Способ измерения полей бандажных колец синхронных электрических машин

 

Сущность изобретения: пакеты сердечника (1) статора стянуты посредством стяжных шпилек (3). Крепление лобовых частей

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)5 Н 02 К 15/00, 3/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

00 V

СО

С) иг / (21) 4674513/07 (22) 04.04.89 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Ленинградское производственное электромашиностроительное объединение

"Электросила" им. С.М.Кирова (72) А.А.Дукштау, А.В.Матвеев и Г.Б.Пинский (56) Исследование магнитного поля и нагрева конструктивных элементов статора гидрогенераторов Верхне-Тулонской и

Княжегубской ГЭС, Отчет ОБС.127.864, М гос.регистрации 01.86.0095794. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЙ БАНДАЖНЫХ КОЛЕЦ СИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

„, Ы,, 1781780 Al (57) Сущность изобретения: пакеты сердечника (1) статора стянуты посредством стяжных шпилек (3). Крепление лобовых частей (4) обмотки статора осуществляется бандажными кольцами (5), укрепленными на кронштейнах (6). В зоне лобовых частей (4) обмотки устанавливают измерительный сегмент (7). На нем размещают датчики для измерения плотности теплового поля и составляющих электромагнитного поля, Перед началом испытаний электрическую машину приводят во вращение и производят измерения в различных режимах работы, После окончания измерений измерительные сегменты из машины удаляют. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1781700

Изобретение касается электромашиностроения, в частности метода измерения электромагнитных и тепловых полей в зоне лобовых частей обмотки статора в непосредственной близости и непосредственно на бандажных кольцах, Известен способ измерения полей бандажных колец синхронных электрических машин, включающий в себя измерение плотности теплового поля и составляющих электромагни гного поля бандажных колец лобовых частей обмотки статора с помощью датчиков; установленных на время испытаний, перед началом которых приводят электрическую машину во вращение и осуществляют измерения в различных режимах работы.

Существующий способ измерения предполагает необходимость длительного вывода исследуемого генератора из работы для его оснащения измерительной аппаратурой. Эта длительность определяется, вопервых, сложностью установки датчиков в условиях ограниченного пространства и затрудненности доступа к бандажным кольцам на собранном генераторе (особенно со стороны шинопроводов), трудностью закрепления в этой зоне датчиков, сложностью засверливания бандажных колец для зачеканки в них термопар. По завершении этих работ прокладывают трассы проводов от датчиков к измерительным приборам, размещаемым вне генератора. Когда сборка измерительных схем закончена и проверена, генератор приводят во вращение и устанавливают последовательно режимы, в которых производятся измерения, Длительность каждого режима определяется по результатам тепловых испытаний с тем, чтобы достигнуть установившихся значений температур. Если анализ результатов испытаний недостаточен, принимается решение об остановке генератора и переноса части датчиков в новое положение или об установке дополнительного их числа, Таким образом, процесс испытаний может протекать в несколько стадий. Это один из недостатков существующего способа испытаний, Условия размещения датчиков электромагнитного поля и температурных датчиков на готовой машине весьма сложны, их установка сопряжена со значительными трудностями и не всегда возможна, Поэтому объем информации о реальных распределениях полей зачастую оказывается недостаточным, и что особенно важно, не позволяет выработать надежные рекомендации по устранению повышенных нагревов.

Третий недостаток связан с тем, что наличие ферромагнитного тела (бандажного кольца) в электромагнитном поле, приводит к его деформации, величину которой экспериментально определить на машине невозможно. Недостатком является и то, что после завершения испытаний в целях безопасности все измерительные датчики должны быть удалены, и эта операция оказывается также достаточно трудоемкой.

Наконец, на практике приходится отказаться от установки ряда датчиков из-за сложности их закрепления. В итоге большая трудоемкость и продолжительность испыта15 ний, их недостаточная полнота, и наконец, отсутствие полной картины для принятия решения.

Целью изобретения является сокращение трудоемкости, увеличение обьема информации и повышение ее качества.

Увеличение объема информации и повышение ее качества может быть достигнуто за счет установки необходимого количества вых частей обмотки статора с тем, чтобы определить зоны наиболее благоприятного положения бандажных колец, а также определения влияния материала бандажных ко30 лец

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения полей бандажных колец синхронных электрических машин, включающем в себя измерение плотности теплового поля и составляющих электромагнитного поля и теплового поля бандажных колец лобовых частей обмотки статора с помощью датчиков, установленных на время испытаний, перед началом

40 которых приводят электрическую машину во вращение и осуществляют измерение в различных режимах работы, измерения проводят на специальном дополнительном ферромагнитном сегменте, снабженном

45 датчиками и охватывающем группу стержней (или полукатушек), который устанавливают в зоне лобовых частей обмотки статора и бандажных колец и перемещают в аксиальном направлении по длине лобовых частей в различных положения, после установки сегмента прокладывают трассы от датчиков к измерительным приборам, расположенным вне машины, а после окончания измерений удаляют измерительные сегменты вместе с трассами.

С целью выявления величины деформации электромагнитного поля от внесения в него ферромагнитного сегмента и влияния на нагрев материала бандажного кольца измерения производят также на другом допол50

55 измерительных датчиков с возможностью

25 их перемещения в пространстве вдоль лобо1781780 нительном сегменте из немагнитного материала, который на время испытаний устанавливают в те же положения, что и фер рома гн итн ы и сегмент.

При измерениях могут быть установлены 3-4 идентичных сегмента на различном удалении от торца сердечника статора., Предлагаемый способ содержит совокупность известных и новых признаков, которые обеспечивают ему новые свойства.

Предлагаемый способ измерения отличается от существующего тем, что установку всех измерительных средств осуществляют не в машине на месте установки, а в заводских условиях на специальном ферромагнитном сегменте бандажного кольца. Все датчики закрепляют надежно на этом сег-. менте и снабжают необходимыми проводами, обеспечивающими в дальнейшем удобное соединение с внешней схемой соединения; Параллельно на аналогичном, но немагнитном сегменте бандажного кольца устанавливают такую же измерительную оснастку также в заводских условиях. Таким образом, заблаговременно изготавливают по существу два измерительных модуля, от. личающихся друг от друга только материалом сегмента.

Эти модули. устанавливают одновременно в испытуемую электрическую машину s совершенно одинаковые положения относительно торцов сердечника статора, лобовых частей обмотки и фазовых групп последней.

Исследования производятся непрерывно во всех режимах, перерывов, связанных с перестановкой измерительных датчиков не требуется, Таким образом, испытуемая машина останавливается дважды: первый раз для установки измерительных модулей — оснащенных датчиками сегментов и второй раз для их удаления после окончания испытаний.

Сокращается время простоя машин изэа резкого снижения трудоемкости установки датчиков и уменьшения перерывов при испытаниях.

Предлагаемый способ обнаруживает новое свойство — возможность легкой и быстрой установки и съема датчиков, что дает сверхсуммарный эффект в снижении трудоемкости и продолжительности испытаний.

Кроме того, достаточное количество датчиков повышает объем информации и ее достоверность и, в третьих, наличие ферромагнитного и немагнитного сегментов позволяет определять влияние материала сегмента на электромагнитные и тепловые поля.

Если требуется исследовать поля на различном удалении от торцов сердечника статора и это не удается сделать путем установки датчиков в различных положениях на

5 сегменты, то эта задача решается либо путем перестановки сегментов при остановах генератора, либо путем изготовления и установки дополнительных сегментов и установки всего их комплекта перед началом

10 испытаний.

На фиг,1 показана часть сердечника статора с бандажным кольцом и измеритель. ным сегментом; на фиг,2 — измерительный сегмент, общий вид.

15 Пакеты сердечника 1 статора стянуты вместе с нажимными гребенками 2 посред- . ством стяжных шпилек 3.

Крепление лобовых частей 4 обмотки статора осуществляется с помощью штат20 ных бандажных колец 5, укрепленных на кронштейнах 6, установленных на нажимных гребенках 2. В зоне лобовых частей 4 обмотки установлен измерительный сегмент 7. На чертеже показан один из возмож25 ных вариантов его крепления, например, на кронштейнах, как и бандажное кольцо.

Измерительный. ферромагнитный сегмент 7 изготовлен иэ стального проката требуемого профиля (чаще квадратного). После

30 придания отрезку необходимого радиуса к нему приваривают кронштейн 8 и осуществляют их совместную изолировку иэо яцией

9 и при необходимости производят выпечку изоляции.

35 После того, как сегмент полностью готов; в нем сверлят отверстия, в"которых зачеканиваются термопары 10 (обычно медь-константан), трассы 11 от этих термопар бандажируются на сегменте, а места

40 установки термопар и вывода от них трасс изолируются. На поверхностях сегментов, не обращенных в машине лобовым частям обмотки, с помощью клея устанавливают датчики поля 12. Могут устанавливаться как

45 трехмерные,таки одномерныедатчики. При необходимости датчики могут быть забандажированы на сегменте, трассы 11 от датчиков бандажируются непосредственно на сегменте.

50 Ниже приводим конкретный пример выполнения предложенного способа.

В заводских условиях согласно выше описанному изготавливают измерительный модуль-ферромагнйтный сегмент, 55 Все измерительные датчики предварительно тарированы.

Аналогичным образом изготавливают также в заводских условиях:другой измерительный модуль, по размерам, конструкции и оснащению полность:о повторяющий пер1781780 вый и отличающийся от него лишь тем, что материал собственно сегмента — немагнитный, Имеется в виду использование немагнитной стали, В зависимости от того, транспортируется ли электрическая машина целиком в сборе с завода или по частям, измерительные модули устанавливают на заводе или в период сборки машины на месте ее эксплуатации, Модули устанавливают в двух совершенно идентичных зонах: на одинаковом удалении от торцов сердечника статора кепосредственно вблизи лобовых частей 4 обмотки (в аксиальном направлении) и в одинаковых положениях относительно фазовых зон обмотки — в тангенциальном направлении. Причем выбираются зоны с одинаковыми чередованиями катушечных трупп в фазах 8, приваренных к сегментам

7. Затем предварительно прибандажированные провода от датчиков 10 и 12 протягивают к устанавливаемым вне машины измерительным приборам и проверяют все цепи. На этом подготовительные работы заканчиваются, и далее начинаются собственно процедуры испытания.

Испытуемую электрическую машину приводят во вращение с номинальной частотой и устанавливают первый режим работы — холостой ход без возбуждения. Этот режим собственно-нужен для установления.

"нулевой точки отсчета", проверки правиль-. ности работы всего измерительного комплекса, поскольку магнитных полей в машине в этом режиме практически нет, Затем последовательно друг за другом с интервалом, необходимым для достижения установившихся температур (4-8 часов обычно), проводят испытания в режимах холостого хода с возбуждением (определяется влияние поля ротора), короткого замыкания с номинальным током) влияние реакции токов статора), режимов нагрузки с коэффициентом мощности, близким к номинальному, а также в режимах выработки и потребления реактивной мощности. Точный перечень нагрузочных режимов определяют в каждом конкретном случае отдельно в зависимости от номинальных данных машины, условий ее работы и диаграммы длительно допустимых нагрузок машйны, В процессе испытания в каждом режиме определяют составляющие электромагнитного поля у бандажных колец и нагревы сегментов. Все эти данные по окончанию испытаний айалйзируют на предмет выработки рекомендаций по выбору материала бандажного кольца KGK для данной конкретной машины, так и для других машин подо40

35 бной конструкции с иными техническими характеристиками.

Перечень исследуемых режимов может быть, разумеется. расширен, если преследуется цель проверить влияния частоты, насыщения магнитной цепи и др, факторов на нагрев бандажных колец, Количество измерительных модулей может быть увеличено с двух до большего числа, чтобы, не повторяя исследуемые режимы, выяснить связь нагрева бандажных колец с местом их установки, В этом случае может быть установлены не два, а например 3-4 идентичных модуля, но установленных на различном удалении от торца сердечника статора.

По завершении всей программы испытаний, если результаты их дали ответы на интересующие вопросы, машина в удобное время по условиям эксплуатации останавливается, и затем все измерительные модули вместе с трассами от них удаляют из машины.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в следующем.

Предлагаемый способ по сравнению с существующим имеет значительно меньшую продолжительность, что сокращает простой машины.

Предлагаемый способ дает достаточную информацию для правильного выбора материала бандажных колец и их оптимального положения, что позволяет снизить вибрации лобовых частей обмотки статоров и повреждения изоляции.

Формула изобретения

1. Способ измерения полей бандажных колец синхронных электрических машин, при котором приводят электрическую машину во вращение и измеряют в различных режимах работы плотность теплового поля и составляющих электромагнитного поля бандажных колец лобовых частей обмотки статора с помощью датчиков, которые устанавливают на время испытаний, о т л и ч а ю щийсятем,что,сцелью сокращения трудоемкости, увеличения объема информации и повышения ее качества, измерения производят по меньшей мере на одном ферромагнитном сегменте, охватывающем группу стержней или полукатушек обмотки, на котором устанавливают датчики и который размещают в зоне лобовых частей обмотки статора и бандажных колец, а после окончания измерений сегменты удаляют.

2, Способ по п,1, отличающийся тем, что при использовании для измерения

1781780

Составитель Ф. Подольская

Техред М.Моргентал Корректор 3. Салко

Редактор С. Кулакова

Заказ 4279 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 одного сегмента, его перемещают по длине лобовых частей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью выявления деформации электромагнитного поля от внесения в него ферромагнитного сечения и влияния на нагрев материала бандажного кольца, измерения производят также на дополнительном сегменте из немагнитного материала, который на время испытаний устанавливают в те

5 же положения, что и ферромагнитный сегмент.