоляции обмоток
генератора, резко снижающее теплопередачу от активных частей воздушному
потоку. Сужение вентиляционных каналов из-за отложений пыли приводит к
сокращению расхода воздуха, что в свою очередь, ведёт к ухудшению
охлаждения генератора, и, следовательно, увеличению потерь мощности.
Г |
|
— л. |
\ N |
|
|
||
ч |
|
лу |
|
|
|
||
|
|
аз |
£ |
|
/ |
ч |
|
|
MKtf |
^1 1 |
|
|
|
||
|
|
6 4 \ Л - |
|
|
|
5 |
|
Рис. 7.43 Схема двусторонней замкнутой системы вентиляции генератора
1 - спица ротора; 2 - статор; 3 - воздухоохладитель; 4 - лопатки вентилятора, прикрепленные к ободу ротора; 5 - верхний и нижний воздухоразделяющие щиты;
6 - перекрытия между спицами ротора
344
При замкнутой системе вен¬
тиляции в генераторе циркулирует почти один и тот же объём воздуха (хотя практически имеются неко¬ торые присосы). что резко сокращает
запыление обмоток и каналов. На
рис. 7.43 представлена двусторонняя
(радиальная) схема вентиляции, где
поток разделяется поровну и после
4воздухоохладителей, возвращается и
входит в звезду ротора сверху и снизу.
|
|
|
На формирование потока воздуха |
|||||||
|
|
5 |
оказывают |
|
влияние |
перекрытия |
||||
|
|
между спицами ротора, а также |
||||||||
|
|
V |
воздухоразделяющие щиты (рис. 7.43 |
|||||||
|
|
- поз. 5; 6). |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
В ряде случаев при замкнутой |
|||||||
|
|
7 |
системе требуется отбор воздуха на |
|||||||
|
|
У |
обогрев |
здания ГЭС, для чего |
||||||
|
|
|
проектируются специальные люки в |
|||||||
|
|
|
перекрытии |
генератора, |
через |
|||||
|
|
|
которые нагретый воздух подаётся в |
|||||||
Рис. 7.44 Головки нижних лобовых |
машинный зал. |
|
|
|
||||||
частей обмотки статора генератора |
Система вентиляции должна |
|||||||||
Саяно-Шушенской ГЭС с системой |
проектироваться |
так, |
чтобы |
|||||||
подвода и отвода охлаждающей воды |
обеспечить и необходимые условия |
|||||||||
|
|
1 - стержни обмотки статора; |
ремонтопригодности |
генератора. |
||||||
2 - изолирующая коробочка головки; |
Пример |
создания |
|
крупнейшего |
||||||
3 - фторопластовый шланг водоподвода: |
генератора |
|
ТГ |
|
|
ГЭС |
||||
|
|
4 - напорный коллектор: |
|
Красноярской |
||||||
5 |
- |
; |
показал |
|
что |
специальной проработки |
||||
|
сливной коллектор 6 - изолятор: |
, |
|
|
|
|
|
|||
7 - медная водосоединительная трубка |
этого вопроса при проектировании, в |
|||||||||
должной мере не было, несмотря на то, что непосредственно у нижнего воздухоразделяющего щита расположен
ответственнейший узел генератора, состоящий из совокупности элементов и узлов, надзор за которыми должен быть особенно пристальным: нижние
лобовые части обмотки статора; коллекторы подвода и отвода
дистиллированной воды; изоляторы коллекторов от земли: наконечники
стержней лобовых частей обмотки с массой водосоединительных шлангов и
штуцеров (рис. 7.44).
Доступ к этому узлу не только для ремонтно-профилактических работ,
но даже для тщательного осмотра был возможен лишь после демонтажа
нижнего воздухоразделяющего щита. В этом стесненном месте генератора
применить какую-либо механизацию практически невозможно (один сегмент нижнего воздухоразделяющего щита, который закрепляется десятками болтов,
345
; |
весь |
щит |
состоит |
из |
десятков |
сегментов |
затраты |
|||
весит около 70 кг |
|
|
|
; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
демонтаж и последующий |
монтаж |
щита, который выполнялся |
||||||||
|
12 смен . |
|
|
|||||||
составе 12-13 человек, составляли |
10 |
|
|
|||||||
|
|
- |
) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
времени на |
|
бригадой |
в |
|
|
Кроме |
, исследования показали, что система вентиляции указанного |
||||||||||||
того |
|
|
|
|
|
|
|
|
рецир |
|
|||
генератора не работает как двусторонняя. Фактически имелись |
¬ |
||||||||||||
кулирующие |
, паразитные потоки через проёмы |
звезды ротора |
, |
минующие |
|||||||||
воздухоохладители |
, режим был |
|
неустойчив, |
сопровождался резкими |
|||||||||
|
и расхода и |
обратными |
перетеканиями |
воздуха, что |
|||||||||
колебаниями |
давления |
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
носит название - помпаж (рис. 7.45 |
) |
. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В процессе эксплуатации |
система вентиляции этих |
генераторов |
|||||||||||
перепроектировалась |
с переходом с двусторонней на одностороннюю |
||||||||||||
(аксиальную |
рис. 6.14 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\
\
2 X
з
( к
ЗЛО |
\ |
|
N |
||
|
й |
V |
|
|
|
|
\ |
|
А |
|
|
' |
|
1 |
|
///
Рис
.
7.45 |
Явление помпажа. |
|
воздуха в системе |
Самопроизвольное |
перераспределение |
потоков |
||
|
||||
|
генератора |
|||
двусторонней |
вентиляции |
|||
|
|
|
|
|
1
- нижний горизонтальный |
воздухоразделяющий |
щит; 2 |
- верхний горизонтальный |
||||
|
щиты; 3 |
- перекрытие между спицами ротора |
|||||
вертикальный |
воздухоразделяющие |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
и
Развитие |
генераторостроения |
потребовало поиска более эффективных |
||||||||||||||||||||
|
|
|
охлаждения. Одним |
из важных |
|
|
при |
проектировании |
||||||||||||||
способов |
их |
стало непосредственное |
направлений |
|
|
) |
при котором |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
генераторов |
водяное охлаждение (НВО . |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
циркулирует |
охлаждающая обмотку вода. |
|||||||||||||
внутри полых проводников обмоток |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
преимущество |
перед |
системой |
||||||||||||||||||
НВО |
генераторов имеет существенное |
|||||||||||||||||||||
|
позволяют |
|||||||||||||||||||||
воздушного |
охлаждения. Эти |
преимущества |
||||||||||||||||||||
косвенного |
||||||||||||||||||||||
|
большие электромагнитные |
нагрузки |
, что, как |
|||||||||||||||||||
проектировать |
значительно |
|||||||||||||||||||||
|
и |
|||||||||||||||||||||
|
|
активных |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
известно |
, приводит к существенному снижению относительных |
|||||||||||||||||||||
|
|
их легче |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
материалов и |
уменьшению веса генераторов |
|
|||||||||||||||
конструктивных |
, |
|||||||||||||||||||||
транспортировать |
на место |
установки и легче |
монтировать. При |
меньших |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
346
размерах генераторов сокращаются объёмы, уменьшаются
строительно-монтажных работ. Уменьшаются потери
сроки и |
стоимость |
в стали |
и потери |
электрические за счёт уменьшения |
||
счёт легко |
достигаемого |
снижения |
|
|
|
их массы, а также дополнительно |
||
температуры обмоток |
до |
50- 60"С. |
|
- |
|
ещё
и
за
Существенное происходит и за счёт
снижение потерь |
мощное |
i и |
ь |
|
|
|
|
уменьшения вентиляционных |
|||
. енераторе с НВО |
||
потерь |
, |
которые в |
|
|
|
генераторах с косвенным воздушным |
охлаждением |
составляют 25% |
потерь, по данным исследований некоторых генераторов с НВО |
||
от полных
потери на
вентиляцию
в
них
в
5
раз
меньше,
чем
у
обычных
.
Более
подробно
вопросы
проектирования
генераторов
в
целом
и
их
отдельных узлов, на которых не акцентировано читатель найдёт в специальной литературе.
внимание
в
настоящей
главе
,
Проектирование
электрической
части
ГЭС
(
главной
схемы
первичных
соединений
ГЭС
,
включающей
генераторы
,
трансформаторы
,
выключатели
,
шинопроводы
,
отходящие
ЛЭП
и
др
.
)
начинается
с
определения
расчётных рабочих токов присоединений генераторов и ЛЭП. расчётных токов КЗ. расчётных параметров восстанавливающегося напряжения выключателей
и
др
.
Но
для
этого
,
как
уже
отмечалось,
необходимо,
исходя
из
требований
энергосистемы
,
прежде
всего
построить
электрическую
схему
ГЭС
в
целом
,
которая
должна
обеспечить
её
работу
по
заданным
суточным
,
недельным
и
годовым
графикам
нагрузки
.
При
этом
должны
учитываться
:
- - -
- -
развитие электроэнергетической системы на |
перспективу: |
|||
схема размещения |
мощностей |
в энергосистеме: |
||
система номинальных напряжений и схемы |
( |
конфигурации) основных |
||
сетей системы, включая ЛЭП. связывающие ГЭС с соседними системами: |
||||
ориентировочная |
оценка необходимых капиталовложений на развитие |
|||
электрической сети в связи с сооружением Г ЭС. |
||||
очередность ввода в эксплуатацию агрегатов; |
|
|
||
-
распределение
нагрузки
по
ступеням
напряжений
:
-
данные
по
токам
КЗ
от
системы
и
др
.
В
проекте
анализируются
рабочие
токи
нормального
и
ремонтного
( |
утяжеленного) |
режима. |
электрической схемы (или |
||
Нормальный её частей), при
режим котором
предпола1 aei состояние
все её элементы находятся
в |
рабочем состоянии или в состоянии готовности к |
является более тяжёлым, поскольку часть элементов |
|
работе. Ремонтный режим |
||
схемы |
выведена |
из работы |
|
|
|
либо
по
причине
их
повреждения
,
либо
по
причине
планового
ремонта
.
В
ремонтной
схеме
рабочие
токи
других
(
работающих
)
присоединений
могут
быть
значительно
больше,
чем
в
нормальном
режиме
.
Первый
режим
позволяет
определить |
экономическое |
сечение |
многопроволочных |
проводов или |
|
|
|
: |
|
шинопроводов (плотность тока А мм . при которой капиталовложения в |
||||
провода
и
шины
,
а
также
себестоимость
потерянной
в
них
на
нагрев
электроэнергии
являются
минимальными
,
называется
экономической
плотностью
тока
)
.
Второй
режим
позволяет
определить
номинальные
347