Явнополюсный ротор – . . .

Явнополюсный ротор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Явнополюсный ротор

Cтраница 1

Явнополюсный ротор состоит из массивного стального колеса, посаженного на вал.  [1]

Явнополюсные роторы применяются в синхронных машинах с числом оборотов п sg 1000 об / мин.  [2]

Явнополюсные роторы для быстроходных машин не применяют из-за сложности изготовления крепления полюсов, способных выдерживать большие центробежные усилия.  [3]

Явнополюсный ротор стремится ориентироваться в поле статора тангенциальными силами магнитного тяжения таким образом, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным. В результате возникает вращающий момент, увлекающий ротор вслед за вращающимся полем статора с той же скоростью.  [4]

Явнополюсный ротор обычно используется в машинах с четырьмя и большим числом полюсов. Обмотка возбуждения выполняется в этом случае в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещаются на сердечниках полюсов и укрепляются при помощи полюсных наконечников. Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляются из листовой стали. Двухполюсные и четырехполюсные машины большой мощности, работающие при скорости вращения ротора 1500 и 3000 об / мин, изготовляются, как правило, с неявнополюсным ротором.  [6]

Явнополюсный ротор обычно используют в машинах с четырьмя и большим числом полюсов.  [8]

Явнополюсный ротор обычно используют в машинах с четырьмя полюсами и более. Обмотку возбуждения в этом случае выполняют в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют с помощью полюсных наконечников. Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляют из листовой стали.  [10]

Явнополюсный ротор, имеющий обычно демпферную или короткоза-мкнутую обмотку, мало влияет на волновые параметры машины и на весь ход волновых процессов в статоре. Полное удаление ротора практически не сказывается на величине волновых параметров. В неявнополюсных машинах влияние ротора на волновые параметры сказывается в несколько большей степени. Однако и тут малая глубина проникновения импульсного магнитного потока в сталь ротора приводит к сравнительно небольшим ( до 20 %) вариациям гв и уср при наличии и отсутствии ротора.  [11]

Явнополюсный ротор представляет собой стальную поковку. К ободу ротора прикрепляются полюсы, на которые надеваются катушки возбуждения, соединяемые последовательно между собой.  [13]

Явнополюсный ротор стремится ориентироваться в поле статора тангенциальными силами магнитного тяжения таким образом, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным. В результате, возникает вращающий момент, увлекающий ротор вслед за вращающимся полем статора с той же скоростью.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Неявнополюсный ротор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Неявнополюсный ротор

Cтраница 2


Неявнополюсный ротор изготовляется из целой стальной поковки, подвергаемой сложной термической и механической обработке. Электросила, мощностью 100 тыс. кет при я н - -: 3000 об. мин.  [17]

Неявнополюсный ротор изготовляется из целой стальной поковки, подвергаемой сложной термической и механической обработке. Для примера приведем данные ротора турбогенератора, изготовленного заводом Электросила, мощностью 100 тыс. кет при п пн 3000 об / мин.  [19]

Составной неявнополюсный ротор ( рис. 6.3) состоит из центральной бочки и двух хвостовин. Пазы для обмотки возбуждения выфрезеровываются на наружной поверхности бочки.  [21]

Неявнополюсный ротор синхронной машины представляет собой массивный стальной цилиндр, на части поверхности которого вдоль его образующих фрезеруют радиальные прямоугольные пазы. Остальные части поверхности цилиндра образуют вершины широких зубцов по числу полюсов ротора. В пазы его вставляют изоляционные коробки из прессованного миканита П - образного поперечного сечения, а в них укладывают стороны катушек обмотки возбуждения из плоских медных шин с соответствующей изоляцией между витками. Обмотка возбуждения ротора получается распределенной в пазах, где ее закрепляют металлическими клиньями профильного сечения, забиваемыми в пазы с торцов цилиндра. В результате такого устройства ротор машины получается в виде цилиндра без явных полюсов. Воздушный зазор между внутренней поверхностью статора и таким ротором получается равномерным по всей окружности.  [22]

Неявнополюсный ротор верхней асинхронизированной машины выполнен с двухфазной волновой обмоткой, уложенной в пазы сердечника, набранного из сегментов и стянутых аксиальными шпильками. Аэродинамический напор воздуха обеспечивается вращением ротора. Воздух проходит главным образом через радиальные вентиляционные каналы сердечников ротора и статора, отдавая затем тепловую энергию в охладителях, закрепляемых на корпусе статора. При замене стержней обмоток статора и ротора необходимо после рассоединения фланцев валов поднять верхний ротор краном.  [23]

Такой неявнополюсный ротор ( см. рис. 14.7) способен выдерживать огромные центробежные усилия.  [25]

Для неявнополюсных роторов они выполняются обычно из витков плоской медной ленты, укладываемой в пазы роторов, а для явно-полюсных роторов - из изолированного провода прямоугольного или круглого сечения, а также медной полосы, гнутой на ребро, с изоляцией между витками. Постоянный ток для питания обмотки возбуждения может подводиться от небольшого генератора постоянного тока - возбудителя, вращающегося вместе с ротором или приводимого отдельным двигателем. Нередко он получается от выпрямительной установки.  [27]

Обмотки неявнополюсных роторов

испытываются повышенным напряжением только в случае снятия бандажей.  [28]

Обмотка возбуждения неявнополюсных роторов закладывается в пазы, выфрезерованные в сплошной стальной поковке. Такая конструкция обеспечивает высокую механическую прочность ротора и применяется в быстроходных машинах - турбогенераторах и синхронных двигателях, используемых, например, в турбокомпрессорах. Скорость этих машин равна 3000 или 1500 об / мин, а число пар полюсов невелико - 1 или 2 пары.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

устройство, возбуждение, типы и принцип действия

Бесколлекторные двухобмоточные электрические машины, в которой одна обмотка запитана от электрической сети переменного тока с неизменяемым значением частоты, а другая подключена к источнику возбуждения постоянного тока, с одинаковыми скоростями вращения ротора машины и ее магнитного поля. Главная область применения – преобразование механической энергии в электроэнергию.

Типы синхронных машин

Существует несколько разновидностей подобных машин, это:

  1. Гидрогенератор – его ротор отличается наличием явновыращенных полюсов и используется при производстве электрической энергии, работает на низких оборотах.
  2. Турбогенератор – отличается неявнополюсной конструкцией генератора, работает при помощи турбин различного типа, скорость отличается большим количеством оборотов вала в минуту, может достигать до 6000 об/мин.
  3. Компенсатор – он вырабатывает реактивную мощность, не несет нагрузку, используется в целях повышения качества электрической энергии за счет улучшенного коэффициента мощности, служит для стабилизации напряжения.
  4. Асинхронизированная машина двойного питания – в ней производится подключение роторной и статорной обмоток от источника токов с разной частотой, происходит создание несинхронного режима работы. Отличается устойчивым режимом работы, служит преобразователем фазных токов, применяется для решения узкоспециализированных задач.
  5. Двухполюсный ударный генератор – работа заключается в использовании режима короткого замыкания, действует кратковременно в течение долей секунды, выполняет задачу для испытания аппаратуры высокого напряжения.
  6. Синхронные двигатели – подразделяются на ряд моделей, предназначенных для выполнения различных целей, это: шаговые модели, безредукторные, индукторные, гистерезисные, а также бесконтактные двигатели.

Общий принцип действия

По соответствию основному исполнению, статор считается якорем машины и имеет многофазную обмотку, чаще всего, рассчитанную на три фазы. Он выступает в качестве индуктора, обмотка ротора (возбуждения) служит для создания потока магнитной индукции возбуждения, ее питание осуществляется при использовании  контактных колец, через щеточный механизм, от источника (якоря возбудителя). Конструктивное исполнение машины, прежде всего, зависит от необходимой частоты вращения, главным образом это сказывается на конструктивных особенностях ротора, он бывает двух основных видов, это явнополюсный и неявнополюсный типы.

Конструктивные особенности явнополюсного ротора

Явнополюсной ротор

В первом случае, ротор имеет два или более явно выраженных полюса. Стержни (катушки), крепятся в пазах посредством использования клиньев из немагнитного изоляционного материала.

Стержни исполняют функцию обмоток возбуждения. Сердечник изготавливается из электротехнической стали. В полюсных наконечниках располагаются стержни обмотки, предназначенной для пуска, они выполняются из латуни, для которой характерно высокое удельное сопротивление.

Аналогичная обмотка, «беличья клетка»,  которая имеет в своей конструкции катушки из меди, используется для устройства генераторов, она выполняет демпфирующую роль и выступает успокоителем, потому как способствует снижению неустойчивости ротора, появляющейся во время переходного режима.

Прекращение колебаний происходит после возникновения вихревых токов, появляющихся при замыканиях в роторе с полюсами значительного веса.

Неявнополюсный ротор применяется для конструкций синхронных агрегатов большой мощности. Они отличаются высокими скоростными характеристиками. Число оборотов вала может достигать предела порядка 3000 об/мин.

Этот параметр обуславливает невозможность использования явнополюсного ротора в высокоскоростных машинах в связи с трудностью крепления полюсов и обмоток возбуждения при небольшом количестве пар полюсов.

Магнитопровод ротора изготовлен, как единое целое с валом машины и выполняется из единой поковки. Набор его производится из прочной легированной стали, в пазах осуществляется формирование обмотки из медных с серебряной присадкой проводников, это делается для повышенной термической стойкости.

Возбуждение синхронной машины

Для питания обмотки возбуждения предусмотрено наличие возбудителя, в его качестве выступает генератор постоянного тока, якорь которого сопряжен с валом машины, посредством использования механического устройства.

По способу возбуждения синхронные машины подразделяются на два типа:

  1. Возбуждение независимого вида.
  2. Самовозбуждение.

При независимом возбуждении схема подразумевает наличие подвозбудителя, который питает: обмотку главного возбудителя, реостат для регулировки, устройства управления, регуляторы напряжения и т. д. Кроме этого способа, возбуждение может осуществляться от генератора, выполняющего вспомогательную функцию, он приводится в работу от двигателя синхронного или асинхронного типа.

Для самовозбуждения, питание обмотки происходит через выпрямитель, работающий на полупроводниках или ионного типа.

Для турбо- и гидрогенераторов используют тиристорные устройства возбуждения. Ток возбуждения регулируется в автоматическом режиме при помощи регулятора возбуждения. Для синхронных машин малой мощности характерно использование регулировочных реостатов, они включены в цепь обмотки возбуждения.

Принцип работы

Вращающийся с определенной частотой, создаваемый ротором, поток возбуждения, пересекает витки статорной обмотки, он совершает индуцирование в фазах с переменной ЭДС, изменяемой с частотой, определяемой по формуле:

f1=pn2/60.

При присоединении статора к нагрузке, ток в обмотке создает магнитное поле, вращающееся со скоростью одинаковой со скоростью вращения ротора. Магнитодвижущая сила обмоток возбуждения и статорной обмотки, и результирующие вращающегося магнитного поля, создают результирующий магнитный поток.

Синхронные машины высокой мощности – конструктивные особенности

Ввиду использования значительной величины мощности, синхронная установка подвергается значительному механическому воздействию, а также электромагнитной нагрузке, вследствие чего происходит существенный нагрев различных частей машин, для чего необходимо выполнить интенсивное охлаждение машины. Чтобы сохранить определенные габаритные размеры, для получения необходимого значения мощности, выполняют машины с различными особенностями, диктующими подразделение машин на несколько типов, это: турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели.

Турбогенераторы

Конструкция машины исполнена с горизонтальной осью и работает за счет использования турбины, ротор обязательно неявнополюсного исполнения. Скорость вращения вала отличается максимально возможным числом оборотов вращения и составляет 3000 об/мин.

За счет того, что в машине всего два полюса, ее конструктивная часть отличается уменьшенными габаритами и весом. При использовании такого агрегата на АЭС, применяют машины с количеством оборотов вала 1500 об/мин, с 4 полюсами, диаметр ротора меньше длины его активной части. Система, используемая для охлаждения, применяет поверхностный и косвенный принудительный обдув, иногда применяют косвенное водородное или водяное и масляное охлаждение.

Гидрогенераторы

Функционирование гидрогенератора осуществляется при использовании гидравлической турбины, обладающей невысоким количеством оборотов вала от 50 до 500 об/мин. Ротор явнополюсного исполнения отличается наличием большого числа пар полюсов. Его диаметр для некоторых типов гидрогенераторов может доходить до 16 м., тогда как длина составляет всего 1,75 м. Его мощность достигает 640 МВ*А.

Вал может располагаться вертикально. Гидрогенератор и турбина объединены одним валом ротора, также на нем может быть установлен возбудитель, подвозбудитель и синхронный генератор, который осуществляет питание электрических двигателей, предназначенных для регулировки турбины. Главное усилие в машине приходится на опорный подшипник, он способен выдержать вес роторов всего оборудования, динамические усилия и давление воды, приложенное к турбинным лопастям. Система охлаждения в устройствах этого типа выполняется с помощью омывания капсулы, в которую заключены объединенные одним валом элементы синхронного агрегата.

Синхронный компенсатор

Машина генерирует реактивную мощность и работает в двигательном режиме холостого хода, использующего активную сетевую нагрузку. Конструкция явнополюсного исполнения обычно присутствует до восьми пар полюсов. Ротор изготовлен облегченным, так как на валу отсутствует какая-либо нагрузка. Часто используется герметизированная конструкция машины, без вывода наружу вала компенсатора, система охлаждения работает за счет использования водорода, закаченного при большом давлении, внутрь.

Дизель-генератор

Машина имеет в своей конструкции явнополюсный ротор и подразумевает горизонтальную установку вала. Особенность – использование одного опорного подшипника, в качестве второй опоры используется подшипник вала генератора. На едином с ними валу установлен возбудитель.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

§87. Устройство синхронной машины

Конструктивная схема машины. В зависимости от расположения якоря синхронные машины выполняют с неподвижным или вращающимся якорем. Машины большой и средней мощности (рис. 285) выполняют с неподвижным якорем для удобства отвода электрической энергии от обмотки якоря или ее подвода к ней. Поскольку мощность возбуждения невелика, подвод постоянного тока к расположенной на роторе обмотке возбуждения с помощью двух колец не вызывает особых затруднений. В синхронных машинах с неподвижным якорем якорь 3 выполнен так же, как и статор асинхронной машины. На нем имеются пазы, в которых уложена трехфазная обмотка. Сердечник якоря запрессован в остов 2, для крепления машины на остове имеются лапы 6. Возможно также крепление с помощью фланца или другими способами. На валу ротора 4 установлен вентилятор 5, обеспечивающий охлаждение машины. Возбуждение синхронной машины осуществляется в данном случае от возбудителя 1.

Конструкция ротора. В машинах с неподвижным якорем применяют две различные конструкции ротора: явнополюсную (рис. 286, а) и неявнополюсную (рис. 286,б). Явнополюсный (с явновыраженными полюсами) ротор обычно используют в машинах с четырьмя и большим числом полюсов. Обмотку возбуждения выполняют в этом случае в виде цилиндрических катушек 2 прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках 3 полюсов и укрепляют полюсными наконечниками 1.Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляют из листовой

Рис. 285. Общий вид синхронной машины с возбудителем

Рис. 286. Расположение обмотки возбуждения на роторе синхронной явнополюсной (а) и неявнополюсной (б) машины

стали. Двухполюсные и четырехполюсные машины большой мощности, работающие при частоте вращения ротора 1500 и 3000 об/мин, выполняют, как правило, с неявнополюсным ротором. Применение в них явнополюсного ротора невозможно, так как не обеспечивается необходимая механическая прочность крепления полюсов и обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения 2 в такой машине размещается в пазах сердечника 5 ротора, изготовленного из массивной стальной поковки, и укрепляется в них немагнитными металлическими клиньями. Лобовые части обмотки, на которые воздействуют значительные центробежные силы, крепят стальными массивными бандажами. Примерно 1/3 каждого полюсного деления ротора не имеет пазов; эти части образуют так называемые «большие зубцы» 4, через которые входит и выходит поток возбуждения.

По своему назначению синхронные машины подразделяют на турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы и синхронные двигатели. Назначение машины в значительной степени определяет и ее конструкцию. Турбогенераторы, приводимые во вращение быстроходными паровыми или газовыми турбинами, выполняют неявнополюсными. Для получения стандартной частоты 50 Гц они должны иметь при двух полюсах частоту вращения 3000 об/мин, а при четырех полюсах—1500 об/мин. Гидрогенераторы приводятся во вращение тихоходными турбинами, частота вращения которых составляет несколько десятков или сотен оборотов в минуту, поэтому они выполняются с большим числом полюсов (16—96) и имеют явнополюсные роторы. Дизель-генераторы, работающие от двигателей внутреннего сгорания, и синхронные двигатели небольшой и средней мощности выполняют обычно явнополюсными, мощные же двигатели — неявнополюсными.

Дизель-генераторы и синхронные двигатели выполняют, как правило, с горизонтальным расположением вала (рис. 287, а). В дизель-генераторе обычно имеется один подшипник; в качестве второй опоры ротора используется подшипник самого дизеля, вал которого жестко соединяется с валом ротора генератора. В синхронных машинах с явнополюсным ротором в полюсных наконечниках (рис. 287, 6) размещаются стержни беличьей клетки, выполненной из меди или латуни. С торцовых сторон ротора стержни соединяются с короткозамыкающими кольцами. В генераторах эту клетку называют демпферной обмоткой; она обеспечивает

Рис. 287. Роторы дизель-генератора: 1 — вал; 2 — обмотка возбуждения; 3 — полюс ротора; 4 — стержни беличьей клетки; 5 — короткозамыкающие кольца

быстрое затухание колебаний ротора, возникающих при резких изменениях режима работы машины. В синхронных двигателях беличья клетка служит в качестве пусковой обмотки.

electrono.ru

Явнополюсный ротор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Явнополюсный ротор

Cтраница 2

Явнополюсный ротор ( рис. 19 - 1 6) собирается из отдельных частей, а обмотка возбуждения выполняется в виде катушек, которые надеваются па полюсы.  [16]

Явнополюсный ротор стремится ориентироваться в поле статора тангенциальными силами магнитного тяжения таким образом, чтобы магнитное сопротивление для силовых линий поля было минимальным. В результате возникает вращающий момент, увлекающий ротор вслед за вращающимся полем статора с той же скоростью.  [17]

Явнополюсный ротор обычно используют в машинах с четырьмя полюсами и более. Обмотку возбуждения выполняют в этом случае в виде цилиндрических катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют при помощи полюсных наконечников. Ротор, сердечники полюсов и полюсные наконечники изготовляют из листовой стали.  [19]

Явнополюсные роторы крупных гидрогенераторов, габариты которых не позволяют перевозить их в собранном виде, собирают а месте установки.  [20]

Явнополюсный ротор нижней синхронной машины имеет традиционную конструкцию с закрепленными в его ободе при помощи хвостов полюсами. При ремонте обмоток статора и ротора нижней машины полюса опускаются в специально предусмотренные в фундаменте ямы. Цилиндры тормозного устройства должны быть рассчитаны с учетом одновременного подъема двух роторов.  [21]

Вращение явнополюсного ротора определяет изменение собственных и взаимных индуктивностей статорных обмоток. При этом непрерывно меняется сопротивление магнитным потокам, определяющим данные индуктивности. Изменение магнитных потоков происходит гармонически с периодом л, т.е. в два раза меньшим, так как при повороте ротора на п повторяется предыдущий цикл изменения магнитного сопротивления. В практических расчетах, пренебрегая всеми четными гармониками, ограничиваются приближенным вычислением индуктивностей.  [22]

В явнополюсном роторе, представленном на рис. 3 - 25, обмотка возбуждения делается в виде катушек, насаженных на полюса. Катушки отдельных полюсов могут быть многослойные ( рис. 3 - 26 а) или однослойные ( рис. 3 - 26, б) в зависимости от силы тока возбуждения. Явнополюсные роторы применяют в машинах малой и средней скорости вращения от 1500 об / мин и ниже. Они делаются из стальной поковки с профрезерованными пазами, в которые укладывается обмотка возбуждения.  [24]

Гидрогенераторы имеют явнополюсный ротор, располагаемый обычно вертикально. Равнинные реки, на которых в Советском Союзе установлено большинство электростанций, не создают большого напора. Поэтому гидрогенераторы выполняются в основном тихоходными. Около 70 % выпускаемых в СССР гидрогенераторов строятся на скорости вращения от 62 5 до 88 2 об / мин.  [26]

Гидрогенераторы имеют явнополюсный ротор, располагаемый обычно вертикально. Равнинные реки, на которых в Советском Союзе установлено большинство электростанций, не создают большого напоре. Поэтому гидрогенераторы выполняются в основном тихоходными. Около 70 % выпускаемых в СССР гидрогенераторов строятся на скорости вращения от 62 5 до 88 2 об / мин.  [28]

Сборку полюсов явнополюсных роторов начинают также с комплектовки полюсов. Изолированные полюсные сердечники и готовые катушки перед сборкой взвешивают и подбирают из них пары одинакового веса. Полюса одного веса устанавливают на роторе в диаметрально противоположных местах. Такая расстановка уменьшает небаланс. При комплектовке, чтобы получить нужную полярность полюсов, подбирают также катушки с различным направлением намотки. Катушки надевают на сердечники до их установки на ротор. Для удобства работы при монтаже полюсов ротор устанавливают на круглый вращающийся стол или на подставки. Скомплектованные полюса подают краном, очищают места сопряжения сердечника с ободом от пыли, грязи и заусенцев. Закладывают под катушку пружины, предохраняющие катушку от перемещений во время пуска и остановки машины при усыхании ее изоляции, устанавливают сердечник на ободе и закрепляют болты.  [29]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Неявнополюсные синхронные генераторы | Общие сведения об электрических машинах

Страница 9 из 25

В быстроходных агрегатах центробежные силы, пропорциональные квадрату угловой скорости, достигают такого значения, что выполнить ротор явнополюсным по условиям механической прочности, закрепить его полюса и обмотку возбуждения оказывается невозможно. Кроме того, в быстроходных машинах при выступающих полюсах значительно возрастают потери на трение ротора о частицы охлаждающей среды. Для быстроходных синхронных машин рациональным типом ротора является цилиндрический с пазами по внешней окружности цилиндра, в которые укладывается обмотка возбуждения (рис. 195, а). При обтекании обмотки возбуждения постоянным током ротор становится электромагнитом и называется неявнополюсным.
К неявнополюсным машинам относятся турбогенераторы; так называются синхронные генераторы, приводимые во вращение паровыми турбинами. Паровые турбины представляют собой высокоскоростные машины, технико-экономические показатели которых повышаются при возрастании их скорости вращения. Поэтому при непосредственном соединении с паровыми турбинами синхронные генераторы, как правило, выполняют двухполюсными, чтобы турбогенератор работал при скорости вращения 3000 об/мин — наибольшей возможной при 50-периодной частоте тока.
Развиваемые при такой скорости вращения центробежные силы таковы, что роторы турбогенераторов приходится выполнять массивными из цельных поковок высококачественной стали, например хромоникелевой или хромоникельмолибденовой.
В роторе фрезеруют пазы; примерно третья часть полюсного деления остается свободной от пазов, образуя так называемый большой зуб, через который проходит главная часть магнитного потока полюсов и наличие которого благоприятно влияет на пространственное распределение индукции поля полюсов в воздушном зазоре, приближая его к синусоидальному.
Неявнополюсная синхронная машина
Рис. 195. Неявнополюсная синхронная машина (а) и неявнополюсный ротор (б).
Обмотку возбуждения, уложенную в виде концентрических катушек в пазы ротора, крепят при помощи клиньев, воспринимающих большие центробежные силы, действующие на обмотку возбуждения. Клинья выполняют из немагнитной стали или немагнитных сплавов для ослабления магнитного потока рассеяния паза. Лобовые части обмотки возбуждения закрывают бандажными кольцами (колпаками), выполненными также из прочной немагнитной стали. Бандажные кольца должны не только выдерживать действие центробежных сил, но и давление обмотки возбуждения, также подверженной действию центробежных сил. Внешний вид неявнополюсного ротора турбогенератора показан на рисунке 195, б.
Мощность (квт) синхронного генератора может быть выражена формулой
Неявнополюсная синхронная машина(240)

Неявнополюсная синхронная машинаприходящийся па 1 см его окружности.
При определенных сложившихся в практике проектирования значениях А2 и В на первом этапе развития турбогенераторостроения увеличение единичной мощности достигалось главным образом путем увеличения объема активной части (бочки) ротора. Увеличение диаметра позволяет увеличить линейную нагрузку приблизительно пропорционально диаметру. Таким образом, мощность турбогенератора, согласно формуле (240), растет пропорционально кубу диаметра ротора. Нагрев ротора дошел до 100° С, причем следует иметь в виду, что нагрев по толщине ротора неравномерен, и, следовательно, ротор подвержен тепловым деформациям.
К настоящему времени диаметр поковок ротора достиг — 1,1 — 1,2 м, и пока нельзя рассчитывать на такое улучшение механических свойств стальных поковок, чтобы оказалось возможным значительно увеличить их диаметр. Увеличение длины активной части ротора также ограничено статическим прогибом и частотными характеристиками роторной системы турбоагрегата. Необходимо, чтобы частоты свободных колебаний ротора отличались от частот вблизи номинальной скорости вращения. Отсюда следует, что при увеличении диаметра D2 надо уменьшать отношениеНеявнополюсная синхронная машина. Таким образом, длина ротора также достигла предельной.
Увеличение единичной мощности генераторов остается основным направлением развития современной техники генерирования электрической энергии; при этом обеспечивается высокий к. п. д., упрощаются конструкции электрических станций, достигается общая экономия капиталовложений, сокращаются затраты труда и удельные расходы стали, меди, изоляции.
Для повышения мощности, как видно из уравнения (240), следует увеличивать электромагнитные нагрузки А2 и В. Но повышение значения индукции В в зазоре выше 0,85 тл ограничено качественными характеристиками стали и прежде всего ее магнитной проницаемостью. Повышение линейной нагрузки А2 связано с увеличением плотности тока, что влечет пропорциональное квадрату плотности тока возрастание потерь и требует более интенсивного охлаждения.
К 1937 г. серия двухполюсных турбогенераторов была развита до мощности 100000 квт при воздушном охлаждении. Внедрение водорода в качестве охлаждающей среды благодаря его лучшим, чем у воздуха, физическим и термодинамическим свойствам (легче, выше теплопроводность) позволило повысить номинальную мощность генератора на 25—30% при той же затрате активных материалов. В 1946 г. в СССР был выпущен первый турбогенератор с водородным охлаждением мощностью 100 000 квт. При водородном охлаждении снизились потери на трение бочки ротора при его вращении. Отсутствие процесса окисления (нет озона) удлинило срок службы изоляции.

Схема замкнутой системы вентиляции турбогенератора
Рис. 196. Схема замкнутой системы вентиляции турбогенератора при воздушном охлаждении (поверхностном):
I — охладитель; 2 — фильтр; 3 — камера нагретого воздуха; 4 — камера холодного воздуха; А — область разрежения; Б — область давления; В — подвод воздуха на уплотнения.

Поскольку смесь водорода с воздухом взрывоопасна, конструкция генератора усложнилась; она должна была быть герметичной, исключающей возможность утечки водорода в окружающее пространство; первоначально поверхностное водородное охлаждение было осуществлено при избыточном давлении до 0,05 атм. Позднее давление водорода было повышено до 2—3 атм, поскольку повышение плотности газа увеличивает его теплоемкость и теплопередачу от поверхности к газу, и это открывает возможность дальнейшего повышения номинальной мощности (на—25%). Необходимость более тщательного изготовления корпуса статора и более совершенных уплотнений вала к этому времени технических затруднений не представляла. Некоторое увеличение потерь вентиляционных и на трение о бочку ротора мало влияло на к.           п. д. и также препятствием не являлось.
Поскольку доля температурного перепада от меди к охлаждающей среде, не зависящая от давления водорода, составляет для роторных катушек ~ 50%, для статорных — 75%, дальнейшее повышение давления водорода при поверхностном охлаждении уже не дает сколь-либо заметного выигрыша в мощности.
Дальнейший рост единичной мощности турбогенератора требует применения непосредственного охлаждения обмоток. Охлаждающая среда — водород под давлением в несколько атмосфер или жидкость (вода или масло) —пропускается сквозь внутреннюю полость стержней. Непосредственное соприкосновение охлаждающей среды с материалом обмоток устраняет температурный перепад в изоляции обмоток.
Применение непосредственного газового охлаждения меди позволяет поднять мощность машин на 100% и более. Завод «Электросила» выпустил турбогенератор типа ТВФ-200-2 мощностью 200 000 квт в размерах машины 100 000 квт с поверхностной системой охлаждения. Обмотка ротора выполнена с непосредственным охлаждением меди с забором водорода из зазора генератора.
Весьма эффективным является непосредственное жидкостное охлаждение (водой или маслом). Сечение охлаждающих каналов в обмотке может быть меньше, чем при продувании газа. Применение такого охлаждения для ротора конструктивно сложнее, чем для статора. Специфическими вопросами здесь являются подвод воды из внешней системы во вращающиеся части при соблюдении минимальных утечек, влияние центробежных сил на гидродинамическое состояние и теплоотдачу воды, создание теплостойких и механически прочных шлангов. Совершенствование системы полного водяного охлаждения в турбогенераторах (статора и ротора) открывает возможность изготовления машин мощностью до 1 000 000 квт.
В СССР турбогенераторы выпускаются серийно, начиная с мощности 750 квт; созданы турбогенераторы мощностью 300 000 (к концу 1967 г. их число доходило до 27) и 500 000 квт; проведено эскизное проектирование турбогенератора мощностью 750000—1 000000 квт, диаметр ротора 1,25 м. На рисунке 196 дана схема замкнутой системы вентиляции турбогенератора при воздушном охлаждении (поверхностном).

leg.co.ua

Конструкции синхронных машин.Работа и характеристики синхронных машин.Явнополюсный ротор

Любая синхронная машина состоит из двух главных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора (рис.5.1). Статор и ротор разделены воздушным промежутком, который в больших синхронных машинах, как правило, значительно больше, чем в асинхронных машинах, одинаковых по мощности.

По конструкции статор синхронной машины принципиально не отличается от статора асинхронной машины.

Сердечник статора 1 набирают из штампованных изолированных листов электротехнической стали. В пазах статора располагают обмотку переменного тока 2 (как правило, трехфазное). На валу 4 закрепляют ротор 3 с обмоткой возбуждения. Концы этой обмотки подводят к контактным кольцам 5. Для подачи постоянного тока в обмотку возбуждения по контактным кольцам скользят щетки 6. Источником постоянного тока в рассматриваемой машине служит возбудитель 7, представляет собой генератор постоянного тока, якорь которого закреплен на общем валу с ротором синхронной машины.

Рис. 5.1. Устройство явнополюсной синхронной машины

Постоянный ток, проходя по обмотке возбуждения, создает магнитное поле ротора-поле возбуждения.

[adsense_id=»1″]

Роторы синхронных генераторов бывают с явно выраженными и неявно выраженными полюсами.

Явнополюсный ротор (рис.5.2) состоит из вала 1, на котором закреплены сердечники полюсов с полюсными катушками 2. Сердечники полюсов заканчиваются полюсными наконечниками 3, обычно обрабатывают таким образом, чтобы воздушный промежуток между полюсным наконечником и статором получался неравномерным. Он минимальный под серединой полюса и максимальный у его краев (рис.5.3, d 2> d 1). Делается это для того, чтобы кривую магнитной индукции В 0 в воздушном промежутке, имеет форму трапеции при равномерном промежутка 1, максимально приблизить к синусоиде 2.

Синхронные машины с явно выраженными полюсами, как правило, многополюсные. Они обычно рассчитываются на небольшие частоты вращения.

Гидрогенераторы всегда явнополюсные. Так как при малых частотах вращения n 1 (которые развивает турбина) гидрогенераторы должны выдавать электроэнергию промышленной частоты 50 Гц, то они должны иметь большое число пар полюсов:[adsense_id=»1″]

р = 60 × 50 / n 1

Роторы генераторов имеют большой диаметр (для размещения полюсов) и малую длину.

Турбогенераторы являются быстроходными синхронными машинами. Объясняется это высокой частотой вращения турбин, КПД которых увеличивается с повышением частоты вращения. Как правило, турбогенераторы изготавливаются двухполюсный (2р = 2) и имеют частоту вращения n 1 = 3000 об / мин.

При такой большой частоте вращения явнополюсна конструкция ротора непригодна из-за недостаточной механической прочности. Поэтому турбогенераторы должны неявнополюсными ротор — кованый стальной цилиндр профрезованимы продольными пазами для укладки обмотки возбуждения (см. рис.5.7, б). Неявнополюсными роторы имеют сравнительно небольшой диаметр при значительной длине.

Рис. 5.2. Явнополюсный ротор Рис. 5.3. Распределение магнитной индукции в промежутке синхронной машины

В синхронных машинах используются два способа возбуждения: электромагнитное возбуждение и возбуждение постоянными магнитами.

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения постоянным током различают независимое возбуждение и самовозбуждение.

При независимом возбуждении для получения постоянного тока используют возбудитель С (см. рис.5.1), который располагается на одном валу с синхронной машиной и представляет собой генератор постоянного тока, мощность которого не превышает 2 ¸ 5% от мощности синхронной машины.

При самовозбуждении для питания обмотки возбуждения постоянным выпрямленным током, получаемой от генератора, используются выпрямители.

В случае возбуждения постоянными магнитами ротор не имеет обмотки возбуждения, а его полюса представляют собой постоянный магнит. Это дает возможность получить машину без контактных колец, а потому, повысить ее надежность и КПД.

На полюсных наконечниках явно выраженных полюсов ротора имеются пазы, в которых укладывают стержни демпферной короткозамкнутой обмотки. Эта обмотка служит для успокоения ротора в генераторах, а также для пуска в синхронных двигателях.

Синхронные машины небольшой мощности иногда изготовляют обратными (по типу машин постоянного тока).

У таких машин обмотка переменного тока располагается в пазах ротора и выводится до трех контактных колец, а обмотка возбуждения располагается на явно выраженных полюсах статора. Мощными эти машины не производятся, так как при такой конструкции через контактные кольца приходится пропускать большой переменный ток (главный ток машины) при высоком напряжении, тогда как в машинах обычного исполнения через контактные кольца ротора приходит небольшой по величине ток возбуждения при напряжении до 440 В.

Синхронные двигатели малых мощностей разнообразны по конструкции.

Васюра А.С. — Книга «Электромашинные элементы и устройства систем управления и автоматики» часть 2

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

vetrodvig.ru

0 comments on “Явнополюсный ротор – . . .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *