В последние годы в России 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. 7).
В связи с равномерным распределением магнитного порошка в эпоксидном составе полученный материал обладает достаточно хорошими диэлектрическими характеристиками, что препятствует замыканию листов активной стали статора.
Рис. 7. Конструкция магнитных клиньев статора:
и клин конструкции ХАИ: б — клин конструкции ВНИИЭИМ
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-J2-41-4 (Я=500 кВт, л=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.
