Jak je indikována vzduchová mezera?

Vzduchové mezery mezi statorem a rotorem generátoru v diametrálně opačných bodech by se od sebe neměly lišit o více než ±5 % průměrné hodnoty rovnající se jejich polovičnímu součtu u turbogenerátorů o výkonu 150 MW a vyšším s přímým chlazením vodičů; ±10 % – pro ostatní turbogenerátory a synchronní kompenzátory; ±20 % – pro generátory vodíku, pokud pokyny výrobce nestanoví přísnější normy.

Vzduchové mezery mezi póly a kotvou budiče v diametrálně opačných bodech by se od sebe neměly lišit o více než ±5 % průměrné hodnoty pro budiče turbogenerátorů o výkonu 300 MW; ±10% – pro budiče jiných generátorů, pokud návod nestanoví jiné normy.

Vzduchová mezera nově zaváděných strojů s vyčnívajícími póly (generátory a budiče) je měřena pod všemi póly.

Při uvádění do provozu a generálních opravách vícepólových generátorů je nutné určit tvar vrtání statoru měřením mezer pod stejným pólem, otáčení rotoru pokaždé dělením pólů za současného určení tvaru rotoru – měření mezery u stejný bod statoru při otáčkách. Výsledky měření jsou porovnány s údaji z předchozích testů. Pokud se odchylují o více než 20 %, provádějí se opatření podle pokynů výrobce stroje.

3.9 Stanovení charakteristik generátoru

3.9.1 P, k. Odstranění charakteristiky třífázového zkratu (zkrat)

Odchylka zkratové charakteristiky odebrané při zkoušení od původní charakteristiky musí být v rámci dovolených chyb měření.

Pokud odchylka měřené charakteristiky překročí meze určené přípustnou chybou měření a charakteristika se nachází pod původní, indikuje to přítomnost závitových zkratů ve vinutí rotoru.

Při přejímacích zkouškách nesmí být odstraněna zkratová charakteristika samotného generátoru, pracujícího v bloku s transformátorem, pokud byla odstraněna u výrobce a existuje odpovídající zkušební protokol.

U generátoru pracujícího v bloku s transformátorem je po instalaci a při každé větší opravě nutné změřit zkratovou charakteristiku celého bloku (s instalací zkratu za transformátor).

Pro srovnání s továrním lze charakteristiku generátoru získat přepočtem dat zkratové charakteristiky bloku podle GOST 10169-77.

Charakteristiky samotného generátoru jsou převzaty pro stroje pracující na sběrnicích generátorového napětí po instalaci a po každé generální opravě a pro generátory pracující v jednotce s transformátorem – po opravě se změnou vinutí statoru nebo rotoru.

U synchronních kompenzátorů, které nemají urychlovací elektromotor, se charakteristika třífázového zkratu snímá při doběhu a pouze při zkoušení po montáži (pokud charakteristika nebyla převzata u výrobce), jakož i po generální oprava se změnou vinutí rotoru.

3.9.2 P, c. Odstranění charakteristiky volnoběhu (XX)

Charakteristika se bere s klesajícím budicím proudem, počínaje nejvyšším proudem odpovídajícím napětí 1,3 jmenovitému pro turbogenerátory a synchronní kompenzátory a 1,5 jmenovitému pro hydrogenerátory. Je povoleno přebírat charakteristiky turbogenerátorů a hydrogenerátorů XX, počínaje jmenovitým budicím proudem při snížené rychlosti generátoru, za předpokladu, že napětí na vinutí statoru není větší než 1,3 jmenovitého. U synchronních kompenzátorů je dovoleno brát charakteristiku XX během doběhu. U generátorů pracujících v bloku s transformátory je odstraněna bloková charakteristika XX a generátor je buzen na jmenovité napětí 1,15 (omezeno transformátory).

Při uvádění jednotky do provozu nesmí být odstraněna charakteristika XX samotného generátoru (odpojeného od transformátoru), pokud byla odstraněna u výrobce a existují příslušné protokoly. Pokud v elektrárnách takové protokoly neexistují, je nutné vzít charakteristiky generátoru XX.

V provozu je charakteristika XX samotného generátoru, pracujícího v bloku s transformátorem, odstraněna po generální opravě s výměnou vinutí statoru nebo rotoru.

Po stanovení charakteristiky generátoru XX a úplném odstranění buzení se doporučuje změřit zbytkové napětí a zkontrolovat symetrii lineárních napětí přímo na svorkách vinutí statoru.

Odchylky hodnot měřené charakteristiky XX od originálu a rozdíly v hodnotách lineárních napětí musí být v mezích přesnosti měření.

Ve vzduchové mezeře elektrického stroje není indukce konstantní. U rozloženého vinutí se mění po křivce blízké sinusoidě (obr. 4.2, a) a u soustředěných vinutí má tvar blížící se obdélníku (obr. 4.2, 6). Hodnota toku při dělení pólů

B_δx dx (4.3)

kde l_δ — odhadovaná délka magnetického obvodu; V_δх — indukce v mezeře v bodě x.

Při praktických výpočtech elektrických strojů je integrace nepohodlná, zejména proto, že je obtížné získat přesné analytické vyjádření pro distribuci indukce podél pólového dělícího oblouku. Proto je zaveden koncept vypočteného pólového oblouku b_δ, během kterého se předpokládá, že indukce je konstantní. b hodnota_δ se zjistí z podmínky rovnosti toků ve vzduchové mezeře na jednotku délky magnetického obvodu:

B_δx dx (4.4)

kde v_δ — maximální hodnota indukce ve vzduchové mezeře.

Hodnota b_δ je definován jako součást pólového rozdělení stroje:

b_δ = α_δ τ (4.5)

kde α_δ — koeficient překrytí pólů; jeho význam, jak vyplývá z definice b_δ , závisí na tvaru křivky pole ve vzduchové mezeře.

Rýže. 4.2. Indukční rozvod ve vzduchové mezeře u sloupu

rozdělení elektrického stroje: a – s rozloženým vinutím;

b – se koncentrovaným vinutím (s výraznými póly)

Se sinusovým rozložením indukce po délce pólového rozdělení strojů s nevyčnívajícími póly

α_δ = 2/π ≈ 0,64. (4.6)

Když jsou zuby saturovány, křivka pole se zplošťuje a hodnota α_δ zvyšuje. U středně sycených strojů je hodnota α_δ leží v rozmezí 0,7 – 0,74, ale při vysokých saturacích může přesáhnout 0,8.

U strojů s vyčnívajícími póly závisí tvar křivky pole na konfiguraci, velikosti a typu pólových nástavců, proto návrhová délka pólového oblouku b_δ určuje se v závislosti na rozměrových vztazích pólových nástavců a mezery. Výpočtové metody b_δ pro stroje s vyčnívajícími póly jsou uvedeny v kapitolách knihy, které pokrývají konstrukci strojů těchto typů.

Obrázek pole ve vzduchové mezeře v axiální rovině (obr. 4.3) ukazuje, že indukce po délce mezery je také nestejná. Proti ventilačním kanálům to bude o něco méně než v oblastech ležících proti jádrovým paketům. Kromě toho je část čar magnetického toku uzavřena přes koncové plochy jádra. Protože výpočty používají konstantní hodnotu B_δ, pak pro správné určení toku mezerou je zaveden koncept odhadované délky magnetického obvodu l_δ, při určování, který zohledňuje nerovnoměrné rozložení B_δ podél mezery. Odhadovanou délku lze zjistit analytickým řešením, grafickou konstrukcí založenou na vzoru pole nebo podobně jako v definici b_δ, tedy ze stavu

B_δz dz (4.7)

určení rovnosti ploch obdélníku délky l_δ a výška B_δ a oblast křivočarého obrazce ohraničená skutečnou křivkou rozložení indukce podél mezery (viz obr. 4.3).

Studie ukázaly, že podíl toku pólového dělení, jehož čáry jsou uzavřeny přes koncové plochy jádra, závisí hlavně na vzduchové mezeře. U strojů s malou mezerou, například u asynchronních motorů, je tato část průtoku nevýznamná a ve výpočtech se nebere v úvahu. U strojů s velkými mezerami se nárůst vypočtené délky vzduchové mezery oproti skutečné díky této části proudění považuje za rovný 2δ.

Rýže. 4.3. Rozdělení indukce na Obr. 4.4. Pro výpočet koeficientu

air gap electric air gap machine

po celé délce magnetického obvodu

Vliv poklesů indukční křivky nad radiální ventilací

kanálů, se bere v úvahu při stanovení l_δ následujícím způsobem. Skutečná šířka

radiální kanály b_k je nahrazeno vypočteným b’_k, která závisí na vztahu b_k/ δ.

Odhadovaná délka magnetického obvodu v obecném případě je tedy určena vzorcem

l_δ = l₁ – n_k b“_k + 2 (4.8)

kde l₁ – konstrukční délka magnetického obvodu; n_k a b’_k – počet a odhadovaná šířka radiálních ventilačních kanálů.

Pokud jsou kanály pouze na statoru (nebo pouze na rotoru)

S kanály na statoru a na rotoru

Radiální ventilační potrubí se obvykle vyrábí o šířce b_k = 10 mm. U strojů s malou vzduchovou mezerou (δ k) je konstrukční šířka kanálu b’_k ≈ b_k.

U strojů s velkou vzduchovou mezerou (δ >> b_k) návrhová šířka kanálu b’_k ≈ 0.

S přihlédnutím k uvažovaným vlastnostem distribuce indukce ve vzduchové mezeře elektrického stroje je vypočtená plocha dělení pólů

S_δ = a_δ τ l_δ (4.11)

Poté indukce v mezeře

Magnetomotorická síla vzduchové mezery mezi hladkými povrchy

U většiny strojů nejsou povrchy statoru a rotoru, které omezují vzduchovou mezeru, hladké, ale mají různé nerovnosti: drážky, vybrání pro umístění pásů atd. Magnetický odpor úseků takové mezery v průřezu stroj je jiný, proto je rozložení indukce po ploše vzduchové mezery nerovnoměrné. K největším nerovnostem dochází v důsledku přítomnosti zubů na statoru a rotoru. Nad korunkami zubů se magnetické čáry zhušťují a nad štěrbinami drážek hustota čar klesá (obr. 4.4). V indukční křivce ve vzduchové mezeře se objevují poklesy. Magnetický odpor a magnetické napětí vzduchové mezery roste s nerovnoměrnou indukcí.

Zvýšení magnetického napětí je zohledněno zavedením koeficientu vzduchové mezery (Carterův koeficient) k_δ. Tento koeficient, získaný výpočtem polí v mezerách s různými poměry šířky zubů a drážek, ukazuje, jak moc se magnetické napětí mezery zvyšuje s ozubeným povrchem statoru nebo rotoru ve srovnání s magnetickým napětím mezery mezi hladkými povrchy.

Můžete také použít koncept designové vzduchové mezery

δ’ = δ k_δ (4.13 a)

tj. stejnoměrná vzduchová mezera, která má magnetickou vodivost rovnou magnetické vodivosti skutečné vzduchové mezery. S přihlédnutím k_δ MMF mezery

Je-li jeden povrch mezery hladký a druhý vroubkovaný, pak k_δ je určeno poměrně přesně vzorcem

k_δ = tz / (tz – γ_δ), (4.15)

nebo podle vzorce

Označení veličin obsažených ve vzorcích jsou zřejmá z Obr. 4.4.

Nejpoužívanější je vzorec (4.15). Vzorec (4.16) se používá hlavně s otevřenými drážkami.

Koeficienty vzduchové mezery se počítají zvlášť pro stator a rotor. V prvním případě se předpokládá, že povrch statoru je ozubený a rotor hladký, ve druhém případě je tomu naopak: povrch rotoru je ozubený a stator hladký.

Hodnoty t se dosadí do výpočtových vzorců (4.14) – (4.16)_z a b_ш, charakterizující zuby, jejichž vliv je zohledněn koeficienty k₁ a k₂. Takže pro stroj, který má zuby na statoru i rotoru, vypočítejte:

kde t_z1, b_w1 a t_z2 a b_w2 – rozdělení zubů a šířka štěrbin statorových a rotorových drážek.

Pomocí podobných vzorců jsou nalezeny další dílčí koeficienty vzduchové mezery k₃K₄. zohlednění vlivu dalších nepravidelností vzduchové mezery, např. drážek pro umístění pásků na armaturách stejnosměrných strojů.

Výsledný koeficient vzduchové mezery se rovná součinu všech dílčích koeficientů vypočtených pro stator a rotor:

k_δ = k₁ k₂ k₃. (4.19)

Tedy MMF vzduchové mezery elektrického stroje F_δ, A, je určeno vzorcem

kde k_δ — koeficient vzduchové mezery; V_δ — indukce ve vzduchové mezeře, T:

В_δ = Ф/ ( a_δ τ l_δ ),

α_δ — koeficient překrytí pólů; l_δ — odhadovaná délka magnetického obvodu [6].