3.1. Расчет обмотки возбуждения

Расчет обмотки возбуждения заключается в определении напряжения возбуждения , тока возбуждения , размеров проводника обмотки возбуждения – толщины , ширины и сечения , числа проводников в пазу и числа витков обмотки возбуждения на полюс .

Для расчета обмотки возбуждения предварительно выбирается величина напряжения возбуждения или тока возбуждения . С точки зрения механической прочности пазовой изоляции ротора обычно напряжение обмотки возбуждения должно быть в пределах В. При выборе напряжения возбуждения в зависимости от мощности турбогенератора рекомендуется воспользоваться табл. 3.3.

Таблица 3.3

МВт	12–50	100–320	500–800
В	200–250	250–350	530–550

При косвенном охлаждении обмотки возбуждения (турбогенераторы типа Т, ТВ) сечение проводника обмотки возбуждения предварительно определяется по формуле

, ,

где – средняя длина витка обмотки возбуждения,

,

причём – средняя длина полувитка лобовой части обмотки возбуждения.

В зависимости от диаметра ротора средняя длина полувитка лобовой части обмотки возбуждения рассчитывается по формулам:

• при диаметрах м,

;

• при диаметрах м,

(3.4)

где – ширина проводника обмотки возбуждения, м; – число катушек на полюс; – коэффициент; – диаметр; остальные размеры и обозначения величин к формуле (3.4) приведены на рис. 3.4.

Из проводников обмоточной меди (табл. 3.2) выбираются размеры проводника так, чтобы сечение и ширина проводника соответствовали бы рассчитанному сечению и выбранной ранее ширине проводника .

Рис. 3.4. К расчету длины полувитка лобовой части обмотки ротора

После выбора размеров проводника определяется число проводников в пазу ротора

,

где – высота клина паза ротора, м; – суммарная толщина изоляции стальной полосы и оболочки из белой жести по высоте паза без учета витковой изоляции, мм; – толщина витковой изоляции (двухсторонняя) по высоте проводника, мм.

Для подсчета и следует воспользоваться рисунком паза ротора с проводниками при косвенном охлаждении рис. 3.5 и заполнением паза ротора табл. 3.4.

Суммарная толщина изоляции, стальной полосы и оболочки из белой жести по высоте паза при косвенном охлаждении обмотки ротора выбирается в пределах = 5,4–9,2 мм.

Число проводников в пазу ротора должно быть целым числом, поэтому высота проводника обмотки возбуждения выбирается таким образом, чтобы высота паза практически не изменилась, а суммарная толщина изоляции, стальной полосы и оболочки осталась бы в рекомендуемых пределах. При этом можно предусмотреть в одном эффективном проводнике два элементарных проводника.

Рис. 3.5. Заполнение паза ротора турбогенераторов типа Т, ТВ

Таблица 3.4

Позиция (рис. 3.5)	Материал, размеры
1	Клин сплошной из дюралюминия, высота
2	Стальная полоса толщиной 1–1,5 мм
3	Миканит прокладочный толщиной 2–5 мм
4	Загнутые края изоляционной гильзы
5	Миканит прокладочный толщиной 0,5 мм
6	Медный проводник
7	Изоляционная гильза из формовочного миканита толщиной 1,0–1,2 мм
8	Оболочка из белой жести толщиной 0,35–0,5 мм
9	Витковая изоляция по всей длине витка из микаленты толщиной 0,13 мм (один слой в полуперекрой)

При непосредственном охлаждении обмотки возбуждения (турбогенераторы типа ТВФ и ТВВ) целесообразно вначале задать число проводников в пазу. Обычно принимают проводников. Затем, воспользовавшись спецификацией на пазовую изоляцию роторных обмоток (табл. 3.5, см. пример расчёта) и заполнением паза (рис. 3.8, см. пример расчета), следует предварительно определить (с учетом толщины в 1 мм изоляционных прокладок между проводниками) толщину эффективного проводника обмотки возбуждения

, мм,

где – прокладка стеклотекстолитовая (рис. 3.8, поз. 1); мм.

Целое число проводников выбирается таким, чтобы при выбранной ранее ширине проводника роторной обмоточной меди выбрать по табл. 3.2 толщину проводника , при котором высота паза ротора осталась бы практически неизменной. При этом в одном эффективном проводнике можно предусмотреть (рис. 3.8, см. пример расчёта) два элементарных проводника.

При выбранном числе проводников число витков обмотки возбуждения на полюс рассчитывается по формуле

.

После выбора размеров проводника обмоточной меди по табл. 3.2 с учётом нормам на изоляцию (табл. 3.4, 3.5) уточняются размеры паза – высота и ширина .

Для турбогенераторов типа ТВФ и ТВВ определяются размеры выреза (рис. 3.6 и 3.8) в проводниках пазовой части обмотки возбуждения для внутреннего охлаждения проводников. На рис. 3.6 – ширина проводника, – высота меди в пазу ротора (рис. 3.8).

Для турбогенераторов типа Т, ТВ и ТВФ применяется радиальная многоструйная (поперечно-секционированная) вентиляция. Число отсеков с горячим газом определяется по формуле

, (3.5)

где – предварительная величина длины отсека.

Рис. 3.6. К определению активного сечения проводника в пазовой части обмотки ротора турбогенераторов типа ТВФ, ТВВ

Для турбогенераторов типа Т, ТВ длина отсека м, для турбогенераторов типа ТВФ и ТВВ длина отсека м.

Число отсеков , рассчитанное по формуле (3.5), округляется до целого числа и уточняется длина отсека

, м.

Длина охлаждающего канала (рис. 3.6)

, м.

Ширина выреза на поверхности проводника (рис. 3.6)

,

где м.

Число вентиляционных каналов на длине отсека обычно принимается равным семи или восьми. Расстояние между вентиляционными каналами

, мм.

Сечение проводника:

• в плоскости АА (рис. 3.6)

, ;

• в плоскости ВВ

, ,

где м.

Коэффициент приведения сечения проводника в пазовой части к активному сечению

.

Обычно .

Активное сечение проводника пазовой части

, .

Активное сечение проводника в лобовой части обмотки ротора для турбогенераторов типа Т2, ТВ с косвенным охлаждением принимается равным – сечению проводника пазовой части без вырезов.

Для турбогенераторов с непосредственным охлаждением в проводниках лобовой части обмотки ротора предусматриваются (рис. 3.7) каналы. Активное сечение проводника в лобовой части рассчитывается по формуле

, ,

где – сечение проводника без учета канала; – сечение канала.

Сечение проводника без учета канала, и сечение канала рассчитываются по формулам:

, ;

, ,

где мм; = 14 мм; = 4,5 мм (рис. 3.7).

Рис. 3.7. К определению активного сечения проводника в лобовой части обмотки ротора турбогенераторов серий ТВФ, ТВВ

Омическое сопротивление обмотки возбуждения при температуре 15 °С рассчитывается по формуле

.

На основании обмоточных данных ротора и строится схема обмотки возбуждения (рис. 3.9).