250 (29)

250    ⁷¹ Dobór wst9PⁿY konstrukcyjnych parametrów maszyn

Od liczby Q„ oraz od wymiarów żłobka zależy, przy zadanej średnicy d_r wirnika, minimalna szerokość zęba, a więc maksymalna indukcja oraz maksymalne naprężenie mechaniczne w zębie.

Dobierając liczbę żłobków Q_r, trzeba zatem brać pod uwagę:

—    zapewnienie bliskiego do sinusoidy rozkładu pola magnetycznego w maszynie nie obciążonej;

—    uzyskanie dużego zapełnienia miedzią strefy żłobkowo-zębowej;

—    zapewnienie wytrzymałości mechanicznej wirnika przy probierczej prędkości obrotowej;

—    zapewnienie dobrego odprowadzania ciepła z uzwojenia wzbudzającego.

Kształt żłobka wirnika zależy m.in. od sposobu chłodzenia uzwojenia wzbudzającego. W maszynach o mocy do ok. 50 M V • A z reguły stosuje się żłobki o przekroju prostokątnym (rys. 6.20a), zaś w maszynach większej mocy — żłobki o 'przekroju prostokątnym stopniowanym (rys. 6.20b) lub żłobki o przekroju trapezowym (rys. 7.21). Wymiary żłobka prostokątnego w wirniku

bi

dwubiegunowym, a więc w maszynie o największych naprężeniach wywołanych przez siły odśrodkowe, można wstępnie przyjąć:

— głębokość

ii i (0,170 + 0,185)4.    (7.78)

— oraz szerokość

V< (124*032)^^    ||

Wymiary należy następnie skorygować na podstawie wyników obliczeń elektromagnetycznych (p. 9.4) i wytrzymałościowych (2J. W fabrykach maszyn elektrycznych, w celu ograniczenia liczby wymiarów narzędzi i sprawdzianów, szerokości b_Qr żłobka są znormalizowane i mogą być dobierane tylko z określonego ciągu wartości.

251

7 5 Parametry struktury ferromagnetycznych części obwodu...

Wysokość klina zamykającego żłobek wirnika zależy od użytego materiału i wynika z obliczeń wytrzymałościowych. Na wstępie obliczeń można w przypadku klinów z duraluminium — przyjąć wysokość równą szerokości żłobka.

W bardzo dużych turbogeneratorach stosuje się obecnie żłobki trapezowe lub zbliżone do trapezowych; przy tej samej bowiem szerokości zęba pole powierzchni przekroju Sq, żłobka trapezowego jest większe niż pole S_Qr żłobka prostokątnego. Z zależności geometrycznych (rys. 7.21) wynika, że

S_0l* S₀.l 1 +7^sin-^- Lcos—- ss S,

bor Q,trJ Qlr

³QP

j%l

^Qr Qlr

(7.80)

Na przykład w wirniku o Q„ = 54 podziałkach żłobkowych i Q, = 36 żłobkach o stosunku wymiarów h^/bg, = 4 pole powierzchni żłobka trapezowego jest o ok. 23% większe niż prostokątnego. Dzięki temu można bardziej wyzyskać przestrzeń w strefie zębowo-żłobkowęj na uzwojenie wzbudzające.

Wirniki o biegunach jawnych są stosowane w bardzo szerokim zakresie mocy, od najmniejszych do ok. 800 MV-A, oraz prędkości obrotowej — od ok. 60 do 1500 obr/min. W związku z tak szerokim zakresem parametrów znamionowych, a także wymiarów maszyn, istnieje dużo odmian wirników tego rodzaju. W maszynach o mocy do kilku kW są stosowane wirniki o biegunach pazurowych i toroidalnym uzwojeniu wzbudzającym — nie rozpatrywane w tej książce. W typowym wirniku o biegunach jawnych znajduje się 2p jednakowych biegunów, najczęściej równomiernie rozmieszczonych na obwodzie. W specjalnych silnikach synchronicznych, przystosowanych do dwóch prędkości obrotowych, rdzenie biegunów N mają inne kształty niż biegunów S. Także w czterobiegunowych wirnikach o tylko dwóch cewkach uzwojenia wzbudzającego rdzenie mogą być parami różne. W prądnicach, w celu zmniejszenia udziału wyższych harmonicznych w sem uzwojenia twomika, rozmieszcza się bieguny nierównomiernie, przesuwając ich osie o ±t',/4; przy czym l', — podziałka żłobkowa stojana przeliczona na obwód wirnika, tj.

t',

Rdzenie biegunów są składane z nieizolowanych wykrojów z blachy magnetycznej o grubości do 2,5 mm (rys. 7.22), albo z odlewanych lub kutych elementów staliwnych. W nabiegunniku rdzenia składanego z wykrojów znajdują się żłobki, w których umieszcza się pręty uzwojenia klatkowego. Uzwojenie to stosuje się w silnikach i kompensatorach synchronicznych w celu wytworzenia momentu obrotowego podczas rozruchu oraz momentu wpadowego przy synchronizacji. W prądnicach natomiast uzwojenie klatkowe służy do tłumienia kołysań, tłumienia przeciwbieżnego pola magnetycznego oddziaływania twomika przy obciążeniu niesymetrycznym, zmniejszania przepięć w uzwojeniu wzbudzającym oraz do zwiększania stabilności dynamicznej maszyny.