SU907705A1 - Статор электрической машины переменного тока - Google Patents

Description

(54) СТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Изобретение относитс  к электрическим машинам переменного тока, в частности к мощным турбогенераторам, характеризующимс  значительными электромагнитными и тепловыми нагрузками торцовых элементов сердечника статора.

Известна конструкци  сердечника статора электрической машины переменного тока, например турбогенератора, содержаща  шихтованный магнитопровод с установленными в концевых зонах массивными нажимными плитами 1.

Ввиду значительных электромагнитных полей рассе ни  в концевых зонах машин больших единичных мощностей торцовые элементы сердечника статора испытывают такие электромагнитные и тепловые нагрузки, которые снижают надежность работы машины .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению  вл етс  сердечник статора электрической машины переменного тока, в которой наружные боковые поверхности шихтованного магнитопровода и массивных нажимных плит экранированы от

магнитных потоков рассе ни  лобовых частей обмоток специальными экранами из металла высокой электропроводности. Экраны выполн ютс  из листовой меди, равномерно покрывающей внещнюю поверхность и внутреннюю кромку плиты. При этом толщина стенки экрана посто нна по всей поверхности покрыти . В данной конструкции массив нажимной плиты и часть спинки крайнего пакета сердечника экранируютс  от перемен ,Q ного магнитного потока рассе ни  лобовых частей обмоток машины и тем самым ослабл етс  негативное вли ние электромагнитных и тепловых нагрузок на торцовые элементы сердечника статора 2.

Claims (2)

15 Однако данна  конструкци  имеет два принципиальных недостатка, которые снижают надежность работы и ее нагрузочную способность: токи в экране, концентриру сь на внутренней кромке его, привод т к большей неравномерности потерь и нагрева эк20 рана и усложн ют его охлаждение, в особенности трудно решаемое дл  турбогенераторов предельных мощностей (1000 МВт), токи, протекающие в тангенциальном направлении по внутренней кромке экрана и достигающие в мощных турбогенераторах весьма больших значений (пор дка 20- 30 кА и более),  вл ютс  мощным вторичными источниками пол , которое неблагопри тно вли ет на крайние пакеты сердечника , вызыва  в них дополнительные местные потери, усложн   охлаждение и ограничива  допустимую нагрузку турбогенераторов . Цель изобретени  - увеличение нагрузочной способности и повыщение надежности мащин путём устранени  неравномерностей потерь и нагрева в экране и повыщени  эффективности экранировани  крайних пакетов сердечника статора. Указанна  цель достигаетс  тем, что в статоре электрической мащины переменного тока, содержащем шихтованный магнитопровод с установленными по торцам массивными нажимными плитами и электропроводными экранами, которые расположены на наружных боковых поверхност х плит и на их поверхност х, обращенных к расточке статора, экраны, расположенные на обращенных к расточке статора поверхност х плит, выполнены с толщиной, в 1,5- 3,5 раза превышающей толщину экранов, расположенных на боковых поверхност х плит. В экранах, расположенных на обращенных к расточке статора поверхност х плит, выполнены пазы глубиной, монолитно уменьшающейс  от внутренней поверхности экрана к его наружной боковой поверхности. Экраны; расположенные на наружных боковых поверхност х плит на высоте не более половины их радиального размера, выполнены с утолщени ми. На фиг. 1 показана торцова  часть статора , продольное сечение; на фиг. 2 - то же, с пазами в экране; на фиг. 3 - торцова  .часть статора с утолщенным экрано.м. Статор электрической мащины переменного тока содержит щихтованный магнитопровод 1 с установленными в концевой зоне машины нажимными плитами 2 и электропроводными экранами 3, расположенными на наружных боковых поверхност х плит, и экранами 4, расположенными на поверхност х плит, обращенных к расточке статора. В экранах 4 выполнены пазы 5, обеспечивающие удаление основных контуров тангенциальных токов Inx от крайн,их пакетов магнитопровода 1. Нажимные плиты 2 предназначены дл  прессовки шихтованного магнитопровода 1 и они воспринимают механические нагрузки при различных эксплуатационных режимах. Экраны вьшолн ютс  из материала с высокой электропроводностью и предназначены дл  экранировани  торцовой поверхности магнитопровода 1 и нажимных плит 2 от переменного магнитного потока рассе ни  лобовых частей обмоток машины. .Экраны, расположенные на обращенных к расточке статора поверхност х плит, выполнены с толщиной в 1,5-3,5 раза превыщающей толщину экранов, расположенных на боковых поверхност х плит. Глубина пазов 5 переменна  и монотонно увеличиваетс  от внешних боковых поверхностей экранов к их кра м. На кра х экранов значение глубины максимальное и выбираетс  из расчета обеспечени  необходимого экранировани  внутренней кромки плиты. Экраны, расположенные на наружных боковых поверхност х плит и подвергающиес  наиболее сильному электромагнитному воздействию , могут быть выполнены с утолицени ми 6. Радиальный размер (высота) утолщений на боковых поверхност х плит не превыщает половины всего радиального размера экранов , покрывающего боковую поверхность , плит, так как, исход  из характера распределени  в радиальном направлении пол . потерь и нагрева в экранах и плитах, увеличение высоты указанных утолщений  вл етс  нецелесообразным. Максимальное значение толщины экранов 4 ограничиваетс  конструктивными особенност ми концевой зоны электрических машин (механической прочностью нажимной плиты и ограниченным пространством между внутренней кромкой плиты и обмоткой ста тора), минимальное - обеспечени м эффективного (целесообразного) использовани  утолщений экранов в конструкции сердечника статора, Геометрические размеры утолщений и пазов рассчитываютс  дл  выбранного типа электрической машины переменного тока конкретного назначени  и конкретной единичной мощности с учетом материала экранов . При этом ограничиваютс  соображени ми достижени  необходимого экранировани  крайних пакетов и нажимных плит, а также незначительных потерь и перегревов в указанных элементах и экранах электрических мащин. При работе электрической мащины магнитный поток, создаваемый токами пр мого участка и лобовых частей обмотки статора, наводит вихревые токи в экра.нах и нажимных плитах. Расчетные и экспериментальные исследовани  показывают, что вихревые токи, потери и нагрев в малых област х вблизи внутренних кромок экранов значительно больше, чем в остальной его части. Кроме того, тангенциальные токи, которые концентрируютс  у кромок экранов, увеличивают нормальную составл ющую магнитной индукции у торцовой поверхности сердечника статора. Утолщени  экранов на внутренних кромках, выполненные в област х максимальных полей, потерь и нагрева, снижают в этой области экрана объемные удельные потери, улучшают охлаждение экрана и нажимной плиты и, таким образом, уменьшают неравномерность распределени  температуры. Выполненные в утолщени х экранов пазы переменной глубины обеспечивают перераспределение плотностей тангенциальных токов вдоль экрана, смеща  их наибольшую величину от краев экранов к их внешним боковым поверхност м, что также способствует более равномерному распределению тепловых потерь в экранах и, кроме того, удалению основных контуров тангенциаль ных токов 1пх, протекающих по утолщенным част м экранов и оказывающих большое вли ние на величину аксиального магнитного пол  в зоне дна паза крайнего пакета сердечника 1. Уменьшение аксиального потока при увеличении рассто ни  а, от торцовой части крайнего пакета до источника пол  у, приводит к уменьшению нагрева крайних пакетов и радиальных градиентов температур в них. Наличие пазов в экранах способствует также интенсификации газокого охлаждени  экрана и плиты, так как при этом увеличиваетс  теплоотдающа  поверхность. Таким образом, утолщени  экранов на внутренних кромках и выполненные пазы переменной глубины снижают максимальный нагрев и радиальные градиенты температур в экранах, плитах и крайних пакетах сердечника статора, упрощают их охлаждение. Нагрев крайних пакетов в зоне дна паза. вызываемый местными потер ми от аксиальНЫХ потоков рассе ни , ограничивает допустимую нагрузку турбогенераторов в режимах недовозбуждени  и при асинхронном ходе. Поэтому уменьшение нагрева указанных элементов при использовании предложенной конструкции увеличивает нагрузочную способность, расшир ет диапазон нагрузки и повышает надежность работы. Уменьшение температурных радиальных градиентов в экранах, плитах и крайних пакетах уменьшает их вибрацию и шумы. Технико-экономический эффект от внедрени  достигаетс  за счет улучшени  эксплуатационных характеристик элементов конструкции концевой зоны сердечника статора машин переменного тока, увеличени  нагрузочной способности и повышени  надежности машин вследствие снижени  потерь и неравномерности распределени  температуры по объему экрана при одновременном упроше ии его охлаждени  и вследствие повышени  эффективности экранировани  крайних пакетов сердечника статора при уменьшении вли ни  на него ,тангенциальных токов экрана (вторичных источников пол ). Формула изобретени  1. Статор электрической машины переменного тока, например турбогенератора. содержащий шихтованный магнитопровод с установленными по торцам массивными нажимными плитами и электропроводными экранам}}, которые расположены на наружных боковых поверхност х плит и на их поверхност х, обращенных к расточке статора , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  нагрузочной способности и повышени  надежности, экраны, расположенные на обращенных к расточке статора поверхност х плит, выполнены толшиной в 1,53 ,5 раза превышающей толщину экранов, расположенных на боковых поверхност х плит. 2. Статор, отличающийс  тем, что в экранах , расположенных на обращенных к расточке статора поверхност х плит, выполнены пазы глубиной, монотонно уменьшающейс  от внутренней поверхности экрана к его наружной боковой поверхности. 3. Статор, отличающийс  тем, что экраны, расположенные на наружных боковых поверхност х плит на высоте не более половины их радиального размера, выполнены с утолщени ми. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Титов В. В. и др. Турбогенераторы. Л.О. «Энерги , 1967, с. 37, рис. 1 - 19.

2.Постников И. М. и др. Электромагнитные и тепловые процессы в-концевых част х мощных турбогенераторов. Киев, «Наукова думка, 1971, с. 24, рис . 13.

фиъ. 1

Фиг. 2