21. Основные серии общепромышленных синхронных машин.

Синхронные машины имеют широкое распространение и выпускаются в большом диапазоне мощностей и частот вращения. В энергетике их применяют в качестве генераторов на электростанциях, их мощность составляет 1500 МВт для турбогенераторов и 800 МВт для гидрогенераторов. В промышленных установках большое применение находят синхронные двигатели и генераторы.

Синхронные двигатели предназначены для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, таких, как компрессоры, насосы, шаровые мельницы, вентиляторы, двигатель-генераторные установки и т. п. Двигатели изготовляют с неявнополюсным и с явнополюсным ротором. В неявнополюсном исполнении синхронных двигателей — турбодвигатели — выпускают с частотой вращения 3000 об/мин мощностью от 630 до 12500 кВт. Более широкое распространение имеют явнополюсные синхронные двигатели с диапазоном частот вращения от 1500 до 100 об/мин мощностью от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч киловатт.

Синхронные машины общего назначения выпускают в виде ряда серий. Каждая серия включает в себя машины в определенном диапазоне мощностей и частот вращения, их выполняют на нескольких нормализованных внешних диаметрах статора, которые определяют габарит машины. При одной и той же частоте вращения две-четыре машины близких мощностей имеют одинаковую поперечную геометрию и отличаются длиной. Неявнополюсные синхронные двигатели общего назначения выпускают сериями СД2, СДН2, СДН3-2 и др. Серию двигателей СД2 выпускают на внешних диаметрах статора, соответствующих 13-му и 14-му габаритам, серию СДН2 — на диаметрах 16-го и 17-го габаритов, а серию СДН3-2 — на диаметрах 18—21-го габаритов.

Каждая серия включает ряд машин в определенном диапазоне мощностей, объединенных общностью конструкции. Машины различных серий могут конструктивно отличаться друг от друга, но наряду с этим в выполнении отдельных узлов иметь и много общего. Машины различаются по способу крепления и конструкции подшипниковых узлов.

Во всех сериях применяют воздушное охлаждение с самовентиляцией. В машинах серии СД2 принята согласная радиальная система вентиляции. В серии СДН2 применена согласная система вентиляции.

22. Порядок расчета обмоточных данных и размеров статора синхронной машины. Сегментировка статора.

Проектирование синхронных машин, как, впрочем, и любой другой электрической машины, начинают с выбора главных размеров: внутреннего диаметра статора и расчетной длины . Задача эта не имеет однозначного решения, так как при выборе главных размеров приходится учитывать ряд требований. Поэтому для нахождения оптимальных значений и приходится в некоторых случаях просчитывать ряд вариантов. Для предварительного определения диаметра можно воспользоваться построенными в логарифмическом масштабе зависимостями, которые соответствуют усредненным диаметрам выполненных машин.

Расчетную электромагнитную мощность определяют по формулам:

для двигателя

для генераторов .

Коэффициент представляет собой отношение ЭДС в якоре при номинальной нагрузке к номинальному напряжению. Он зависит от сопротивления обмотки статора. При работе синхронного двигателя с опережающим током и можно принять ; для генераторов, работающих с отстающим током и , принимают .

Коэффициент полезного действия для двигателей предварительно можно взять из табл., где даны значения КПД для серийно выпускаемых синхронных двигателей при номинальном напряжении В . При В КПД двигателей увеличивается на 0,3…1%, а при В снижается на 0,05…0,2 % . Коэффициенты полезного действия выпускаемых в настоящее время синхронных генераторов при и В даны в табл.

При других значениях мощности, частоты вращения и напряжения предварительное значение КПД генераторов при можно получить по табл. (с учетом поправки по напряжению), снизив найденное значение на 0,2…0,7%.

По найденному диаметру определяют полюсное деление:

где .

Предварительное значение внешнего диаметра статора находят по формуле: . Коэффициент в зависимости от числа полюсов машины имеет значения, приведенные в табл.

Полученное значение следует округлить до ближайшего нормализованного диаметра. Значения их даны в табл. Нормализованные диаметры получены исходя из наиболее благоприятного раскроя листов электротехнической стали, при котором уменьшаются отходы при штамповке. Нормализованным диаметром определяется габарит машины. От выбранного внешнего диаметра магнитопровода статора зависит высота оси вращения у проектируемой машины. Высоты осей вращения в зависимости от для выпускаемых в настоящее время синхронных машин даны в табл. . Машины, выполненные на диаметрах от 1180 мм и выше, имеют высоту оси вращения мм, что достигается соответствующей приваркой лап к станине.

Если в результате округления отношение будет выходить за пределы значений коэффициента , то следует произвести пересчет внутреннего диаметра и полюсного деления :

; .

В этом случае для можно взять среднее значение при данном числе полюсов.

СЕГМЕНТИРОВКА СТАТОРА

Листы электротехнической стали выпускаются с максимальной шириной 1000 мм. Поэтому когда мм, то магнитопровод статора собирается из отдельных сегментов (рис. 10.14).

Х орда сегмента (рис. 10.15) с необходимым припуском на штамповку (5…10 мм) должна быть возможно ближе к ширине одного из стандартных листов электротехнической стали, имеющих размеры 600 1500, 750 1500, 860 1720, 1000 2000 мм.

рис. 10.14

Рис. 10.15. Раскрой стандартного листа электротехнической стали

Если принять, что число сегментов в полной окружности статора равно , то можно определить длину хорды : .

Для большинства выпускаемых в настоящее время средних и крупных синхронных машин общего назначения число сегментов равно целому числу и выбрано в пределах от 6 до 18.

Сегменты сердечника статора крепят к корпусу на двух, трех, а иногда и большем числе клиньев или шпилек.