7. МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Применение магнитных клиньев в пазах статора.
В последние годы в СССР и за рубежом в электродвигателях начинают применять в статоре магнитные пазовые клинья, улучшающие основные электрические характеристики электродвигателей за счет уменьшения магнитного сопротивления воздушного зазора и потерь, снижения температуры обмотки и активной стали статора и повышения КПД. Однако в зависимости от значения магнитной проницаемости материала пазового клина уменьшается пусковой ток и соответственно пусковой момент электродвигателя. Для сохранения необходимого пускового момента и улучшения остальных характеристик оптимальное значение магнитной проницаемости должно быть равно 4 — 10.
Магнитные клинья находятся непосредственно у воздушного зазора, в месте, максимально влияющем на формирование магнитного поля. Они частично выравнивают кривую магнитного поля в зазоре в местах расположения пазов и одновременно уменьшают напряженность магнитного поля в зубцах сердечника статора. Эффект применения магнитных клиньев эквивалентен уменьшению ширины паза.
Снижение температуры активных частей электродвигателя при применении магнитных клиньев происходит за счет уменьшения потерь (за исключением механических). Потери в стали уменьшаются за счет снижения поверхностных потерь, которые зависят от неравномерности кривой распределения индукции в воздушном зазоре. Добавочные потери уменьшаются за счет снижения пульсаций кривой поля. Намагничивающий ток уменьшается вследствие увеличения магнитной проводимости воздушного зазора. Основные потери в обмотке статора также уменьшаются.
Магнитные клинья, обладая магнитными свойствами, при установке в паз не должны замыкать пакет активной стали во избежание местных перегревов.
Существующие в настоящее время конструкции магнитных клиньев условно можно разделить на несколько групп. В последнее десятилетие разработаны и изготовлены стекломагнитодиэлектрические пластины толщиной 4 мм из стекломагнитодиэлектрической массы, состоящей из эпоксидной смолы, отвердителя и наполнителя — железного порошка марки ПЖ2М2 — и армированной четырьмя слоями стеклоткани. Стеклоткань вводится для улучшения механических свойств материала. Магнитную проницаемость листового стекломагнитодиэлектрика при изготовлении можно регулировать, меняя соотношение железного порошка и остальных компонентов. Из полученной массы и стеклоткани под глубоким вакуумом прессуют пластины, из которых путем механической обработки изготовляют клинья (рис. 39).
 |
Рис. 39. Конструкция магнитных клиньев статора: а —клин конструкции ХАИ; б — клин конструкции ХО ВНИИЭИМ |
В связи с равномерным распределением магнитного порошка в эпоксидном составе полученный материал обладает достаточно хорошими диэлектрическими характеристиками, что препятствует замыканию листов активной стали статора. Технология заклиновки магнитодиэлектрических клиньев не отличается от обычной. Магнитодиэлектрические клинья имеют высокие механические характеристики, однако в процессе эксплуатации на них действуют дополнительные силы, вызывающие уменьшение срока службы Эти силы являются следствием взаимодействия магнитных полей с вихревыми токами в клине, механических воздействий на магнитный клин зубцов статора и др. Все эти силы вызывают дополнительные циклические нагрузки на заплечики клиньев. В связи с изложенным во избежание смещения клиньев и выпадения их из пазов клинья устанавливают на клее № 88-Н и закрепляют шнуровыми бандажами. Для этого укладывают один слой текстолитовых прокладок на катушку; остальные уплотняющие прокладки под клином склеивают между собой и приклеивают к основной прокладке, уложенной на катушку. При забивке клиньев промазывают участки поверхности паза под клин и подклиновую прокладку клеем № 88-Н. Затем проверяют плотность установки клиньев простукиванием.
Во избежание перемещения клиньев в процессе эксплуатации в аксиальном направлении на выходе из пазов с обоих сторон устанавливают шнуровые бандажи из стеклолавсанового шнура марки ШСЛ. Каждый бандаж состоит из нескольких витков шнура, охватывающих верхнюю и нижнюю половину катушек одного паза, и заканчивается узлом на торце концевого клина.
Харьковское отделение ВНИИЭИМ усовершенствовало конструкцию магнитных клиньев, что увеличило их механическую прочность и долговечность. Магнитный клин состоит из смеси железного порошка ПЖ4С2 и эпоксидного компаунда. Стеклопластиковая оболочка, выполняющая роль армировки, изготовлена из однонаправленного ровинга марки РВН. Профиль клина получают, протягивая через фильеру (со скоростью 150 — 220 мм/мин) композицию из стеклопластиковой оболочки с наполнителем при температуре пропиточной ванны 40 — 50°С и температуре фильеры 210°С. От полученных заготовок отрезают клинья необходимой длины.
Для определения эффективности магнитных клиньев на Новочеркасской ГРЭС коллективом ВНИИЭ под руководством канд. техн. наук В. И. Долины в содружестве с ПРП «Ростовэнерго» и при участии автора были проведены испытания асинхронного электродвигателя типа ВА-12-41-4 (Р = 500 кВт, n = 1480 об/мин), работающего с конденсатным насосом блоков 300 МВт. Коэффициент полезного действия двигателя увеличился на 1,4%, коэффициент мощности — на 0,02, кратность пускового тока уменьшилась на 6%, что уменьшило электродинамические силы, действующие на обмотку, увеличив срок ее службы. Нагрев обмотки статора уменьшился на 3,2 °С, температура активной стали в зубцовой зоне снизилась на 7,6 °С.