Файл: Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока.pdf

где /■— коэффициент трения пары меди по стали, ран­ ный 0,2;

b1 — расстояние от оси стержня до опорной поверхности зуба, см.

Нагретый сегмент отгибает стержни в тангенциаль­ ном направлении. От теплового расширения сегмента наибольший прогиб, а следовательно, и напряжение бу­ дут иметь крайние стержни демпферной обмотки:

коэффициент литейного расширения материала сег­ мента (медь— 16,5• 106, латунь — 20-10° °С-1); t — пре­ вышение температуры сегмента, °С; L — расстояние от оси полюса до крайнего стержня, см.

Суммарные напряжения изгиба в сечениях АА и ББ крайнего стержня

чБ= V + 0,5,,)* + V кгс/см3.

Расположение стержней по дуге несколько снижает в них суммарное напряжение изгиба. Допускаемое сум­ марное напряжение в стержнях из меди 500 кгс/см2, из латуни 1000 кгс/см2.

11-9. ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ РОТОРА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

а) Распорки

Всинхронных двигателях, если напряжение в ка­ тушке полюса на изгиб превосходит допускаемое (для меди 500 кгс/см2), необходимо в междуполюсные окна соседних полюсов устанавливать распорки из немагнит­ ного материала, которые будут воспринимать усилия от тангенциальной составляющей центробежной нагрузки, создаваемой катушками. Распорки изготовляются из прочного кованого алюминиевого сплава или из литой бронзы. Распорки из кованого, термически обработан­ ного алюминиевого сплава выполняются цельными и

130

прикрепляются к остову ротора болтами (рис. 11-10). Для уменьшения перекрытия поверхности катушек и обеспечения максимального прохода охлаждающего воз­ духа в междукатушечное пространство соседних полю­ сов распорки изготовляются меньшей высоты, чем ка­ тушка. Распорка устанавливается между катушками на изоляционных прокладках из теплостойкого материала (стеклотекстолита марки СТЭФ). Литые распорки из медного сплава, состоящие из двух частей, опирающихся на башмаки полюсов и распертых сверху шпилькой, в вертикальных двигателях применяются редко.

б) Токоподвод

В вертикальных синхронных двигателях токоподвод от контактных колец к обмотке возбуждения выполняет­ ся из изолированных кабелей и помещается в централь­ ном отверстии вала.

С одного конца вала кабели присоединяются к вы­

к шпилькам контактных колец. На участке от места вы­ хода кабеля из-центрального отверстия вала до катушек полюсов токоподвод располагается на остове ротора. Ка­ бели токоподвода закрепляются на остове ротора и на валу посредством изоляционных прокладок, стальных хомутиков и болтов (рис. 11-2).

в) Вентиляторы

В большинстве типов синхронных вертикальных дви­ гателей применяются вентиляторы, выполненные в виде отдельных крыльев, прикрепленных с обеих сторон ро­ тора к торцам обода (рис. 9-11 и 9-12). Вентиляторные крылья изготовляются из листовой стали.

Число крыльев с каждой стороны обода соответству­ ет числу полюсов ротора, и располагаются они таким образом, чтобы лопасти направляли воздух в междуполюсные окна. На общем виде ротора (рис. 11-2) по­ казан центробежный вентилятор в обычном кольцевом исполнении. Вентилятор состоит из двух стальных дис­ ков и прикрепленных между ними лопастей. Вентилято­ ры прикрепляются к торцевым поверхностям обода рото­ ра болтами.

г) Контактные кольца

При исполнении синхронного двигателя с пристроен­ ным возбудителем контактные кольца размещаются на­ верху вала возбудителя рядом с коллектором (рис. 9-4). Они представляют собой два стальных кольца, закреп­ ленных с помощью изолированных стальных шпилек на

Рис. 11-16. Контактные кольца вертикального син­ хронного двигателя.

буксе, насаженной па вал. Подвод тока к контактным кольцам осуществляется через медные шпильки, ввин­ ченные и запаянные в кольцах.

При независимой системе возбуждения контактные кольца размещаются на торцевой части вала ротора. По­ добная конструкция представляет собой стальной фла­ нец, на котором посредством четырех стяжных изолиро­ ванных шпилек и промежуточных изоляционных втулок закреплены два контактных кольца (рис. 11-16). Кабель­ ные наконечники токоподвода ротора прикрепляются не­ посредственно к телу контактных колец (без контактных шпилек).

132

Глава двенадцатая

КОНСТРУКЦИЯ РОТОРА ВЕРТИКАЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

12-1. СЕРДЕЧНИК РОТОРА

Конструкция ротора зависит от того, как выполнен сердечник: из цельных листов электротехнической стали или из отдельных штампованных сегментов. При внеш­ нем диаметре ротора до 1 м сердечник выполняется из цельных штампованных листов электротехнической ста­ ли толщиной 0,5 мм марок Э11; Э12; Э13 и Э31

Рис. 12-1. Ротор нсобмотапным с сердечником из цельных штампо­ ванных листов.

по ГОСТ 807-58. При радиальной системе вентиляции двигателя сердечник выполняется из пакетов, разделен­ ных радиальными вентиляционными каналами шириной по 10 мм. Листы сердечника набираются непосредствен­ но на вал или на промежуточную втулку и стягиваются в монолитный пакет двумя нажимными стальными флан­ цами в короткозамкнутом роторе или обмоткодержателями при фазном роторе, закрепленными на валу или втулке шпонками (рис. 12-1). При внешнем диаметре более 1 м сердечник выполняется из штампованных сег­ ментов из электротехнической стали толщиной 0,5 мм

133

с полузакрытыми пазами для обмотки (рис. 12-2). Сег­ менты собираются в перекрой па 1/2 или 2/3 сегмента в отдельные пакеты по 40—50 мм, разделенные венти­ ляционными каналами по 10 мм, и стягиваются в моно­ литный сердечник посредством двух нажимных фланцев и стяжных шпилек.

Вентиляционные каналы в сердечнике образуются за счет вентиляционных распорок специального профиля

двутаврового сечения размером 8—10 мм, приклепанных и приваренных точечной сваркой к концевым листам или сегментам пакета (рис. 12-3).

Концевой лист или концевой сегмент состоит из сло­ женных по два штампованных листов или сегментов. Крайние пакеты сердечника снабжаются нажимными стальными пальцами прямоугольного сечения. Нажимные пальцы приклепываются и привариваются к концевым сегментам. Нажимные фланцы для сегментного сердеч­ ника выполняются сварной конструкции из листовой ста­ ли. К основному нажимному фланцу привариваются по окружности ряд ребер и цилиндр, служащий опорой для лобовой части обмотки ротора. Кроме напряжений от собственных центробежных сил, нажимной фланец под­ вержен крутящему моменту и действию сил при прес­ совке и стяжке сердечника шпильками.

Сегментный сердечник ротора насаживается на остов ротора, представляющий собой сварную конструкцию из

134

листового проката. Сердечник стягивается в монолитный пакет стяжными шпильками и распирается в радиаль­ ном направлении стальными клиньями, пропущенными сквозь впадины на внутреннем диаметре сердечника и

Рис. 12-3. Концевой лист с вентиляционными распорками пакета сердечника ротора.

1 — концевой лист; 2 — вентиляционная распорка.

отверстия в нажимных фланцах (рис. 12-4). В мощных асинхронных двигателях пакеты ротора собираются на клиньях типа ласточкиного хвоста, привинченных к осто­ ву, и также стягиваются стальными шпильками.

Для обеспечения необходимого воздушного зазора сердечник ротора обрабатывается по наружной поверх­ ности. При этом обработка сердечника должна произво-

135

91Z

640

Рис. 12-4. Ротср с сердечником из штампованных сегментов.

нарезке, см; / — длпМа шпильки, см; «у — угопная часто­ та вращения, об/мин.

Суммарное напряжение в шпильке

(Ти=ст/о + сг"о, кгс/см2.

Допускаемые напряжения в шпильке из стали марки Ст 5 по нарезке 1000 кгс/см2, в средней части

1200 кгс/см2.

Сегментный сердечник ротора под действием центро­ бежных сил испытывает растягивающее напряжение

c = 0>022(D -A )s( T^ g- ) * - ^ r p, кгс/см2,

где D — наружный диаметр сердечника, см; /г и /гмин — полная и минимальная высоты спинки, см.

Коэффициент р учитывает ослабление сечения сер­ дечника в местах стыка сегментов: при перекрое на 1/2 сегмента р= 2, при перекрое на 2/3 сегмента р=1,5.

Допускаемое напряжение для стали марок Э11, Э12 и Э13— 1000 кгс/см2, для стали Э31 — 1200 кгс/см2.

12-3. ОБМОТКИ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ РОТОРОВ

Короткозамкнутые обмотки асинхронных двигателей выполняются в виде клеток из голых стержней и короткозамыкающих колец из меди или ее сплавов.

Рис. 12-6. Типы исполнении короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей.

клетка с круглыми стержнями; 4 — клетка со стержнями колбовидного профиля; 5 — клетка с клиновидными стержнями.

Конструкция и размеры короткозамкнутых клеток определяются в первую очередь исходя из термомехани­ ческой на/рузкп в условиях пуска.

Из осповиы с пяти исполнений короткозамкнутых кле­ ток (рис. 12-6) в рассматриваемых электродвигателях

138

преимущественное применение нашли обмотки с двой­ ной клеткой из круглых стержней и с одной клеткой из профильных медных стержней колбовндпого сечения. Короткозамкнутая обмотка с двойной клеткой имеет верхнюю клетку, выполненную из материалов с большим удельным электрическим сопротивлением (латунь, броп-

Рнс. 1-2-7. Ротор вертикального асинхронного двигателя с коротко­ замкнутой обмоткой из клиновидных стержней.

за), что обеспечивает высокие пусковые свойства дви­ гателя. Нижняя клетка, предназначенная для рабочих режимов, выполняется из меди. Короткозамыкающие кольца для обеих клеток выполняются из шинной меди марки Ml или вырезаются из листов. Стержни припаи­ ваются к короткозамыкающим кольцам тугоплавким при­ поем. Для получения хорошего теплоотвода стержни должны сидеть в пазу плотно. По наружной поверхности в средней плоскости ротора стержни зачеканиваются для равномерного удлинения при нагреве. На рис. 12-4 пред­ ставлен ротор с короткозамкнутой обмоткой из колбо­ видных стержней. Для обеспечения необходимой термомеханической устойчивости и высококачественной при­

а также в электродвигателях, предназначенных для при­ вода механизмов с большими маховыми массами, при­ меняется более сложная конструкция. На рис. 12-7 пока­ зана конструкция ротора мощного быстроходного вер­ тикального электродвигателя, имеющего короткозамкну­ тую обмОтку с клиновидными стержнями. Клиновидные стержни в пазу ротора распираются снизу стальными клиньями. Благодаря этому достигаются плотная посад­

139

ка стержней в пазу и хорошие условия теплопередачи от стержней к сердечнику ротора. Для припайки стерж­ ней в короткозамкнутых кольцах делаются вырезы по

специально увеличивают (рис. 12-8).

На рис. 12-9 представлены кривые средних значений пусковых хаарктеристик / Пуск, -Мпуск в зависимости от частоты вращения электродвигателя для различных ис­ полнений короткозамкнутых обмоток. Из этих кривых

ки с двойными клетками и клиновидными стержнями. Одноклеточная обмотка с колбовидными стержнями по пусковым характеристикам мало отличается от обмотки с двойной клеткой. В то же время обмотка с колбовид­ ными стержнями имеет меньший расход цветных метал­ лов и проще в изготовлении.

140