Статор электрической машины переменного тока

Статор электрической машины переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

È9) 01), СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

- цд H 02 К 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3321626/24-07 (22) 20,07.81 (46) 23.04.83. Бюл. ) 15 (72) Г.Г. Счастливый, А.И. Титко, И.Я; Черемисов, Г.П. Езовит и

В.С. Кильдишев

-(71) Институт электродинамики AH Украинской ССР (53) 62 1.313.322(088.8) (56) 1. Станиславский Л.Я.; Чегиринский A.À. Генератор мощности

500 тыс. кВт Харьковского завода лЭлектротнжман". - "Энергетик", N 9, 1966, с. 15-18. (54)(57) I. CTATOP ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ RA-ШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий шихтованный магнитопровод с обмоткой, нажимные фланцы и стягивающие их элементы, прикрепленные поперечными реб" рами жесткости к корпусу, и нажимные пальцы, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности при переменных графиках нагрузки, на поверхностях стяжных элементов раз" мещен слой теплоизоляции.

2. Статор по и. 1, о ò л и ч а юшийся тем, что слой теплоизоляции размещен на поверхностях стяжных элементов от их торцов до крайнего ребра жесткости.

3. Статор по и. 1, о т л и ч а юц и и с я тем, что слой теплоизоляции размещен на поверхностях стяжных. Q элементов по всей их длине.

1014094

Изобретение относится к электрическим машинам переменного тока, в частности к мощным турбогенераторам, работающим при переменных графиках нагрузки и частых пусках и остановах.

К основным проблемам, возникающим при переменных графиках нагрузки и частых пусках и остановах турбогенераторов, принадлежащит устранение . взаимных перемещений друг относительно друга элементов крепления статора (нажимные пальцы и фланцы, стяжные болты, листы железа магнитопровоюа статора) и обмотки статора.

8заимные перемещения уменьшают надежность работы машины и их ресурс вследствие ослабления гаек стяжных болтов и распушовки листов железа статора, отламывания листов в зубцо" вой зоне крайних пакетов.

Известен статор электрической машины переменного тока, содержащий шихтованный магнитопровод, нажимные фланцы и стягивающие их болты, укрепленные ребрами жесткости к корпусу, обмотку и нажимные пальцы fl).

Эта конструкция имеет .следующий недостаток. При пусКах, остановах и изменении нагрузки возникает неустановившийся нагрев элементов крепле" ния статора и его магнитопровода и вследствие температурного расширения удлинение указанных элементов.

Так как постоянные нагрева железа магнитопровода статора, фланца и стяжных болтов различны, то при нагреве машины температура стяжных болтов устанавливается относительно быстрее, чем температура железа магнитопровода и фланца, что приводит в процессе нагрева к ослаблению гаек стяжных болтов, к распушовке пакетов магнитопровода и увеличению контактных потерь и нагрева в контакте гайка болтов - фланец. При охлаждении машины сокращение длины стяжных болтов происходит быстрее, чем сокращение длины магнитопровода и фланца, а это приводит к увеличению механических напряжений в болтах и, в особенности, в местах минимального сечения в области резьбы с гайкой. Появляется остаточные деформации и ослабление затяжки болтов, а нередко .про" исходит поломка стяжных болтов в местах резьбы с гайкой..

Цель изобретения - повышение. на" дежности работы электрических машин переменного тока при переменных графиках нагрузки и частых пусках и остановах путем согласования постоянных времени нагрева и температуры стяжных болтов и магнитопровода.

Поставленная цель достигается тем, что в статоре электрической машины переменного тока, содержащем шихто1О ванный магнитопрод с обмоткой, нажим" ные фланцы и стягивающие их элементы, которые крепятся поперечными ребрами жесткости к корпусу, и нажимные пальцы, на поверхностях стяжных элементов размещен слой теплоизоляции.

Причем слой теплоизоляции может быть размещен на поверхностях стяж- . ных элементов от их торцов до крайнего ребра жесткости.

Кроме того слой теплоизоляции размещен на поверхностях стяжных элементов по всей их длине.

На фиг. 1 показана торцовая часть статора электрической машины переменного тока, продольный разрез; на 5 фиг. 2 - разрез А-А на фиr. 1.

Статор электрической машины содержит обмотку 1, шихтоввнный магнитопровод 2, нажимные фланцы 3 и стягивающие их болты 4, которые крепятся

ЗО ребрами жесткости 5 к корпусу 6 (фиг. 1). Для обеспечения жесткости конструкции магнитопровода 2 .между

его крайним пакетом и фланцем 3 расположены нажимные пальцы 7. Листы.же-„

З5 леза шихтованного магнитопровода 2 посредством нажимных фланцев 3 и пальцев 7 стягиваются болтами 4 и гайками 8 в единое целое. На поверх-. ности стяжных болтов 4, которая не

40 контактирует с листами железа магнитопровода 2 и ребрами жесткости 5, размещен слой теплоизоляции 9 (фиг. 2). Для электрических машин, в которых нагрев стяжных болтов 4 в

45 области активной части машины до крайнего ребра жесткости 10 (фиг, 1) незначителен и удленение болтов происходит за счет температурного расши" рения в концевой зоне, слой теплоизо" ляции 9 на поверхности болтов размещен от их торцов до ребра жесткости t0. Толщина.h слоя теплоизоляции 9 выбирается на основе проектировочного расчета из условия согласования постоянных времени нагрева и самих температур болтов 4 и магнитопровода.2. Например, толщина h определяется из уравнения, которое выражает условие согласования постоянных вре"

З " 1014 мени нагрева болтов 4 и магнитопровоДа 2

4: 3. су, > ч т„„

4(5) где Т> - постоянная времени нагрева магнитопровода статора, с;

V - объем болта, м ;

dS." элемент поверхности болта, на которой размещен слой .теплоизоляции, м ;

aL(S) - коэффициент теплоотдачи с, поверхности теплоизоляции, Вт/„Я- г„д, . И

A " коэффициент теплопроводнос-. ти теплоизоляции, Вт/м град;

C — удельная теплоемкость материала болта, ВТ с/кг град;

- удельный вес материала бол" та, кг/м .

При работе машин в нагрузочных режимах за счет.-выделения потерь на вихревые токи в стяжных болтах 4, магнитопроводе 2 и фланцах 3 происхо">> дит нагрев укаэанных элементов. В процессе. нагрева машины (при набросе нагрузки) и в процессе ее охлаждения (при сбросе нагрузки) вследствие неодинак вых постоянных нагрева 30 болты 4, магнитопровод 2 и фланцы 3 в известном статоре будут иметь различные приращения во времени удлинений либо сокращений, что приводит либо к ослаблению гаек 8, распушовке листов магнитопровода 2 и увеличению контактных потерь и нагрева в области контакта гайка - фланец (при нагреве машин), либо к опасным повы" шенным механическим напряжениям в ",В местах резьбы болтов 4 (при,охлажде.нии машины). При наличии иэоляционно" го слояу9 будет достигнуто согласование (приближенное равенство) постоянных нагрева болтов 4, магнитопровода

43

2 и их температур и тем самым согласуются приращения во времени их уд" линении либо сокращении. Последнее" выгодно отличает предлагаемую конструкцию от известной.

1"ехнико-экономический эффект достигается за счет увеличения ресурса электрических машин переменного то ка, повышения их надежности работы при переменных графиках нагрузки и частых пусках и остановах вследст- . вие уменьшения взаимных перемещений магнитопровода статора и стяжных

09" 4 болтов в процессе нагрева и охлаждения машин.

Покажем это на примере турбогенератора типа ТГВ"300 с аксиальной сис" темой охлаждения. Усредненное значение перегрева магнитопровода 2 статора и стяжных болтов 4 в номиналь" ном режиме по дайным натурных испыта" ний равно 45 град. Величина усилий прессовки.листов железа статора, рас" считанная по заводским методикам, составляет 900 т. Предельно возможная сила затяга, определяемая поусловию прочности стяжных болтов в сечении их резьбы, равна 1800 т.

Максимально допустимая осевая сила затяга болтов по допускаемому напря" жению относительно предела текучести .матерИала составляет 1300 т. Вследствие неодинаковых постоянных времени нагрева магнитопровода и стяжных болтов при изменении режима работы, пусках и остановах даже при одинако" вом усредненном их нагреве возникает дополнйтельная упругая реакция Т ..

Рассмотрим процесс нагрева генератора мощностью 300 МВт при его пуске- до номинального, режима. В исходном температурном состоянии усилие затяга болтов равно 900 т, Через 8,5 мин, когда наблюдаются .максимальные взаим" ные перемещения вследствие различных величин постоянных нагрева, дополни.тельная реакция Т = 300 т. При нагреве эта реакция со знаком минус и суммарное усилие затяга болтов будет равно 600 т, т.е. в полтора раза меньше необходимого. При останове машины от номинального режима в процессе остывания усилие затяга болтов равно 1200 т., т.е. близко к макси- мально допустимой осевой силе. При этом следует учесть, что усилия неравномерно,по окружности воздействует на болты установленных на электростанциях турбогенератороа. Верхние болты выдерживают большие нагрузки, чем нижние. Поэтому на. верхние болты с учетом дополнительной упругой реакции Tg действуют силы; величина. которых находится в окрестности предельно возможных. Результаты натурных экспериментов подтверждают сказанное. При остывании машин в верхних болтах наблюдались повышенные механические напряжения, Кроме того, необходимо отметить, что турбогенератор работает и в режимах, A-A.Составитель Ф. Подольская

Техред Т.Иаточка Корректор Л. Бокшан

Редактор В. Лазаренко

Заказ 035 5 ираж Ь 5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб, . 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 5 1 когда разность температур болтов и магнитопровода выше, чем в номинальном режиме, например при tloBbllllGHHQH напряжении,статора. Поэтому при ремонте машин наблюдается ослабление гаек в результате пластических дефор маций, а нередко и отламывание болтов вместе с гайкой. Уменьшение усилий затяга болтов при нагреве приводит"к частичной распрессовке и. связанными с ней последствиям, которые снижают эксплуатационную надежность машин. Для турбогенераторов с ра" . диальной системой охлаждения с подачей холодного газа через зазор машины указанные явления усилятся, так как температура газа в области болтов выше, чем в середийе магнитопро014094 . 6 вода. Применение предлагаемой конструкции при согласовании постоянных времени и их температур в зависимости от системы охлаждения дает воз5 можность довести .практически до нуля допопнительную упругую реакцию Т при переменных графиках нагрузок.

Это увеличит эксплуатационную надежность, межремонтный период и ресурс 0 турбогенераторов. Экономический эф- фект только за счет увеличения межремонтного периода с уменьшением одного ремонта за весь срок эксплуатации турбогенераторов мощ ностью 200 МВт составляет для одной Бурштынской ГРЭС, где установлены 12 генераторов, около

150 тыс. руб.