Электротехнические материалы, применяемые при изготовлении синхронного компенсатора серии КСВ

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра электрических станций, сетей и систем

Электротехническое материаловедение

РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

на тему: Электротехнические материалы, применяемые при изготовлении синхронного компенсатора серии КСВ

Специальность 5В071800 -  Электроэнергетика

Выполнил:  Бекишев Тимур Ануарбекович                                       Группа БЭ-10-15

Руководитель доцент Кузембаева Р. М.

________________________«___»_______________________________201__г.

Алматы 2012

Содержание

1 Синхронный компенсатор серии КСВ                                                                                          3

2 Составные части синхронного компенсатора серии КСВ                                                4

2.1 Статор                                                                                                                                                                4

2.2 Остов ротора                                                                                                                                                  5

2.3 Полюсы ротора                                                                                                                                    5

2.4 Вентиляторы                                                                                                                                                  5

2.5 Подшипники                                                                                                                                                  6

2.6 Контактные кольца                                                                                                                      6

2.7 Токопровод                                                                                                                                                  7

3 Материалы, применяемые при изготовлении синхронного компенсатора и их характеристики                                                                                                                                                  7

3.1 Баббит                                                                                                                                                                7

3.2 Сталь                                                                                                                                                                7

3.3 Алюминий                                                                                                                                                  8

3.4 Бронзы                                                                                                                                                  9

3.5 Медь                                                                                                                                                                      9

3.6 Водород                                                                                                                                                10

Список использованной литературы                                                                                                      12

1 Синхронный компенсатор серии КСВ

Синхронным компенсатором называют синхронную машину, работаю­щую в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Синхронный компенсатор в зависимости от тока возбуждения может выдавать реактивную мощность в сеть или потреблять ее из сети.

Общий вид синхронного компенсатора представлен на рисунке 1. В конструктивном отношении он похож на турбогенератор, однако выпол­няется на среднюю частоту вращения (750-1000 об/мин). Ротор синхрон­ного компенсатора изготовляется явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенератора.

Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.

Номинальное напряжение синхронного компенсатора в соот­ветствии с ГОСТ устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети.

Номинальная мощность синхронного компенсатора опреде­ляется как длительно допустимая нагрузка при номинальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды.

Рисунок 1 - Общий вид синхронного компенсатора с волородным охлаждением при открытой его установке на подстанции энергосистем

2 Составные части синхронного компенсатора серии КСВ

2.1 Статор. Корпус статора представляет собой сварную неразъем­ную конструкцию из спокойной мартеновской стали марки CT3СП. В случае попадания воздуха внутрь корпуса, заполненного водоро­дом, и образования водородно-воздушной смеси (от 26 до 96% воздуха) существует опасность взрыва, и в корпусе могут возникнуть большие усилия, которые корпус должен выдерживать. Допускаемые напряжения при испытательном давлении с учетом коэффициента динамичности нагрузки при взрыве водородно-воздушной сме­си должны превышать 700*105 Па.

Корпус проходит испытания на газоплотность сварных швов воздухом при давлении, равном принятому номинальному избы­точному давлению водорода, но не менее 105 Па, в течение 8 ч. Кроме того, корпус подвергается гидравлическим испытаниям водой в течение 30 мин под давлением 8*105 Па для компенсаторов с номинальным избыточным давлением водорода (1...2)*105 Па.

В корпусе на специальных клиньях жестко закреплен шихтован­ый сердечник статора из штампованных сегментов холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5 мм, покрытых тонкой изоляционной пленкой.

Сегменты сердечника при штамповке ориентируют таким об­разом, чтобы ось его центрального зубца совпадала с направлени­ем проката листа. При шихтовке сердечника сегменты каждо­го последующего слоя сдвинуты на половину своей ширины (ших­товка вполнахлеста). По длине сердечник разделен радиальными вентиляционными каналами на пакеты. Аксиальная длина кана­ла равна 10 мм, пакета — 50...60 мм. Для более равномерно­го охлаждения пакеты сердечника, расположенные в средней его части, делают меньшей длины. Вентиляционные каналы, как и в сердечниках гидрогенераторов, образуются вентиляционными распорками нормализованного профиля двутаврового сечения, кото­рые приваривают точечной сваркой к крайнему сегменту пакета сердечника. В процессе сборки сердечник опрессовывают и окон­чательно стягивают шпильками при помощи нажимных гребенок. Чтобы уменьшить добавочные потери от торцевого поля, нажим­ные гребенки в мощных синхронных компенсаторах выполняют из немагнитной стали.

В синхронных компенсаторах с водородным охлаждением при­меняют двуслойные стержневые волновые или петлевые обмотки. Несмотря на простые схемы соединения волновых обмоток (из-за отсутствия соединений между группами катушек), они уступают петлевым по длине лобовых частей. Для сокращения длины лобо­вых частей и уменьшения их нагрева применяют и петлевые обмот­ки. Изоляция стержней обмоток — непрерывная термореактивная класса нагревостойкости В.

2.2 Остов ротора. Синхронные компенсаторы с частотой вращения 1000 об/мин имеют кованый заодно с валом остов. Так выполнен, например, остов ротора синхронного компенсатора 32 MB*А.

В синхронном компенсаторе мощностью 50 MB*А, 750 об/мин остов выполняют из отдельных пакетов. Пакеты состоят из сталь­ных листов марки Ст4 толщиной 50...60 мм. Стальные листы скреп­лены между собой электросваркой через круглые отверстия в сосед­них листах. Между пакетами установлены дистанционные распорки, образующие вентиляционные каналы шириной 50 мм. Для подвода к ним охлаждающего газа в средней части вала, на которую наса­жены пакеты, профрезерованы аксиальные каналы.

В синхронных компенсаторах 100 и 160 MB*А, имеющих боль­шие размеры, остов ротора для большей жесткости и надежности выполнен из полой стальной поковки. С торцами остова соединяют горячей посадкой и фланцами с помощью болтов из высокопрочной стали концы валов относительно небольшой длины. Внутренний диаметр остова определяется толщиной его сечения, которую выбирают из условия допущения в ней маг­нитной индукции не более 1,5... 1,6 Т и механических напряжений от тангенциальных сил не более 2000*105 Па. В рассматриваемых восьмиполюсных машинах внутренний диаметр находится в пре­делах 0,9...0,95 м.

Во фланцах присоединяемых валов предусмотрены круглые отверстия диаметром 160 мм для входа охлаждающего газа внутрь остова. Откуда он через отверстия в остове направляется для охлаждения катушек полюсов.

2.3 Полюсы ротора. В синхронных компенсаторах с водородным охлаждением применяют массивные цельнокованые из стали марки 40 или 45 сердечники полюсов как более простые в изготовлении и более надежные в эксплуатации, чем шихтованные.

Но по сравнению с шихтоваными в цельнокованых полюсах мож­но допускать увеличение механической нагрузки на хвосты в сред­нем на 10%, что связано с тем, что в сплошном массивном полюсе нагрузка на хвосты распределяется более равномерно по всей длине полюса. Увеличение механических напряжений в массивных полю­сах позволяет снизить их массу и уменьшить центробежные силы от полюсов, действующие на остов ротора. Это дает возможность изготовлять синхронные компенсаторы с массивными полюсами на более высокую окружную скорость.

2.4 Вентиляторы в синхронных компенсаторах, как правило, пропел­лерного типа, насаживаемые с обеих сторон ротора. В компен­саторах большой мощности вентилятор представляет собой сталь­ную сварную цилиндрическую конструкцию, прикрепленную к обо­ду ротора, с профильными лопатками из алюминиевого сплава.

Внешний диаметр вентилятора принимается равным 0,8...0,85 от внутреннего диаметра сердечника статора. Высота лопаток нахо­дится в пределах 260...220 мм. Число лопаток принимается кратным числу полюсов. У синхронных компенсаторов мощностью 100 и 160 MB А на каждом вентиляторе имеется 24 лопатки.

2.5 Подшипники. В синхронных компенсаторах с водородным охла­ждением мощностью 32 и 50 MB*А применяют стояковые подшипники, как и в компенсаторах с воздушным охлаждением. Под основание стояка подложена изоляционная прокладка для изоляции от подшипниковых токов. Все крепежные болты и маслопроводы додшипника также изолируют от заземленных частей.

В синхронных компенсаторах 100 и 160 MB*А применяют сег­ментные подшипники допускающие значительно большие давления. Подшипники встроены в торцевые щиты кор­пуса. В щите предусмотрены два герметически закрывающихся люка для сборки и осмотра подшипника. В центре щита расположе­на сделанная из стального литья масляная ванна, к которой прива­рены радиальные ребра жесткости. В масляной ванне неподвижно на изолированных от подшипниковых токов опорных колодках крепят разъемный стальной цилиндрический вкладыш, внутри кото­рого размещены сегменты подшипника.

Рабочую поверхность сегментов заливают баббитом. В нижней половине вкладыша размещают четыре опорных сегмента. Вдоль оси вала опорные нижние сегменты устанавливают попарно на стальных балансирах, обеспечивающих равномерное распределение нагрузки между ними. На стальной балансир сегмент опирается с помощью специального упора с шаровой поверхностью, благо­даря чему достигается его самоустанавливаемость по отношению к шейке вала. В верхней половине вкладыша размещают неподвиж­но два сегмента с зазором между их рабочими поверхностями и шейкой вала 0,7...1 мм. Все сегменты имеют упоры, исключающие йх перемещение по направлению вращения вала.

В случае несовпадения магнитных осей статора и ротора, нару­шения во время монтажа горизонтальности линии вала при пере­ходных процессах и других подобных условиях возникают осевые усилия, стремящиеся сдвинуть ротор в осевом направлении. Для восприятия этих усилий на торцевой поверхности вкладыша имеет­ся баббитовый пояс, в который упирается выступающий диск вала компенсатора.

2.6 Контактные кольца. Для синхронных компенсаторов мощностью 50 МВ*А контактные кольца делают из бронзы, а для компенсаторов мощностью 100...160 MBА - из специального сплава меди с магнием.