Веб -меню

язык

поделиться

Дом / Новости / Новости отрасли / Конструкция сердечника статора генератора: объяснение слоев, укладки и охлаждения

Конструкция сердечника статора генератора: объяснение слоев, укладки и охлаждения

Проектирование сердечника генератора

Конструкция сердечника статора генератора: ламинирование, укладка и охлаждение

Два поставщика могут указать одну и ту же электромагнитную конструкцию и при этом поставлять сердечники, которые отличаются потерями холостого хода, шумом и повышением температуры. Разница в конструкции: сталь, зажим, охлаждение.

В большом гидро- или турбогенераторе один только сердечник статора может весить более ста тонн сложенной стали. Задолго до того, как кто-либо начал спорить об обмотке, этот стек решил, сколько входной энергии превращается в тепло, насколько громко гудит машина и насколько равномерно держится воздушный зазор в течение десятилетий службы.

Конструкция сводится к четырем взаимосвязанным решениям: сорт и толщина ламината, геометрия перфорации и пазов, метод штабелирования и зажима, а также путь вентиляции. У каждого из них есть своя сторона затрат и своя сторона потерь, и более тонкая ламинация окупается только тогда, когда качество покрытия и коэффициент укладки достаточно хороши, чтобы сохранить площадь паза, за которую вы заплатили.

Как собирается сердечник статора генератора

Последовательность сборки короткая, но каждый шаг ограничивает следующий.

  1. Штамповка или лазерная резка. Пластины вырезаются из электротехнической стали с покрытием. Здесь фиксируются геометрия паза, ширина зуба и высота заусенца, а заусенец, перекрывающий покрытие, создает локальное замыкание между листами.
  2. Изоляционное покрытие. Оксидная изоляция или изоляция типа С создают межслойное сопротивление: слишком тонкая, и стопка ведет себя как один сплошной блок, слишком толстая, и коэффициент штабелирования падает.
  3. Укладка. Пластины укладываются в привод на клавишных планках «ласточкин хвост» на больших машинах или сцепляются в матрице на маленьких.
  4. Сжатие и зажим. Торцевые пластины и прижимные пальцы или сквозные болты оказывают определенное удельное давление, которое удерживает стопку плотно, не разрушая покрытие.
  5. Особенности вентиляции. Распорки воздуховодов, осевые каналы и ступенчатые концевые пакеты встраиваются во время штабелирования, а не добавляются впоследствии.
  6. Проверка. Диаметр отверстия, пазы, длина пакета, зажим и потери в сердечнике измеряются до того, как обмотка приблизится к раме.

Маленькие стержни объединяют эти этапы: прогрессивная матрица пробивает и соединяет пластины, а пакет сваривается или склеивается по внешнему диаметру. Это устраняет затраты, а не риск, перенося риск на износ инструментов и стабильность покрытия.

Качество и толщина ламинирования: первый рычаг потерь

Марки электротехнической стали названы в честь их потерь. В таком обозначении, как М400-50А, цифра 400 означает максимальную удельную потерю 4,00 Вт/кг при 1,5 Тл и 50 Гц, а цифра 50 означает толщину 0,50 мм. Измените конечное число, и вы измените составляющую вихревого тока, которая растет пропорционально квадрату толщины и частоты.

Толщина пластин в зависимости от частоты, уровня потерь и типичного использования в сердечниках статора генератора.
Толщина Примеры оценок Где это подходит Чем вы торгуете
0,65 мм М600-65А, М800-65А Небольшие низкочастотные машины и генераторы переменного тока малой мощности. Самые высокие потери на вихри на килограмм, но самая низкая стоимость материалов и инструментов.
0,50 мм М400-50А, М470-50А Основные сооружения 50/60 Гц, гидроэлектростанции, промышленные и резервные генераторы Сбалансированные потери и затраты; значение по умолчанию, если только цели эффективности не требуют большего
0,35 мм М350-35А, М300-35А Высокоэффективные и высокочастотные генераторы, ветровые и тяговые. Меньшие потери, более высокая стоимость за килограмм, больше ударов, менее щадящее покрытие.
0,20-0,27 мм Высокочастотные сорта Высокоскоростные генераторы переменного тока и конструкции, в которых частота доминирует над потерями. Минимальные потери на частоте, но хрупкие края и высококачественный инструмент.

Повышение на одну марку, с M470-50A до M400-50A, устраняет примерно 15 процентов удельных потерь этого ламината. Этот выигрыш легко вернуть обратно за счет худшего коэффициента штабелирования, более тяжелого покрытия или худшего контроля за заусенцами, поэтому материал и процесс следует указывать вместе. Материальная сторона рассмотрена в данном руководстве по выбор подходящей электротехнической стали для сердечника статора генератора .

Информация. Тот же M400-50A, поставляемый с поврежденным покрытием и тяжелыми заусенцами, может нагреваться сильнее, чем чисто изготовленный сердечник M470-50A того же веса.

Укладка и зажим: где сердечник обретает свою механическую идентичность

Ламинирование не держится на месте. В сердечниках больших генераторов пакет расположен в пазах «ласточкин хвост» на шпоночных стержнях внутри рамы, сжимается прижимными пальцами с обоих концов, а сквозные болты или зажимные пластины поддерживают конечное давление. Вместо этого в сердечниках меньшего размера используется блокировка, сварка или соединение.

  • Переплетенные стопки. Самый быстрый в сборке и самовыравнивающийся, но блокировочные перемычки образуют локальные магнитные пути между пластинами.
  • Сварные штабеля. Мощный и экономичный на малых и средних ядрах; Сварные швы проходят между листами, поэтому положение сварного шва имеет такое же значение, как и его прочность.
  • Склеенные или лакированные стопки. Лучшая межламинарная изоляция и минимальные потери, но они требуют чистых, плоских слоев и контролируемого цикла отверждения.
  • Ключевые стержни, прижимные пальцы и сквозные болты. Стандарт для больших гидро- и турбогенераторов, поскольку конечное давление можно устанавливать, измерять и повторно проверять.

Два числа показывают, правильно ли была выполнена укладка: коэффициент укладки, который обычно составляет от 0,94 до 0,98 для электротехнической стали с покрытием, а также плоскостность и прямоугольность готовой стопки. Ниже 0,94 вы покупаете воздух, хотя в конструкции предполагается железо.

Предупреждение. Недосжатая стопка при эксплуатации расшатывается и начинает раздражаться; чрезмерно сжатая стопка сминает покрытие или прогибает пластины, что впоследствии проявляется в эксцентриситете канала ствола и неравномерном воздушном зазоре.

Сердечники, которые перемещаются по дороге или морю, повторно проверяются и затягиваются после установки обмотки, поскольку зажим должен выдерживать как транспортировку, так и эксплуатацию.

Детали вентиляции и конечной области

Тепло покидает сердечник статора за счет проводимости по пластинам в корпус, конвекции в воздушный зазор и принудительного потока через сам сердечник. Строительство решает, какую часть каждого маршрута вы получите.

В больших машинах пакет разделен на пакеты радиальными вентиляционными каналами, образованными из прокладок воздуховодов, обычно через каждые 40–60 мм длины пакета, с осевыми каналами через ярмо там, где они необходимы контуру охлаждения.

Конечный регион — самая сложная часть. Рассеянный поток от концевой обмотки попадает на концы сердечника и в зажимную конструкцию, поэтому концевые пакеты изготавливаются ступенчатыми и состоят из постепенно укорачивающихся пластин для уменьшения плотности потерь. Если вы ошибетесь в этой детали, самая горячая точка в машине окажется там, где не была установлена ​​термопара.

В большинстве ядер генераторов предельная температура не является средней температурой батареи. Это кончик зуба рядом с воздушным зазором и концевая пластина позади прижимного пальца.
Опасность. Удаление вентиляционных каналов для упрощения штабелирования и повышения коэффициента штабелирования — один из самых быстрых способов создать горячую точку, которую не выявит ни одно испытание в цехе.

Допуски и контроль: доказательство того, что конструкция работает

Качество конструкции можно проверить на заводе до установки обмотки. Это проверки, которые отделяют сердечник, соответствующий его расчету, от сердечника, соответствующего только его чертежу.

Стандартные проверки готового пакета сердечников статора генератора и обнаружение неисправностей, против которых необходимо предотвратить каждый из них.
Проверить Типичный метод От чего он защищает
Фактор суммирования Подсчет количества ламинаций и измерение высоты стопки Потерянная площадь паза, более высокая плотность потока, снижение выходной мощности
Диаметр и округлость отверстия Отверстие-микрометр или лазерное измерение в нескольких осевых положениях Неравномерный воздушный зазор, несбалансированное магнитное притяжение, вибрация.
Размеры и шаг слота Измерители пазов и шаблоны для проверки нескольких зубов Посадка обмотки, тепловой контакт и жесткость статора
Межламинарное сопротивление Франклин или испытание на перенапряжение при определенном напряжении Замыкание между пластинами и локальный вихретоковый нагрев
Потеря ядра Проверка кольцевого флюса или намагничивания собранного сердечника Потери на холостом ходу выше, чем заявлено в проекте
Плотность зажима Проверка момента затяжки болтов, испытание на резьбу, измерение вибрации Ослабление в эксплуатации, раздражение и прогрессирующее повреждение сердечника

Запрашивайте записи, а не только результаты

Партия покрытия, срок службы пуансона, давление штабеля, цикл отверждения и данные испытаний колец вместе описывают процесс. Сертификат сам по себе описывает документ.

Соответствие конструкции типу генератора

Одни и те же правила приводят к разным ответам в зависимости от машины.

  • Большие гидрогенераторы. Сплавы толщиной 0,50 или 0,35 мм, расположение шпонок, радиальные каналы, ступенчатые концы и прижимные пальцы, рассчитанные на десятилетия эксплуатации.
  • Ветрогенераторы с прямым приводом. Высокий коэффициент штабелирования и допуск на узкие отверстия для однородности воздушного зазора, пробивки больших объемов, склеенных или взаимосвязанных штабелей.
  • Турбогенераторы. Высокопрочные сплавы толщиной от 0,35 до 0,50 мм, точное охлаждение концевых участков и фиксация, выдерживающая непрерывные циклические изменения температуры.
  • Промышленные и резервные электростанции. Сплавы толщиной 0,50 мм, сварные или соединенные между собой стопки и простая компоновка воздуховодов позволяют принимать решения по стоимости и времени выполнения заказа.
  • Высокоскоростные генераторы. Сплавы от 0,20 до 0,27 мм, где из-за частоты вихревые потери преобладают, а точность штамповки имеет большее значение, чем длина пакета.
Успех. Самый дешевый путь к снижению потерь – это, как правило, лучшая конструкция, а не более тонкая сталь. Более высокий коэффициент накопления, более чистое покрытие и более узкий канал позволяют восстановить более чем одну ступень качества.

Геометрию паза, шаг воздуховода и давление в трубе легко отрегулировать на чертеже, а отрегулировать в штампе — дорого.

Когда ядро ​​генератора выставляется на продажу, характеристики, которые больше всего влияют на цену, редко совпадают с теми, которые указаны в заголовке чертежа. Марка и толщина, длина штабеля и коэффициент штабелирования, метод крепления, расположение воздуховодов, допуски на отверстия и пазы, а также ожидаемый рабочий цикл определяют, отличаются ли два предложения для одного и того же сердечника на двадцать процентов.

Практическая последовательность: зафиксируйте бюджет потерь перед областью слота, подтвердите приобретаемый коэффициент штабелирования, станьте свидетелем испытания керна и сохраните записи проверок вместе с машиной.

Если генератор все еще находится в стадии проектирования, привлеките основного поставщика заранее. Гораздо проще согласовать коэффициент укладки, шаг воздуховода и допуск на отверстие, пока рама представляет собой чертеж, чем когда первый прототип сердцевины находится на испытательном стенде. Вы можете поговорите с нашими основными инженерами на любом этапе.

Предыдущая статья Следующей статьи не будет
Последние посты
Связанные продукты