выход воздуха Вход воздуха

Выход воздуха

fSxo9 воздуха

Рис. 8.5. Схемы вентиляции синхронных двигателей:

а-согласная аксиально-радиальная двигателей серии СДН2; б -то же серяа СДН32; е-* согласная радиальная двигателей серии СДН2; г - то же серии СДН32

диальную вентиляцию (рис. 8.5, в и г). В двигателях серии СДН2 роль вентиляторов выполняют лопатки, прикрепленные к ободу ротора. В двигателях закрытого исполнения серии СДН32 вентиляция принудительная по замкнутому или разомкнутому циклу. Вентиляция по замкнутой системе осуществляется через отдельно стоящий воздухоохладитель.

В двигателях серий СДН2 и СДН32 контроль температуры статора осуществляется термометрами сопротивления, закладываемыми в пазы. Температура вкладышей подшипников скольжения контролируется встроенными в подшипники термометрами сопротивления.

8.2. ВьГбОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ НАГРУЗОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

По заданным значениям номинальной мощности Рном и числа полюсов 2р по табл. 8.5 выбирают номер габарита двигателя. Эта таблица составлена по техническим данным современных серий синхронных явнополюсных машин, и ею можно пользоваться при проектировании аналогичных машин. При этом необходимо иметь в виду, что уменьшение номера габарита относительно значения,

принятого по табл. 8.5, ведет к увеличению длины машины и уменьшению диаметра ротора. В итоге получают машину с улучшенными динамическими свойствами, но с худшими условиями охлаждения. И наоборот, увеличение номера габарита способствует уменьшению длины машины, а следовательно, увеличению диаметра ротора. При этом условия охлаждения машины улучшаются, а динамические свойства ухудшаются.

Выбрав номер габарита по табл. 8.5, определяем наружный диаметр сердечника статора Z)ih (см. табл. 8.1). Затем находим внутренний диаметр статора, мм,

D, = DJko, (8.1)

где коэффициент кв зависит от числа полюсов и принимает следующие значения:

2р......... 4 6 8 10 12 16 20 24

kr,......... 1,52 1,42 1,46 1,32 1,30 1,25 1,20 1,18

Полученное значение Z)i округляют до целого числа и определяют полюсное деление, мм,

т = nDJ2p. (8.2)

Расчетная мощность, кВ-А, синхронного генератора

Pt = Яном/с05ф1;

(8.3) 183

синхронного двигателя

Pi = kE РпоиЫкш COS ф1, (8.4)

где ks - коэффициент, представляющий собой отношение ЭДС обмотки статора шом при номинальной нагрузке машины к номинальному напряжению t/iHOM-

Для синхронных генераторов, работающих с отстающим током статора при коэффициенте мощности cos ф1=0,8, принимают )я= = 1,08, а для синхронных двигателей, работающих с опережающим током статора при cos ф1 =0,9, )Ьв= 1,05-1,06.

Предварительное значение КПД iihom принимают по табл. 8.2-8.4 или по каталогу в зависимости от выбора базовой машины.

100 т по 1В0 т гоо гго тмм юо zoo зоо ш soo г, мм

Рис. 8.6. Рекомендуемые значения магнитной индукции и линейной нагрузки

i4lдля явнополюсных синхронных машин:

а - мощность до 100 кВт; б - мощность более 100 кВт

Предварительные значения максимальной магнитной индукции в зазоре Sen линейной нагрузки статора А\ для системы изоляции класса нагревостойкости В определяют по рис. 8.6. Если в проектируемой машине предполагается применение системы изоляции класса нагревостойкости F, то принятое по рис. 8.6 значение А\ следует умножить на 1,15.

Предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия для синхронных явнополюсных машин ai =0,65-f-0,68. Коэффициент формы поля кв в значительной степени зависит от конфигурации полюсного наконечника ротора. При синусоидальном распределении магнитного поля в зазоре машины в=1,11. Однако в

синхронных машинах магнитное поле в зазоре несинусоидально. В современных синхронных машинах воздушный зазор под полюсами принимают неравномерным: на краях полюсных наконечников зазор бтож делают больше зазора по оси полюсов б (рис. 8.7, а). Обычно принимают эти зазоры такими, чтобы бп1ож/б=1,5, что соответствует наибольшему приближению формы поля в зазоре к синусоиде.

Форма полюсного наконечника, обеспечивающего указанное распределение магнитного поля в зазоре синхронной машины, он-

Рис. 8.7. Форма полюсного наконечника при равномерном (а) и неравномерном (б) воздушных зазорах

Рис. 8.8. Активная часть синхронной явнополюсной машины

ределяется дугой, описываемой радиусом i?p<Z)i/2, проведенным из центра, лежащего на продольной оси полюса, мм,

D =-1-, (8.5)

Р 2-f 8Z)i[(6max-e)/(aT)2]

где а - конструктивный коэффициент полюсного перекрытия: а - =0,684-0,73.

Для синхронных машин с неравномерным воздушным зазором (бтаж/б.>1) произведение коэффициентов а, feiз=0,75-0,78. В машинах мощностью до 50 кВт возможно применение равномерного зазора (бтаж/б = 1) (рис. 8.7, б) и тогда а;в=0,84-0,87.

Предварительное значение обмоточного коэффициента при двухслойной обмотке статора с относительным шагом 3 = 0,80--0,86 и числе пазов на полюс и фазу 9i=2-b6 принимают равным o6i = =0,920,96.

Затем по (4.14) определяют расчетную длину сердечника статора и, мм, и, округлив ее до целого числа, определяют отношение

% = ух. (8.6)

В зависимости от числа полюсов 2р полученное значение % должно находиться в пределах:

0,7-1,3

6; 8 0,8-1,6

1,0-2,0

12 и более 1.2-2,3

5177

Размеры активной части синхронной явнополюсной машины показаны на рис. 8.8.

При /,-300 мм сердечник статора разделяют на пакеты радиальными вентиляционными каналами шириной 6к=10 мм (см. рис. 8.2 и 8.4). Обычно все пакеты делают одинаковой длины /пак=40--60 мм. Тогда конструктивная длина сердечника статора равна, мм,

li=-li + n,b,. (8.7)

8.3. СЕРДЕЧНИК И ОБМОТКА СТАТОРА

При расчете синхронных машин с высотой оси вращения 355 мм (не более 11-го габарита) и напряжением f/iHOM660 В форму паза статора можно принять, руководствуясь рекомендаци-

742, i4

!S0O

Рис. 8.9. Сегмент сердечника статора (Z=144, 2с=16, С=9)

Рнс. 8.10. Раскрой листа электротехнической стали на сегменты

яйи табл. 5.9. При расчете синхронных машин с /1400 мм (более 11-го габарита) и напряжением /иомббО В на статоре принимают прямоугольные полуоткрытые пазы. В высоковольтных машинах, предназначенных для включения в сеть с напряжением б или 10 кВ, пазы на статоре делают прямоугольными открытыми (см. рис. 5.6).

Наибольшая ширина рулонов (листов) тонколистовой электротехнической стали составляет 1000 мм, поэтому сердечник статора, начиная с наружного диаметра Z)ih=1180 мм (16-й габарит), делают сегментированным, т. е. листы сердечника статора составляют из целого числа сегментов С. При этом каждый сегмент должен иметь целое число пазов:

Zc = Zj/C = целое число. (8.8)

Линии Стыков сегментов должны проходить через середины пазов (рис. 8.9). При укладке каждого слоя ( кольца ) необходимо предусмотреть между сегментами промежутки по 0,4-0,6 мм, чтобы исключить нахлест краев сегментов друг на друга. Стыки сегментов соседних слоев сердечника статора должны быть смещены относительно друг друга на несколько пазовых делений.

Раскрой стандартного листа электротехнической стали на сегменты показан на рис. 8.10. Длина большой хорды сегмента, мм,

Disin(180/C). (8.9)

При выборе числа пазов в сердечнике статора Zi руководствуются рекомендациями, выработанными на основании опыта проектирования синхронных машин. По рис. 8.11 и полученному значению полюсного деления определяют два значения зубцового деления: минимальное tmin и максимальное tmax. Затем определяют соответственно максимальное Zimax и минимальное Zimin числа пазов, допускаемые в проектируемой машине:

Полученные по (8.10) значения округляют до целых чисел. Из полученного диапазона возможных значений Zi выбирают число пазов, для которого соблюдаются следующие условия:

Рис. 8.11. Предельные значения зубцового деления ti для синхронных явнополюсных машин:

i - 13-й и 14-й габариты; 2 - 16-й и 17-й габариты; 3 - 18-21-й габариты

600г,мм

1) число пазов должно быть кратным числу фаз mi и числу параллельных ветвей ai, т. е. Zi/miui - целое число;

2) число пазов на полюс и фазу gi=Zi/2pmi должно быть либо целым числом (1=2-н5) при 2р<8 (меньшее значение Qi соответствует большему 2р), либо дробным числом (1 l-<:9i<;3)

для машин с числом полюсов 2р8; дробное число qi должно иметь вид

qi = b + c/d, (8.11)

где b - целое число, а cjd - правильная несократимая дробь, причем d -знаменатель дробной части числа qu

3) число пазов на полюс и фазу qi-Zi/2pmi должно быть связано с числом параллельных ветвей следующим образом:

а) при целом qi отношение 2p/ai должно быть целым числом;

б) при дробном q\ отношение 2p/aid - должно быть целым числом, где d - знаменатель дробной части q\ (см. п. 2);

4) при DiH>990 мм для удобства сегментирования необходимо, чтобы число пазов Zi разлагалось на возможно больше простых множителей (2, 3, 5, 7, 11 и т. д.);

5) для машин с разъемным статором (Dih3250 мм) число пазов Zi должно быть кратным числу разъемов.

Перечисленным условиям обычно удовлетворяют несколько значений Z\.

Для каждого значения Zi определяют число эффективных проводников в пазу Ып и линейную нагрузку Ai и окончательно принимают такое значение Zi, для которого уточненное значение линей-