проектирование ТГ

89

Рис. 23. К определению размера лобовой части обмотки возбуждения

(размеры lk и bk конструктивные)

Таблица 23

К определению размеров (м) лобовой части обмотки возбуждения (рис. 23)

D2	C2	C2′	RВ	d
0,5	0,045	0,010	0,025	0,010
0,5–0,7	0,05	0,012	0,030	0,015
0,7–0,8	0,06	0,015	0,035	0,020
0,8–0,9	0,08	0,020	0,035	0,025
0,9–1,1	0,10	0,025	0,035	0,030

Размеры сечения проводника обмотки возбуждения a2 х b2 при косвенном охлаждении выбирают по табл. 12. При этом площадь сечения эффективного про-

водника s2 должна быть близка к s′2, определенной по формуле (171), а размер b2

выбран ранее при расчете ширины паза b2П по формуле (91). Таким образом, по табл. 12 выбирают высоту элементарного проводника а2Э. Если в табл. 12 провод-

ники с шириной b2 имеют меньшую площадь поперечного сечения, чем опреде-

ленная по формуле (171) площадь s′2, то следует взять два элементарных провод-

ника. При этом площадь каждого элементарного проводника
s2Э≈ s′2/2.	(179)

90

		Рис. 24. Обмотка возбуждения турбогенератора Т2-25-2
а –	разрез паза (1 –	клин; 2 – полоса стальная; 3 – миканит;	4, 8 – прокладки миканитовые;
5 –	микалента; 6 –	проводник; 7 – гильза изоляционная);	б – крепление лобовых частей
(1 –	бандажное кольцо; 2 – центрирующее кольцо; 3 – катушки обмотки; 4 – седла; 5 – клинья и

распорки)

Размеры сечения каждого элементарного проводника a2Э×b2Э, причем b2Э=b2. Оба

элементарных проводника включены параллельно и образуют один эффективный,

высота которого

a2=2× a2Э

(180)

91
и площадь сечения
s2= 2×s2Э .	(181)
Число эффективных проводников по высоте паза ротора (предварительно)
u¢П2=h21/(а2+dИВ),	(182)
где dИВ – толщина витковой изоляции (находят по табл. 13).

Определенное предварительно по формуле (182) u¢П2 округляют до целого числа uП2.

Рис. 25. Разрез паза турбогенератора ТВ2-100-2

(1 – клин; 2 – стальная полоса;

3, 4, 7 – прокладки миканитовые;

5 – проводник;

6 – гильза изоляционная)

Уточняют высоту паза ротора с учетом

размеров изоляции, приведенных в табл. 13:

hП2= uП2×а2+( uП2 – 1)×dИВ+SdП+hИ+hКЛ2. (183)

Если размер hП2, определенный по формуле

(183), значительно отличается от выбранного предварительно по формуле (88), то можно вы-

брать другое напряжение U2Н и другой размер a2

по табл. 12. В некоторых случаях достаточно округлить uП2 в меньшую сторону. После этого следует еще раз уточнить глубину паза hП2, оп-

ределить ширину зубца ротора в его основании

b¢Z2 и проверить выполнение условий (93) и

(94). Если окончательная высота паза ротора меньше предварительной, а ширина паза оста-

лась неизменной, то проверка допустимой ши-

рины зубца ротора в его основании не делается.

Следует уточнить размеры h21 и h22: h21= uП2×а2+( uП2 – 1)×dИВ ,

h22=hИ+hКЛ2 . (184)

Паз ротора с косвенным водородным охлаждением показан на рис. 25.

92
Число витков обмотки возбуждения на один полюс
w2=Z2× uП2/4.	(185)
Номинальный ток возбуждения при номинальной нагрузке
I2H =F2H/w2.	(186)
Ток возбуждения при холостом ходе
I20=F20/w2.	(187)

При косвенном охлаждении проводники обмотки возбуждения сплошные и

площадь поперечного сечения проводника равна площади поперечного сечения меди проводника.

Плотность тока в проводниках обмотки возбуждения при косвенном охлаж-

дении
D2=I2H/ sМ2,	(188)

где sМ2= s2, определенная по формуле (181) или по табл. 12.

Плотность тока, определенная по формуле (188), не должна превышать ре-

комендуемую по (167).

Электрическое сопротивление обмотки возбуждения постоянному току при

температуре 15 °С
r	= ρ М		2 × lВ2 × w2	×10−6 .	(189)
2(15)		(15)	sМ 2

При косвенном охлаждении обмотки ротора для изоляции класса нагрево-

стойкости В рабочей температурой считают 130 °С, а электрическое сопротивле-

ние определяют при температурах 75°С и 130 °С:

r2(75)=1,24× r2(15),

r2(130)=1,46× r2(15).

(190)

Номинальное напряжение обмотки возбуждения

U2Н=I2Н× r2(θ). (191)

Номинальное напряжение на контактных кольцах ротора и возбудителе прини-

мают на 2–3 В больше, чем на обмотке возбуждения:

93
U2НВ= U2Н+(2÷3).	(192)
Номинальная мощность возбуждения
Р2Н=U2НВ ×I2Н.	(193)

Непосредственное водородное охлаждение обмотки возбуждения по

принципу многоструйной самовентиляции. При многоструйной самовентиля-

ции в пазовой части витков обмотки возбуждения делают вырезы (рис. 26). Выре-

зы имеют глубину a, ширину b и шаг tВК. Они расположены так, что на боковых сторонах катушки образуются наклонные каналы (рис. 27).

При движении охлаждающий газ снимает теплоту с проводников обмотки и нагретым выбрасывается в зазор через отверстия в пазовых клиньях.

Далее рассмотрена многоструйная секционная схема, в которой длина рото-

ра разбивается на несколько отсеков. Число отсеков обычно нечетное, и в нечет-

ных отсеках, считая по порядку с любого края ротора, газ поступает из паза в за-

зор (выпускные отсеки), а в четных отсеках (заборный) газ забирается из зазора в паз. Число выпускных отсеков на единицу больше, чем заборных.

Для машин типа ТВФ или ТВВ с многоструйной самовентиляцией ротора длина отсека

l0=0,4÷0,6 м.

Если длины отсеков одинаковые, то предварительно число отсеков

п′0= l2 /(0,4÷0,6). (194)

Принятое число отсеков округляют до ближайшего целого нечетного числа.

При одинаковой длине всех отсеков

п0= п′0 .
При этом длина отсека
l0=l2/ п′0.	(195)

В машинах типа ТВФ и ТВВ мощностью до 320 МВт крайние (выпускные)

отсеки делают в два раза длиннее средних. Поэтому

п0= п′0 –2,

94

причем число выпускных отсеков на единицу больше, чем заборных:

п0В= п0З +1.

Длину средних отсеков определяют по формуле (195). Длина крайних отсеков

(при РН< 320 МВт)

lО.КР.=2×l0.

Число каналов с одной стороны проводника, приходящихся на длину сред-

него отсека,

пК =7¸8.
Расстояние между осями вентиляционных каналов (шаг)
tВК= п0= l0/ пК .	(196)

Рис. 26. К определению эффективной площади сечения проводника обмотки возбуждения в па-

зовой части при многоструйной самовентиляции ротора

95
Вентиляционные каналы (рис. 26) имеют следующие размеры:
а = 5 ÷ 6 мм; b = 16 мм.
Длина вентиляционного канала на одной боковой стороне катушки
h =				.
	(0,5 × l0 )2 + h212				(197)
Длина выреза на поверхности проводника со стороны клина
b! = b ×		h	.		(198)
		h21

Рис. 27. Схема самовентиляции обмотки ротора с наклонными каналами

Из-за вырезов в меди вентиляционных каналов на боковой поверхности проводника его активная площадь сечения по длине будет переменной. Для опре-

деления эквивалентной площади сечения по табл. 12 находят площадь сечения сплошного проводника s2, а затем площади сечений проводника по линиям А– А и В– В (рис. 26):

sМ2A=a2×(b2 –a) , sМ2В=a2×(b2 –2a) .

(200)

96

Рассчитывают коэффициент приведения площади сечения проводника об-

мотки возбуждения в пазовой части в активной площади (с учетом вырезов):

k П =

1

.

(201)

2 × b

s2

2 ×b

s

2

2

-

×

+

-1

×

tBK sм2 A

tBK

sм2 В

Обычно kП= 0,75÷0,8.

Эквивалентная площадь поперечного сечения меди эффективного провод-

ника в пазовой части ротора с учетом вырезов

sМ2П= s2×kП. (202)

Лобовые части обмотки возбуждения имеют независимое от пазовой части охлаждение. Газ проходит через внутрипроводниковый канал, образованный сло-

жением двух элементарных проводников, сечение которых имеет П– образную форму. Вместе они образуют один эффективный проводник с внутренним кана-

лом, сечение которого показано на рис. 28.

		Размеры сплошного эф-
		фективного проводника a2, b2,
		s2 в пазовой части ротора из-
		вестны. Размеры каждого эле-
		ментарного проводника в лобо-
		вой части
		b2Э = b2, a¢2Э = a2/2, (203)
	Рис. 28. Сечение эффективного проводника	причем размер a¢2Э округляется
	обмотки возбуждения, образованного из двух	до ближайшего размера a2Э по
	элементарных проводников П-образной формы
		табл. 12 и там же находят

расчетную площадь поперечного сечения сплошного элементарного проводника s2Э. Окончательные размеры сплошного эффективного проводника в лобовой чаc-

ти

97
a2= 2a2Э,
b2=b2Э,
s2= 2s2Э.	(204)

Эффективный проводник в пазовой части ротора состоит из двух элемен-

тарных проводников, эти же проводники берут и для лобовой части.

Площадь поперечного сечения меди полого эффективного проводника в ло-

бовой части sМ2Л определяют как разность площадей сечений сплошного эффек-

тивного проводника s2 и внутрипроводникового канала sК2:
sМ2Л = s2 –			sК2.		(205)
Выбирают размеры вентиляционного канала bK=13¸14 мм, RK=3¸4,5мм.
Площадь поперечного сечения канала (рис. 28)
sК2 =(bK – 2×RK)×2× RK +p× RK2 .					(206)
Отношение площади поперечного сечения вентиляционного канала к пло-
щади сечения меди витка обычно находится в пределах
sК2/sМ2Л = 0,2 ¸ 0,4.					(207)
Площадь поперечного сечения меди полого проводника в лобовой части ро-
тора также можно определить по формуле
sМ 2 Л =		s	2	.	(208)
		+ sK 2	sM 2 Л
1

Паз ротора с непосредственным водородным охлаждением обмотки возбу-

ждения показан на рис. 29.

Плотность тока в пазовой части обмотки ротора при номинальном возбуж-

дении
D2П=I2H/ sМ2П	(209)

не должна превосходить рекомендуемую по (168).

98

Рис. 29. Разрез паза турбогенератора ТВВ-200-2

(1 – клин; 2, 4, 6 – прокладки стеклотекстоли-

товые; 3 – гильза из стеклополотна; 5 – проводник; 7 – прокладка специальная)

Плотность тока в лобовой части обмотки ротора при номинальном воз-

буждении

D2Л=I2H/ sМ2Л

(210)

может быть допущена на 10–12% боль-

ше рекомендуемой.

Сопротивление обмотки возбуж-

дения при непосредственном водород-

ном охлаждении определяют при 15 °С

и при расчетных температурах 75 и 120 °С:

r2(15) = 4 × ρ М (15) × w2		l	2			l	Л 2
					+				, (211)
	×
	sм2 П					sм2 Л
r2(75)=1,24× r2(15),									(212)
r2(120)=1,42× r2(15).									(213)

Номинальное напряжение обмотки воз-

буждения при 120 °С U2Н, напряжение на контактных кольцах ротора U2НВ,

номинальную мощность возбуждения

Р2Н определяют по формулам (191) – (193).

Расчет обмотки возбуждения в случае непосредственного водородного

охлаждения обмотки ротора по принципу принудительной аксиальной вентиля-

ции и при непосредственном внутри-проводниковом водяном охлаждении описа-

ны в [1]. Там же описаны особенности расчета при трапецеидальном пазе ротора.