книги / Надежность и диагностика энергетических электромашин

Реальные величины предельных касательных напряжений зависят

от типа изоляции, условий крепления стержней в пазу,эксплуатацион­

ного состояния изоляции и ряда других факторов. Этот параметр мо­

жет изменяться в процессе эксплуатации вследствие старения и кон­

структивных изменений изоляции и материалов прокладок, уплотняю­

щих стержень в п азу .

Таким образом, распушение крайних пакетов сердечника обус­

ловлено термомеханическими процессами в активной стали и элемен­ тах ее крепления в сочетании с силовыми взаимодействием зубцов

сердечника' со стержнями обмотки при их нагреве я охлаждении. По­

теря силового контакта между нажимным пальцем и активной сталью, приводящая к распушению крайнего пакета, возникает в результате

одновременных совместных деформаций нажимного пальца, зубца и отержня обмотки.

Ооновными факторами, определяющими уровни перечисленных де­ формаций, опаоными с точки зрения возникновения распушения,- яв­

ляются: номинальное давление прессования активной стали, темпе­

ратуры нагрева меди и стали, предельная величина контактного на­

пряжения между стержнем я зубцом и жесткость нажимных пальцев.21

теплшового удлинения стержней обмотки на повреждение активной ста­-

III

УДК 621.313.323

А.А.Бабяк

АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ НА МАКЕТАХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАЗРУПЕНИЕ ЗУБЦОВ КРАЙНИХ ПАКЕТОВ СТАТОРА МОЩНЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ

Проблема повышения эксплуатационной надежности мощных турбо­

генераторов приобретает в настоящее время особую актуальность в

связи о тенденцией неуклонного роста их единичной мощности и рабо­ ты в маневренных режимах эксплуатации. Заводами освоено производ­ ство турбогенераторов мощностью 500 , 600, 1200 МВт. Эффективность использования установленных мощностей етих генераторов в большей мере зависит от качеотва их проектирования и изготовления. Харак­ терной особенностью современного развития энергетики является уве­

личение неравномерности графика нагрузки и повышение в связи с

. этим требований к маневренным характеристикам мощных турбогенера­

торов. Чаотые пуски и остановы мощных турбогенераторов, изменения нагрузки, возффициевта мощности влияют не тольно на тепловое обо­

рудование, но, как подтвердилось практикой,, такие режимы влияют на работу оаыого генератора / 2 ,3 / . Прежде всего) это относится к обмотке я оердечвику статора турбогенератора. Изучение опыта экс­ плуатации показало, что одной из важных причин нарушения нормаль­ ного эксплуатационного состояния генераторов является ослабление преооовкл крайних пакетов сердечника статора и их дальнейшее пов­ реждение, Несмотря на различные конструктивные исполнения узлов, крепление активной отели, толщины пакетов, наличие ступенек в крайних пакетах, отличия в системах вентиляции, общей нерешенной до настоящего времени проблемой является сравнительно низкая на­ дежность концевых вон оерцечннка статора.

Анализ причин, вызывающих повреждение крайних листов железа статора (рис.1), показал, что в результате сложного комплекса экс­ плуатационных и технологических факторов в крайних пакетах возни­ кают квотные напряжения, понижающие надежность элементов крепления активной стали, о чем свидетельствует наличие повреждений -лишь в отдельных зубцах по окружности статора.

Работа турбогенератора в маневренных режимах приводит к зна­ чительным колебаниям температуры активных частей . Наибольший ин­ терес представляет колебание температуры по радиусу расточкиста -

112

стки зубцов с частотой 100 Гц, и если длина освободившейся хон- . сольной части зубцов достаточно велика Д 7 , то в зубцах могут цри

определенной степени распушевки возникнуть опасные знакоперемен­ ные напряиения и зги ба, ведущие к их излому. Облом листов жйлеза крайних пакетов является усталостным явлением, т .е . процессом по­ степенного накопления повреждений металла под действием перемен­

распространения трещины. Длительность каждого етапа зависит от ря­ да частных условий, факторов и сред, в которых находится исследо­ ванный объект, в частности вубды сердечника статора.

Для. исследования влияния различных факторов на процесс раз­ рушения зубцов были созданы два типа испытательных устройств, о помощью которых проводились исследования предела выносливости зуб­ цовой зоны сердечника статора турбогенератора, взятых в натураль­ ных размерах мощных турбогенераторовпри воздействии на лих элект­ ромагнитных сил.

Иопытательная установка (рис.2) позволяет исследовать ус­ талостную прочность зубцовой зо­

ны сердечника статора при неравно-

’мерном распределении аксиальной составляющей магнитного потока как по высоте, так й по ширине зубца, и ругулируеыой по ампли­ туде от максимальных значений до нудя. Колебательный процесс зуб­ цов ассиметричен, что соответ­

длине консоли. Уотановка состоит из магнлтоцровода I, имеющего соответствующие скооы и экраны в двух плоскостях для возможности регулировки аксиальной составляющей магнитной индукции по высоте и ширине зубца, токовой Катушки 2 я регулирующего устройства. Магнитопровод I крепится угольниками 4 на стальной станине S, на ко­ торой закрепляется исодедуемый объект 5 /зубцовая зона), состоя­

щий из пакета, зубцов электротехнической стали, ограничителя 7, ян - митярующего зубцы оердечайка статора вглубь расточки, и нажимного

115

т а , показали уменьшение предела выносливости на 10-15# по срав­

нение с пакетом зубцов, набранных из листов вштамповашшх вдоль проката. В сегментах налеза, набранных из листов, выштамповаиных поперек проката, очень быстро развивается трещина поперек зубца в месте защемления. 7величение предела выносливости на 40-50# и бо­ лее при рядных прочих условиях можно достичь с помощью покрытия крайних листов желееа фторопластовой пленкой, резиной или установ­ кой жестких антивибраторов в вице тонких пластин 0 ,5 x 0 ,2 5 мм,ус­

танавливаемых между нажимным пальцем и крайним листом на всю ши­ рину и высоту зубца.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводыг величина распушевки крайних листов сердечника статора при

20 мм мажет быть увеличена до 0,25x0,3 мм; активную длину ротора необходимо делать немного короче активной длины статора; наличие шероховатостей и микротрещин на поверхности крайних листов зубцо­ вой зоны приводит в резкому уменьшению предела выносливости, по­ этому крайние листы желееа необходимо тщательно обрабатывать; штам­

повку сегментов желееа статора необходимо производить так , чтобы

зубцовая зова располагалась вдоль проката; при невозможности уст­ ранения распушевки до требуемых пределов 0,15 мм. необходимо р аз ­ рабатывать конструкции турбогенераторов с торцевой зоной, устра­

няющей колебательные процессы крайних листов ж елеза. Такими меро­ приятиями могут быть дополнительные саморегулируемые нажимные уст­ ройства, специальные замазки, антивибраторы.

1. Бураков А.М., Геллер Р .П ., Цветков В.Н. Исследование элех? роыагнитных сил в торцовой зоне и механической составляющей край­ них пакетов сердечников статоров мощных турбогенераторов. - Тр.

турбогенераторов в современных эксплуатационных режимах. - Электр.

118

' д а 621.313.3 А.И.Титко

ОБ ОДНОЙ ЗАДАЧЕ электромагнитного поля

В КОНЦЕВОЙ ЗОНЕ т г

Эффективным средством снижения нагрева крайних пакетов оер-

дечника статора мощного ТГ является применение магнитных экранов, которые шунтируют на оебя магнитный лоток в торцевой зоне сердеч­ ника и с целью уменьшения потерь выполняются шихтованными в ак­

сиальном направлении .Для выбора конкретной конструкции экрана необходим точный электромагнитный расчет,на выполнение которого было бы затрачено не столь большое количество временн.Приведем

ве решения,полученного для случая,когда магнитная проницаемость сердечника принимались равной бесконечности /Э/.Область 'сердеч­ ника 0<y<yt - зубцовая.зона.Таяе область в магнитном экране мо­

нет быть воздушной,поокольку в том месте расположена обмотка.На границах рассматриваемой области выполняются условия равенства нулю тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля

.Если учитывать неоднородность сред I и 3 в радиальном направлении,то при решении задачи поля необходимо применять Т-ян-

рассмотрения магнитной цепи оердечяика и значения 8у в воздушном

железа статора и экрана принимаем, что токи проводимости замыкают­ ся в координатных плоскостях о х г . Так как составляющая напряжен-

119

10

рис. I . К электромагнитному расчету магнитного экранирования кон­ цевой зоны ТГ.

ности Электрического поля £t существует, то электропроводность

шипованной среды задаем в виде тензора С о о

(2)

Считаем гармоническим изменение характеристики поля во времени. 'Т огда применяя к уравнение

г л Г - - 1 Г

операции rot .и принимая во внимание второе из основных уравнений электромагнитного поля, для вектора £ получаем следующее диффе­ ренциальное уравнение

где A - оператор Лапласа; р t s - соответственно магнитная и диэлектрическая проницаемости среды; 4/ - угловая частота измене­ ния Г ъа времени. В квадратных скобках уравнения (3) - полный ток в неподвиввой среде. Уравнение (3) необходимо дополнить урав­ нением нераэрывнооти

d ifC T f + Ja>ejT)-0.

В областях 2,4 уравнение для вектора /Г будет иметь виц

120