Мощностью свыше 100 кВт

Таблица 10.12. Изоляция катушек ротора явнополюсных синхронных машин мощностью до 100 кВт

Примечание. Материалы (миканиты, стекломикафолий, стеклотекстолит) должны иметь связующие, соответствующие выбранному классу изоляции.

Предварительно средняя длина витка, м, может быть принята равной:

для многорядных обмоток

, (10.108)

для однорядных:

а) с лобовой частью в виде полуокружности (рис. 10.35)

; (10.109)

Рис. 10.35. К определению средней длины витка

однорядных обмоток с лобовой частью в виде полуокружности

б) с лобовой частью в виде прямолинейного участка с двумя закруглениями (рис. 10.36); применяют при 20 см:

. (10.110)

В (10.108)—(10.110) — односторонняя толщина изоляции полюса ≈(1,5…2,0)·10 ^-3 , м; можно также выбрать по табл. 10.11 и 10.12; — расстояние от центра закругления с радиусом до края штампованной части полюса:

, м	, м
До 0,06	0,01
0,06—0,1	0,0125
0,1—0,12	0,015
0,12—0,15 0,15—0,2	0,02 0,03

— радиус закругления, м: ≈ ; — толщина катушки обмотки возбуждения, м; — ширина проводника обмотки, м.

Рис. 10.36. Лобовая часть с двумя закруглениями

Предварительно, пока не известны размеры катушки обмотки и размеры проводника, можно принять:

для многорядных обмоток ≈2,5·10^-2 м при м и ≈5·10^-2 м при > 0,3 м;

для однорядных обмоток .

Напряжение может быть задано или его следует выбрать. При выборе напряжения, подводимого к обмотке возбуждения, необходимо учитывать некоторые особенности, связанные с выполнением и охлаждением обмотки. Для машин мощностью до 100 кВт, в которых применяют многорядные обмотки, напряжение возбуждения следует выбрать таким, чтобы получить сечение прямоугольных проводников возможно большим, но не выше 30…40 мм2. Для малых машин при сечении проводника меньше 2,5 мм2применяют круглые провода.

В крупных машинах (при >100 кВт), для которых следует применять однорядные обмотки, сечение прямоугольных проводников должно быть больше 30…40 мм2, но не выше 300 мм2. По конструктивным и технологическим требованиям отношение сторон проводника должно быть не больше 10—15. Намотку обмотки ведут на ребро. Допустимая плотность тока в проводниках обмотки зависит от класса нагревостойкости изоляции и условий охлаждения. В современных синхронных машинах изоляция обмоток возбуждения имеет класс нагревостойкости B или F.

Однорядные обмотки выполняют из неизолированной прямоугольной меди. Изоляция витков состоит из двух слоев асбестовой бумаги общей толщиной после опрессовки 0,3 мм, приклеенной лаком к широкой стороне проводника.

Для многорядных обмоток при меняют изолированные проводники с изоляцией класса нагревостойкости B или F, например, марки ПСД.

Предварительно значения плотности тока, А/м² , в проводниках обмотки возбуждения можно выбрать в следующих пределах:

Меньшие значения плотности тока выбирают для машин, имеющих большую длину.

Ток возбуждения

. (10.111)

Определив ток возбуждения, найдем число витков в катушке полюса обмотки возбуждения:

. (10.112)

В некоторых случаях, когда задается ток возбуждения , витки обмотки могут быть определены по (10.112), исходя из МДС . Поперечное сечение проводников обмотки по выбранной плотности тока определяют как

. (10.113)

Для многорядных обмоток по найденному сечению проводника (по табл. П3.3) определяют его размеры . Отношение сторон проводников должно находиться в пределах 1,5—2.

Проведя раскладку проводников по слоям, вычерчивают масштабный эскиз, по которому определяют размеры катушки. Намотку можно производить как на широкую, так и на узкую стороны проводника.

Размеры проводников при этом берутся с учетом изоляции для выбранной марки провода (по табл. П3.4).

Для возможности размещения катушек на полюсах, а также для прохождения охлаждающего воздуха между катушками соседних полюсов в нижней их части должно быть предусмотрено расстояние не менее 0,7…1,0 см (расстояние на рис. 10.32).

Для однорядных обмоток меньший размер прямоугольного проводника определяют, исходя из найденного числа витков и выбранной ранее высоты полюсного сердечника :

, (10.114)

где — изоляция между витками: м; — суммарная толщина изоляции обмотки от полюсного наконечника и ярма ротора: для машин кВт м; для машин кВт м (большие значения принимают для крупных машин).

По сечению определяют возможные размеры широкой части провода, м:

. (10.115)

Далее по табл. П3.6 выбирают близкие к найденным размеры стандартной прямоугольной меди и , затем проверяют размещение обмотки на полюсе. Если обмотка не размещается на полюсе, то следует или несколько изменить размеры проводника, или изменить высоту полюса. После того как определились размеры проводника обмотки возбуждения, необходимо проверить расстояние между катушками соседних полюсов (расстояние на рис. 10.31 и 10.32):

. (10.116)

Это расстояние должно быть не менее 7 мм.

Для проверки нагрева обмотки возбуждения уточняют плотность тока

(10.117)

и определяют превышение температуры, ⁰С, по нижеприведенным формулам.

Для многорядных обмоток

, (10.118)

где — двусторонняя изоляция проводников, м; — число слоев в наиболее широкой части катушки; — периметр боковой части катушки, м ( на рис. 10.32); — окружная скорость вращения ротора, м/с.

Для однорядных катушек

. (10.119)

Согласно ГОСТ 183—74 допустимое превышение температуры для многорядных обмоток равно 80⁰ С при изоляции класса нагревостойкости B и 100⁰ С при изоляции класса нагревостойкости F. Для однорядных обмоток с оголенными поверхностями допустимые превышения температуры соответственно равны 90 и 110⁰ С.

При расчете машины допустимое превышение температуры следует принимать на 10…15⁰ С меньше по сравнению с рекомендованной ГОСТ.

Если превышение температуры получится больше или, наоборот, много меньше допустимого, то необходимо произвести пересчет обмотки возбуждения, что может потребоваться и в том случае, если расстояние будет мало.

При пересчете можно попытаться изменить значения некоторых из рекомендуемых ниже величин: плотности тока в обмотках, соотношения между сторонами прямоугольного проводника, высоты и в небольших пределах (3…6%) ширины полюсного сердечника, сечения проводника за счет изменения напряжения, подводимого к обмотке возбуждения, воздушного зазора.

После того как окончательно установлены размеры обмотки возбуждения, уточняют размеры полюса, среднюю длину витка по (10.108)—(10.110) и ток возбуждения .

Определяют сопротивление обмотки возбуждения:

. (10.120)

Значение см. в табл. 5.1.

Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при номинальной нагрузке и температуре 130⁰ С (или 120⁰ С для многорядных обмоток)

. (10.121)

Коэффициент запаса возбуждения (находится в пределах 1,1—1,2)

, (10.122)

где — номинальное напряжение ТВУ.