Принцип действия синхронной машины

Статор 1синхронной машины (рисунок 64, а) выполнен так же, как и асинхронной: на нем расположена трехфазная (в общем случае многофазная) обмотка 3. Обмотку ротора 4, которая питается от источника постоянного тока, называют обмоткой возбуждения,так как она создает в машине магнитный поток возбуждения.

Рисунок 64 - Электромагнитная схема синхронной машины (а)

и схема ее включения (б)

1 - статор, 2- ротор, 3- обмотка якоря, 4- обмотка возбуждения, 5 - контактные кольца, 6 —щетки.

Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником постоянного тока посредством контактных колец 5и щеток 6. При вращении ротора 2 снекоторой частотой поток возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуктирует в ее фазах переменную э. д. с. Е (рисунок 64,б), изменяющуюся с частотой f1= p n₂/60.

Если обмотку статора подключить к какой-либо нагрузке, то протекающий по этой обмотке многофазный ток I_а создаст вращающееся магнитное поле, частота вращения которого n₁=60f₁/p.

Из формул следует, что n₁ = n_2,т. е. ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. По этой причине рассматриваемую машину называют синхронной.В такой машине результирующий магнитный поток Ф_рез создается совместным действием м. д. с. обмотки возбуждения и обмотки статора и результирующее магнитное поле вращается в пространстве с той же частотой, что и ротор.

В синхронной машине обмотку, в которой индуктируется э. д. с. и протекает ток нагрузки, называют обмоткой якоря, ачасть машины, на которой расположена обмотка возбуждения - индуктором. Следовательно, в машине, выполненной по конструктивной схеме, представленной на рисунок 64, статор является якорем, а ротор - индуктором. С точки зрения принципа действия и теории работы машины безразлично, вращается якорь или индуктор, поэтому в некоторых случаях применяют синхронные машины с обращенной конструктивной схемой: обмотка якоря, к которой подключена нагрузка, расположена на роторе, а обмотка возбуждения, питаемая постоянным током - на статоре.

Синхронная машина может работать автономно в качестве генератора, питающего подключенную к ней нагрузку, или параллельно с сетью, к которой присоединены другие генераторы. При работе параллельно с сетью она может отдавать или потреблять электрическую энергию, т. е. работать генератором или двигателем.

При подключении обмотки статора к сети с напряжением U_си частотой f₁ протекающий по обмотке ток создает, так же как в асинхронной машине, вращающееся магнитное поле. В результате взаимодействия этого поля с током I_в, протекающим по обмотке ротора, создается электромагнитный момент М, который при работе машины в двигательном режиме является вращающим, а при работе в генераторном режиме - тормозным.

Таким образом, в рассматриваемой машине в отличие от асинхронной, поток возбуждения (холостого хода) создается обмоткой постоянного тока, расположенной на роторе.

Поэтому в установившихся режимах ротор неподвижен относительно магнитного поля и вращается вместе с ним с частотой вращения n₁=n₂, независимо от механической нагрузки на валу ротора или электрической нагрузки.

Таким образом, синхронная машина имеет следующие особенности, характерные для установившихся режимов работы:

а) ротор машины, работающей как в двигательном, так и в генераторном режимах, вращается с постоянной частотой, равной частоте вращающегося магнитного поля, т. е. п₂ = п₁;

б) частота изменения э. д. с. Е,индуктируемой в обмотке якоря, пропорциональна частоте вращения ротора;

в) в обмотке ротора э. д. с. не индуктируется, а ее м. д. с. определяется только током возбуждения и не зависит от режима работы.

Устройство синхронной машины

Конструктивная схема машины. Синхронные машины выполняют с неподвижным или вращающимся якорем. Машины большой мощности для удобства отвода электрической энергии со статора или подвода ее выполняют с неподвижным якорем (рисунок 65, а).

Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3 - 3%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух колец не вызывает особых затруднений. Синхронные машины небольшой мощности выполняют как с неподвижным, так и с вращающимся якорем. Синхронную машину с вращающимся якорем и неподвижным индуктором (рисунок 65, б)называют обращенной.

Рисунок 65 - Конструктивная схема синхронной машины с неподвижным и вращающимся якорем

1 - якорь, 2 - обмотка якоря, 3 - полюсы индуктора, 4 -обмотка возбуждения,

5 - кольца и щетки.

Конструкция ротора

В машине с неподвижным якорем применяют две конструкции ротора: явнополюсную - с явно выраженными полюсами (рисунок 66, а)и неявнополюсную - с неявно выраженными полюсами (рисунок 66, б). Явнополюсный ротор обычно используют в машинах с четырьмя и большим числом полюсов. 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 стали. Двух- и четырехполюсные машины большой мощности, работающие при частоте вращения ротора 1500 и 3000 об/мин, изготовляют, как правило, с неявнополюсным ротором.

Рисунок 66 - Роторы синхронной явнополюсной (а)и неявнополюсной (б)машин

1 - сердечник ротора, 2- обмотка возбуждения.

Применение в них явнополюсного ротора невозможно по условиям обеспечения необходимой механической прочности крепления полюсов и обмотки возбуждения. Обмотку возбуждения в такой машине размещают в пазах сердечника ротора, выполненного из массивной стальной поковки, и укрепляют немагнитными клиньями. Лобовые части обмотки, на которые воздействуют значительные центробежные силы, крепят при помощи стальных массивных бандажей. Для получения распределения магнитной индукции, близкого к синусоидальному, обмотку возбуждения укладывают в пазы, занимающие ²/₃ каждого полюсного деления.

Рисунок 67 - Устройство явнополюсной машины

1 - корпус, 2-сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 -ротор, 5- вентилятор, 6-выводы обмотки статора, 7 - контактные кольца, 8- щетки, 9– возбудитель.

На рисунке 67 показано устройство явнополюсной синхронной машины. Сердечник статора собран из изолированных листов электротехнической стали и на нем расположена трехфазная обмотка якоря. На роторе размещена обмотка возбуждения.

Полюсным наконечникам в явнополюсных машинах обычно придают такой профиль, чтобы воздушный зазор между полюсным наконечником и статором был минимальным под серединой полюса и максимальным у его краев, благодаря чему кривая распределения индукции в воздушном зазоре приближается к синусоиде.

В синхронных двигателях с явнополюсным ротором в полюсных наконечниках размещают стержни пусковой обмотки(рисунок 67), выполненной из материала с повышенным удельным сопротивлением (латуни и др.).

Такую же обмотку (типа «беличья клетка»), состоящую из медных стержней, применяют и в синхронных генераторах; ееназывают успокоительнойили демпферной обмоткой,так как она обеспечивает быстрое затухание колебаний ротора, возникающих при переходных режимах работы синхронной машины.

Если синхронная машина выполнена с массивными полюсами, то в этих полюсах при пуске и переходных режимах возникают вихревые токи, действие которых эквивалентно действию тока в короткозамкнутых обмотках. Затухание колебаний ротора при переходных процессах обеспечивается в этом случае вихревыми токами, замыкающимися в массивном роторе.

Возбуждение синхронной машины

В зависимости от способа питания обмотки возбуждения различают системы независимого возбуждения и самовозбуждения. При независимом возбуждении в качестве источника для питания обмотки возбуждения служит генератор постоянного тока (возбудитель), установленный на валу ротора синхронной машины (рисунок 68, а), или же отдельный вспомогательный генератор, приводимый во вращение синхронным или асинхронным двигателем.

При самовозбуждении обмотка возбуждения питается от обмотки якоря через управляемый или неуправляемый выпрямитель - полупроводниковый или ионный (рисунок 68, б). Мощность, необходимая для возбуждения, невелика и составляет 0,3 - 3% от мощности синхронной машины.

В мощных генераторах иногда кроме возбудителя применяют подвозбудитель - небольшой генератор постоянного тока, служащий для возбуждения основного возбудителя. В качестве основного возбудителя в этом случае может быть использован синхронный генератор совместно с полупроводниковым выпрямителем.

В настоящее время питание обмотки возбуждения через полупроводниковый выпрямитель, собранный на диодах или на тиристорах, все более широко применяют как в двигателях и генераторах небольшой и средней мощности, так и в мощных турбо- и гидрогенераторах (тиристорная система возбуждения).

Регулирование тока возбуждения I_в осуществляется автоматически специальными регуляторами возбуждения, хотя в машинах небольшой мощности применяется регулирование и вручную реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения.

В последнее время в мощных синхронных генераторах начали применять так называемую бесщеточную систему возбуждения (рисунок 68, в).

При этой системе в качестве возбудителя используют синхронный генератор, у которого обмотка якоря расположена на роторе, а выпрямитель укреплен непосредственно на валу. Обмотка возбуждения возбудителя получает питание от подвозбудителя через регулятор напряжения.

При таком способе возбуждения в цепи питания обмотки возбуждения генератора отсутствуют скользящие контакты, что существенно повышает надежность системы возбуждения. При необходимости форсирования возбуждения генератора повышают напряжение возбудителя и увеличивают выходное напряжение выпрямителя.

Рисунок 68 - Схемы возбуждения синхронной машины

1 - обмотка якоря генератора, 2 - ротор генератора, 3 - обмотка возбуждения, 4 - кольца,5 - щетки, 6- регулятор напряжения, 7 - возбудитель, 8 - выпрямитель,

9 - роторвозбудителя, 10 - обмотка якоря возбудителя, 11 - обмотка возбуждения возбудителя,12 - подвозбудитель, 13 - обмотка возбуждения подвозбудителя.

Рисунок 69 - Размещение пусковой обмотки в синхронных двигателях

1 - полюсы ротора, 2 - короткозамыкающие кольца, 3 - стержни беличьей клетки, 4 - полюсные наконечники.

Синхронные двигатели имеют следующие достоинства:

а) возможность работы при cosφ=l; это приводит к улучшению cos φ сети, а также к сокращению размеров самого двигателя, так как его ток меньше тока асинхронного двигателя той же мощности. При работе с опережающим током синхронные двигатели служат генераторами реактивной мощности, поступающей в асинхронные двигатели, что снижает потребление этой мощности от генераторов электростанций;

б) меньшую чувствительность к колебаниям напряжения, так как его максимальный момент пропорционален напряжению в первой степени (а не квадрату напряжения);

в) строгое постоянство частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу.

Недостатками синхронных двигателей являются:

а) сложность конструкции;

б) сравнительная сложность пуска в ход;

в) трудности с регулированием частоты вращения, которое возможно только путем изменения частоты питающего напряжения.

Указанные недостатки синхронных двигателей делают их менее выгодными, чем асинхронные двигатели, при ограниченных мощностях до 100 кВт. Однако при более высоких мощностях, когда особенно важно иметь высокий cosφ и уменьшенные габаритные размеры машины, синхронные двигатели предпочтительнее асинхронных.

Пуск в ход синхронного двигателя

Метод асинхронного пуска.Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю.

При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, так как ротор его, обладающий определенной инерцией, не может быть в течение одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения.

Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.

В настоящее время для этой цели применяют метод асинхронного пуска. При этом методе синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой, выполненной по типу беличьей клетки. Обычно эту клетку изготовляют из латуни с целью увеличения сопротивления стержней.

При включении трехфазной обмотки якоря в сеть образуется вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с током в пусковой обмотке, создает электромагнитные силы F и увлекает за собой ротор. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, постоянный ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает синхронизирующий момент, который втягивает ротор в синхронизм.

Различие пусковых схем обусловлено тем, что не во всех случаях может быть применена более простая схема с постоянно подключенной к возбудителю обмоткой возбуждения, так как она имеет худшие пусковые характеристики. Главной причиной ухудшения пусковых характеристик является возникновение одноосного эффекта - влияния тока, индуктируемого в обмотке возбуждения при пуске, на характеристику пускового момента.

Следует отметить, что если обмотку возбуждения при пуске не отключить от возбудителя, то по якорю возбудителя в период пуска проходит переменный ток; последнее может вызвать искрение щеток. Поэтому такую схему пуска применяют в случае небольшого нагрузочного момента - не более 50% от номинального - при сравнительно небольшой мощности двигателя.

Регулирование частоты вращения синхронных двигателей

Частота вращения синхронного двигателя n₂ равна частоте вращающегося магнитного поля n₁ = 60f₁/р, следовательно, ее можно регулировать путем изменения частоты питающего напряжения или числа полюсов 2р. Регулировать частоту вращения путем изменения числа полюсов в синхронном двигателе нецелесообразно, так как, в отличие от асинхронного, здесь требуется изменять число полюсов как на статоре, так и на роторе, что приводит к значительному усложнению конструкции ротора. Поэтому практически используют лишь изменение частоты питающего напряжения.

К синхронному двигателю применимы все основные положения теории частотного регулирования асинхронного двигателя, в том числе необходимость одновременного изменения как частоты, так и питающего напряжения. Однако в чистом виде частотное регулирование частоты вращения синхронных двигателей применяется только при очень малых мощностях, когда нагрузочные моменты невелики, а инерция приводного механизма мала. При больших мощностях такие условия имеют место только в некоторых типах электроприводов, например в электроприводах вентиляторов.

Для синхронных двигателей, применяемых в электроприводах с большим моментом инерции приводного механизма, необходимо очень плавно изменять частоту питающего напряжения, чтобы двигатель не выпал из синхронизма. Особенно сложным является пуск в ход двигателя, когда начальная частота должна составлять доли герца, а затем постепенно повышаться до максимального значения.

Для таких электроприводов наиболее пригодным является метод частотного регулирования с самосинхронизацией, при котором двигатель в принципе не может выпасть из синхронизма. Последнее достигается тем, что управление преобразователем частоты осуществляется от системы датчиков положения ротора, вследствие чего напряжение подается на каждую фазу двигателя при углах нагрузки меньших 90°.

При таком регулировании автоматически обеспечиваются условия устойчивой работы двигателя и его перегрузочная способность определяется только перегрузочной способностью преобразователя частоты.

Однофазная синхронная машина

Однофазная синхронная машина может работать в качестве генератора и двигателя. При этом на статоре машины укладывают обмотку якоря (рисунок 70, а), занимающую примерно ²/₃ его окружности. Располагать обмотку якоря по всей окружности статора нецелесообразно, так как при этом расход меди увеличится в 1,5 раза, а мощность повысится незначительно - примерно на 15%. Это объясняется тем, что по мере увеличения числа пазов уменьшается обмоточный коэффициент, который для машины с равномерно распределенной обмоткой якоря составляет около 0,64. Однако из-за уменьшения числа пазов, заполненных обмоткой, мощность однофазной машины примерно в 1,4 раза меньше мощности трехфазной машины с одинаковым диаметром статора и при одинаковых потерях мощности в его обмотке.

Рисунок 70 - Схематический разрез однофазной синхронной машины (а) и векторная диаграмма м. д. с. и э. д. с., создаваемых обратным полем (б)

1 - статор, 2 - обмотка якоря, 3 - ротор, 4 - обмотка возбуждения.

При протекании однофазного тока по обмотке якоря возникает как прямое Ф_пр, так и обратное Ф_обр магнитные поля. Прямое поле относительно ротора неподвижно; обратное же вращается с угловой скоростью 2ω₁ и индуктирует в обмотке возбуждения э. д. с., частота которой в два раза больше частоты э. д. с. в обмотке якоря.

Протекающий при этом ток двойной частоты может вызвать искрение на щетках возбудителя и ряд других нежелательных последствий. Для устранения этих явлений на роторе однофазной машины обязательно размещают короткозамкнутую демпферную обмотку типа беличьей клетки. В стержнях демпферной обмотки обратное поле индуктирует э. д. с. двойной частоты, вследствие чего создаваемая этой обмоткой м. д. с. Р_л будет вращаться с той же частотой и в том же направлении, что и обратное поле, созданное м. д. с. F_д обмотки статора. Векторная диаграмма (рисунок 70, б),иллюстрирующая взаимодействие этих м. д. с., сходна с векторной диаграммой трансформатора тока. Так же как и в трансформаторе тока, м. д. с. F_д оказывает размагничивающее действие на м. д. с. F_o6p; при этом результирующая м. д. с. F_peз и создаваемый ею поток Ф_рез. а также э. д. с. Е_д в демпферной обмотке и э. д. с. Е_в в обмотке возбуждения резко уменьшаются. Таким образом, при наличии демпферной обмотки обратное поле почти полностью гасится и через обмотку возбуждения переменный ток практически не проходит.

Синхронные электродвигатели

Пуск синхронных двигателей. Для пуска синхронного двигателя приходится применять специальные способы, сущность которых состоит в предварительном приведении ротора во вращение до подсинхронной частоты (S-скольжение должно быть менее 5 %), при которой между статором и ротором устанавливается устойчивая магнитная связь (посредством обмотки возбуждения).

Можно раскручивать ротор от внешнего двигателя - этот способ на НПС не применяется.

Практически же используется способ пуска, получивший название асинхронного. Этот способ пуска возможен при наличии в полюсных наконечниках ротора пусковой обмотки (клетки). Невозбужденный синхронный двигатель включают в сеть (обмотки статора). Возникшее при этом вращающееся магнитное поле статора наводит в пусковой обмотке переменные токи, которые в свою очередь создают магнитный поток вокруг ротора.

Взаимодействие магнитных полей статора и ротора создает вращающий момент на валу, ротор начинает разворачиваться (разгоняться). После разгона ротора до частоты вращения близкой к синхронной (скольжение меньше 5 %), обмотку возбуждения подключают к источнику постоянного тока (до этого обмотка замкнута на токоограничивающий резистор, чтобы не мешать процессу запуска). Образующийся при этом синхронный момент втягивает ротор двигателя в синхронизм. Т.е ротор начинает вращаться одновременно с полем статора.

Пусковая обмотка в этом случае будет обесточена и будет выполнять функцию успокоительной обмотки, ограничивая качания ротора.

В синхронном режиме ротор вращается одновременно с полем статора, при этом магнитное поле ротора (вместе с ротором) отстает от магнитного поля статора на некоторый угол. В режиме холостого хода угол отставания небольшой (порядка 1-4 гр.) и обусловлен инерционностью ротора. При увеличении нагрузки или снижении напряжения на обмотках статора, ротор продолжает вращается с прежней скоростью. При этом увеличивается угол отставания ротора от магнитного поля статора. При достижении некоторого критического угла (порядка 80-90 гр.), магнитные поля выходят из взаимодействия и ротор выпадает из синхронизма т.е. переходит в асинхронный режим. Теперь в пусковой обмотке снова будут протекать токи. Для того чтобы снова засинхронизировать электродвигатель необходимо стабилизировать напряжение на уровне номинального и разгрузить двигатель чтобы максимально уменьшить скольжении, после этого повторно запитывается обмотка возбуждения.

Асинхронный пуск в свою очередь может производится следующими способами:

- прямым пуском (смотри пуск асинхронных электродвигателей). Применяется на НПС;

- реакторный пуск. Применяется на НПС;

- пуск на пониженное напряжение через автотрансформатор;

- частотный (смотри выше).

Возбуждение синхронных электродвигателей (применяемых на НПС)

БВУ - бесщеточное возбудительное устройство, применяется в СТДП и СТД (синхронных трехфазных двигателей продуваемых под избыточным давлением). БВУ - предназначено для питания обмотки возбуждения и автоматического управления током возбуждения СТДП в продолжительных, переходных и аварийных режимах. Состоит из станции управления и возбудителя.

Станция управления (СУ) с помощью понижающего трансформатора и диодного моста преобразует переменный ток в постоянный. При асинхронном запуске СТДП выход СУ замыкается на гасящий резистор. При достижении оборотов ротора скольжения менее 5% СУ переключает свой выход с резистора на ОВВ - обмотку возбуждения возбудителя (находящуюся на статоре).

Возбудитель (генератор постоянного тока) - представляет собой обращенный синхронный трехфазный генератор с вращающимся мостовым выпрямителем. Обмотки генератора находятся на роторе СТДП и при асинхронном пуске вращаются вместе с ним. При достижении скольжения менее 5% когда запитывается ОВВ, вокруг ОВВ создается магнитное поле которое пронизывает обмотки генератора и наводит в них переменную ЭДС, которая затем выпрямляется трехфазным выпрямительным мостом и подается на ОВ. В результате ротор СТДП втягивается в синхронизм. Конденсатор шунтирует через себя переменную гармонику играя роль фильтра. Цепочки состоящие из резисторов и управляемых тиристоров предназначены для защиты ОВ от перенапряжения. Когда на выходе генератора или ОВ напряжение превышает пороговое, тиристоры открываются и источник ЭДС замыкается на малое сопротивление, протекающие большие токи вызывают понижение напряжения.

Станция управления также обеспечивает автоматическое гашение поля при отключении двигателя (замыкается на гасящий резистор).

При понижении напряжения сети на 15-20% станция обеспечивает форсировку тока возбуждения до 1,5 Гном, при более глубокой посадке напряжения (ниже 0,6-0,7 UHOM) срабатывает защита от снижения напряжения.

Станция также форсирует ток возбуждения при увеличении нагрузки на валу двигателя, при снижении нагрузки станция уменьшает ток возбуждения. Таким образом посредством регулировки тока возбуждения станцией постоянно поддерживается высокий cosf (около 90%) в отличие от асинхронных двигателей. Тем самым обеспечиваются высокие энергетические показатели синхронных двигателей.

Назначение и технические данные двигателей СТД

Двигатели предназначены для продолжительной работы в качестве электропривода насосов, турбокомпрессоров, воздуходувок, преобразователей и других быстроходных механизмов.

Двигатели изготовляются в климатическом исполнении У для категории размещения 4 по ГОСТ 15150 - 69.

Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15150 - 69 и ГОСТ 15543 - 70.

Обозначения двигателей, например, типа СТД-800-2РУ4 и типа СТД-800-23У4, расшифровываются следующим образом:

СТД - синхронный трехфазный двигатель;

800 - мощность двигателя, кВт;

2 - число полюсов;

Р - разомкнутый цикл вентиляции;

3 - замкнутый цикл вентиляции;

У4 - обозначение климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 15150 - 69.

Изоляция обмоток статора и ротора двигателей соответствует классу нагревостойкости В по ГОСТ 8865 - 70. Допустимая температура нагрева обмотки статора, измеренная термометрами сопротивления, плюс 120° С; температура нагрева обмотки ротора, измеренная методом сопротивления, плюс 130° С.

Конструкция

Двигатели мощностью 630 - 5000 кВт выпускаются в закрытом исполнении с замкнутым циклом вентиляции и в защищенном исполнении с разомкнутым циклом вентиляции. Двигатели мощностью 6300 - 12500 кВт выпускаются только с замкнутым циклом вентиляции. Форма исполнения двигателя М732 по ГОСТ 2479 - 65. Степень защиты закрытых двигателей - IP43, а защищенных - IP22, контактных колец - IP22 по PC 651 - 66.

Двигатели выполняются с одним рабочим концом вала, который соединяется с валом приводимого механизма посредством, муфты.

Статор

Сердечник статора состоит из пакетов, разделенных вентиляционными каналами. Пакеты запрессованы в корпус статора между нажимными кольцами из немагнитного чугуна, которые удерживаются продольными ребрами и шпонками.

Обмотка статора двухслойная катушечная с укорочением шага β=0,8 с эвольвентным вылетом лобовых частей. Изоляция обмотки статора типа «Монолит-2» класса нагревостойкости В состоит из стеклослюдинитовой и стеклянной лент, пропитанных эпоксидным компаундом совместно с сердечником статора после укладки обмотки в пазы, что обеспечивает надежное крепление обмотки в лобовой и пазовой частях, улучшает отвод тепла от обмотки за счет полного контакта изоляции с железом статора и склейки листов сердечника.

Ротор

Ротор двигателя имеет пазы, в которых уложена и спрессована обмотка возбуждения с изоляцией класса В. Лобовые части обмотки сверху закрыты стеклотекстолитовыми сегментами и бандажными кольцами из алюминиевого сплава. На роторе установлены центробежные вентиляторы и направляющие аппараты, обеспечивающие безударный вход воздуха в вентиляторы. При изменении направления вращения ротора направляющие аппараты необходимо поменять местами.

Воздухоохладитель

Воздухоохладитель применен для двигателей замкнутого цикла вентиляции. Он состоит из жестких рам, трубных досок с завальцованными в них охлаждающими трубками, крышек и патрубков для подвода и отвода воды. Охлаждающие трубки - латунные с цельнокатаным алюминиевым оребрением.

Щеточная траверса и контактные кольца устанавливаются при возбуждении от статических тиристорных устройств, возбудительных агрегатов и возбудителей серии ВТ. Щеточная траверса состоит из двух металлических шин, собранных на стальных шпильках. Шины изолированы друг от друга и от шпилек изоляционными сегментами и втулками. К шинам крепятся щеткодержатели и кабельные наконечники. Количество щеток рассчитано на плотность тока в контакте 6 - 8 А/см². Траверса и контактные кольца закрыты кожухом.

Опорами роторов для двигателей мощностью 630 - 1000 кВт служат литые стояковые подшипники скольжения, которые смазываются двумя свободно висящими на валу кольцами.

Специальная конфигурация смазочных колец обеспечивает необходимый расход масла через вкладыш. Масло, стекающее с колец, подается в специальное отверстие во вкладыше и далее на вал. Отработанное (нагретое масло) сливается через отверстие во вкладыше в масляную камеру подшипника. Для охлаждения масла предусмотрен водяной маслоохладитель. Расход воды в маслоохладителе 4 м³/ч на два подшипника. Давление в подводящем воду трубопроводе до 3,5 кгс/см² .Уровень масла в масляной ванне подшипника контролируют по маслоуказателю.

Предельно допустимая температура масла в подшипнике плюс 80°С.

Двигатели мощностью свыше 1000 кВт выполнены на подшипниках скольжения с циркуляционной смазкой под давлением, с визуальным наблюдением за струей стекающего масла.

Для смазки опор в подшипниках скольжения применяется масло турбинное 22п (турбинное Л с присадкой ВТИ-1) ГОСТ 32 - 53.

В качестве заменителей допускается применение следующих масел:

- масло турбинное 22 (турбинное Л);

- масло турбинное 30 (турбинное УТ).

Вкладыши подшипников двигателей и возбудителей входят в комплект запасных частей. Стояк подшипника со стороны, противоположной приводимому механизму, изолирован электрически от фундаментной плиты и маслопроводов.

Выводы обмотки статора. В двигателях мощностью 630 - 6300 кВт начала и концы фаз обмотки статора выведены на изоляторы, расположенные на двух сторонах корпуса статора. Двигатели мощностью 8000 - 12500 кВт имеют шесть маркированных шинных выводов, выведенных вниз статора. Двигатели мощностью 6300 кВт могут иметь выводы, расположенные аналогично выводам двигателей мощностью до 5000 кВт.

Возбуждениеосуществляется одним из следующих устройств:

- тиристорным возбудительным устройством, описанным в инструкции к ТВУ;

- бесщеточным возбудительным устройством, описанным в инструкции к БВУ;

- возбудительным агрегатом для двигателей мощностью 630 - 5000 кВт;

- электромашинным возбудителем серии ВТ для двигателей мощностью 6300 кВт и выше.

Типы, основные параметры возбудительных устройств и комплектующая аппаратура к ним должны соответствовать технической документации на двигатель.

Возбудитель серии ВТ представляет собой четырехполюсный генератор постоянного тока. Обмотка якоря - волновая. Лобовые части якорной обмотки защищены бандажами из стальной немагнитной проволоки. Возбудитель соединен с ротором двигателя посредством гибкого валика, проходящего через осевое отверстие вала якоря, и полумуфты.

Подшипники скольжения возбудителя изолированы от маслопроводов и фундаментной плиты.

Возбудитель имеет вытяжную вентиляцию от осевого вентилятора, установленного на якоре.

Охлаждающий воздух поступает в машину через окна в торцевом щите, омывает обмотку полюсов, активную сталь, обмотку якоря, коллектор, щеточный аппарат и выбрасывается наружу.

Вентиляция

Двигатели имеют симметричную систему вентиляции с двумя вентиляторами на роторе. Двигатели мощностью 630 - 1600 кВт выполнены с одноструйной системой вентиляции, а двигатели мощностью 2000 - 12500 кВт - с двухструйной.

При разомкнутом цикле воздух поступает в двигатель через жалюзи в торцевых щитах на вход в вентиляторы, расположенные на роторе, а нагретый воздух выбрасывается наружу через жалюзи в обшиве.

При замкнутом цикле нагретый воздух проходит через боковые окна в обшиве статора в воздухоохладители, расположенные по бокам статора, из воздухоохладителей охлажденный воздух поступает в пространство между торцевыми щитами, откуда направляется на вход в вентиляторы, расположенные на роторе двигателя и создающие зону низкого давления (н. д.) в пространстве между щитами.

Вентиляторы нагнетают воздух в зону лобовых частей обмотки статора (зона высокого давления - в. д.). Дальнейшие пути воздуха зависят от системы вентиляции двигателя.