Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Кафедра «Электроснабжение»



БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра «Электроснабжение»

   «УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой ________ В.Б.Козловская

«   » ____________ 201____ г.

ЗАДАНИЕ

По курсовому проектированию

Студенту ____________________ группа______

Тема проекта: РАСЧЕТ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА типа ________________

(вариант________)

1. Срок сдачи студентом законченной работы __________ 201____г.

2. Исходные данные: Uн = _____ В, Sн =_____ кВА, nн = _____ об/мин, cos φн=0,8(инд), fн 50 Гц.

3. Содержание расчетно-пояснительной записки:Введение. (1) Номинальные величины.

(2) Размеры статора. (3) Зубцовая зона статора. Сегментировка. (4) Пазы и обмотка статора.(5) Воздушный зазор и полюса ротора. (6) Демпферная обмотка. (7) Расчет магнитной цепи.(8) Параметры обмотки статора для установившегося режима. (9) Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения при нагрузке. Диаграмма Потье. (10) Обмотка возбуждения. (11) Параметры и постоянные времени.(12) Масса активных материалов. (13)Потери и КПД. (14) Превышение температуры обмотки статора. (15) Характеристики синхронной машины. (16) Заключение. (17)Литература.

4. Перечень графического материала:

  Лист 1 – общий вид синхронной машины в двух проекциях с разрезами, спецификация.

  Лист 2 – схема обмотки статора; характеристики синхронной машины.

5. Руководитель проекта: _______________________________________________

6. Календарный график работы: пункты 1-3 (20%) – ______, пункты 4-6 (50%) – ______, пункты 7-10 (15%) – __________, оформление, графическая часть (15%) - ___________

7. ЛИТЕРАТУРА: 1.Проектирование электрических машин: Учеб.пособие для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Мокарев; Под редакцией И.П. Копылова-. М.: Высшая школа, 2005. -767с.

2.Токарев Б.Ф. Электрические машины (учебник). - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 547с.

3.Копылов И.П. Электрические машины (учебник). - М.: Энергоатомиздат, 2005. - 360с.

4.Вольдек А.И. Электрические машины (учебник). – Л.: Энергия, 1979, - 832с.

5.Гурин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин. – М.: Энергия, 1978. 6.Справочник по электрическим машинам /Под ред. Копылова И.П., Клокова Б.К. /Т. 1, 2. М.: Энергоатомиздат, 1988, 1989.

7.Сергеев П.С., Виноградов И.А., ,Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.Энергия.1969, 632с.

                      

« » февраля 201____ г. Руководитель: __________________________  

      

Задание получил(а) ________________________

 

Варианты задания на курсовое проектирование синхронного гидрогенератора ВГС. Группа _______ Рук. _______________

 № Варианта Тип генератора Номинальная мощность, кВА Номинальное линейное напряжение, кВ Номинальная частота вращения,об/мин Номинальная частота, Гц cosφ КПД, %
1 ВГС 1000 6,3 200 50 0,8 90
2 ВГС 1250 6,3 200 50 0,8 90
3 ВГС 1500 6,3 200 50 0,8 90
4 ВГС 2000 6,3 200 50 0,8 90
5 ВГС 2500 6,3 200 50 0,8 90
6 ВГС 3000 6,3 200 50 0,8 90
7 ВГС 4000 6,3 200 50 0,8 90
8 ВГС 5000 6,3 200 50 0,8 90
9 ВГС 6500 6,3 200 50 0,8 90
10 ВГС 10000 6,3 200 50 0,8 90
11 ВГС 1000 10,5 250 50 0,8 92
12 ВГС 1250 10,5 250 50 0,8 92
13 ВГС 1500 10,5 250 50 0,8 92
14 ВГС 2000 10,5 250 50 0,8 92
15 ВГС 2500 10,5 250 50 0,8 92
16 ВГС 3000 10,5 250 50 0,8 92
17 ВГС 4000 10,5 250 50 0,8 92
18 ВГС 5000 10,5 250 50 0,8 92
19 ВГС 6500 10,5 250 50 0,8 92
20 ВГС 10000 10,5 250 50 0,8 92
21 ВГС 1000 10,5 300 50 0,8 94
22 ВГС 1250 10,5 300 50 0,8 94
23 ВГС 1500 10,5 300 50 0,8 94
24 ВГС 2000 10,5 300 50 0,8 94
25 ВГС 2500 10,5 300 50 0,8 94
26 ВГС 3000 10,5 300 50 0,8 94
27 ВГС 4000 10,5 300 50 0,8 94
28 ВГС 5000 10,5 300 50 0,8 94
29 ВГС 6500 10,5 300 50 0,8 94
30 ВГС 10000 10,5 300 50 0,8 94

 

 

Варианты задания на курсовое проектирование синхронного

генератора СГН. Группа _______ .   Рук. _______________________

 № Варианта Тип генератора Номинальная мощность, кВА Номинальное линейное напряжение, кВ Номинальная частота вращения,об/мин Номинальная частота, Гц cosφ КПД, %
1 СГН 1000 6,3 1500 50 0,8 90
2 СГН 1250 6,3 1500 50 0,8 90
3 СГН 1500 6,3 1500 50 0,8 90
4 СГН 2000 6,3 1500 50 0,8 90
5 СГН 2500 6,3 1500 50 0,8 90
6 СГН 3000 6,3 1500 50 0,8 90
7 СГН 4000 6,3 1500 50 0,8 90
8 СГН 5000 6,3 1500 50 0,8 90
9 СГН 6500 6,3 1500 50 0,8 90
10 СГН 10000 6,3 1500 50 0,8 90
11 СГН 1000 10,5 1000 50 0,8 92
12 СГН 1250 10,5 1000 50 0,8 92
13 СГН 1500 10,5 1000 50 0,8 92
14 СГН 2000 10,5 1000 50 0,8 92
15 СГН 2500 10,5 1000 50 0,8 92
16 СГН 3000 10,5 1000 50 0,8 92
17 СГН 4000 10,5 1000 50 0,8 92
18 СГН 5000 10,5 1000 50 0,8 92
19 СГН 6500 10,5 1000 50 0,8 92
20 СГН 10000 10,5 1000 50 0,8 92
21 СГН 1000 10,5 750 50 0,8 94
22 СГН 1250 10,5 750 50 0,8 94
23 СГН 1500 10,5 750 50 0,8 94
24 СГН 2000 10,5 750 50 0,8 94
25 СГН 2500 10,5 750 50 0,8 94
26 СГН 3000 10,5 750 50 0,8 94
27 СГН 4000 10,5 750 50 0,8 94
28 СГН 5000 10,5 750 50 0,8 94
29 СГН 6500 10,5 750 50 0,8 94
30 СГН 10000 10,5 750 50 0,8 94

 

Введение.

 

Методические указания выполнены в соответствии с типовой программой дисциплины "Электрические машины", утвержденной УМО вузов РБ по образованию в области энергетики и энергетического оборудования (пр. № 1 от 6.12.2004г.) регистрационный № ТД УМО Э-51/тип для специальности 1-43 01 03 – «Электроснабжение (по отраслям)». Они выполнены в виде примера расчета синхронного генератора общепромышленного применения и основываются на методике и примере расчета по [1] (Проектирование электрических машин. Учебное пособие для ВУЗов /Копылов И.П.и др. Под ред. Копылова И.П.). Методические указания касаются выполнения расчетов генератора, конструирования генератора и его обмоток. Указания рассчитаны на возможность выполнения проекта студентами заочной формы обучения. По некоторым разделам предлагается упрощенная (чисто учебная) методика расчета. Справочные данные приведены непосредственно в разделах расчета в виде таблиц вместо графиков, что облегчает поиск данных и сокращает затраты времени на выполнение проекта.

Содержание проекта: Введение. 1. Номинальные величины. 2. Размеры статора. 3. Зубцовая зона статора. Сегментировка. 4. Пазы и обмотка статора.5. Воздушный зазор и полюса ротора. 6. Демпферная обмотка. 7. Расчет магнитной цепи. 8. Параметры обмотки статора для установившегося режима. 9. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения при нагрузке. Диаграмма Потье. 10. Обмотка возбуждения. 11. Параметры и постоянные времени. 12. Масса активных материалов. 13. Потери и КПД. 14. Превышение температуры обмотки статора. 15. Характеристики синхронной машины. 16. Заключение. 17.Литература.

        Перечень графического материала:

  Лист 1 – общий вид синхронной машины в двух проекциях с разрезами, спецификация.

  Лист 2 – схема обмотки статора; характеристики синхронной машины.

 

Содержание

       

   Введение

1. Номинальные величины

2. Размеры статора

3. Зубцовая зона  статора. Сегментировка

4. Пазы и обмотка статора

5. Воздушный зазор и полюса ротора

6. Демпферная обмотка

7. Расчет магнитной цепи

8. Параметры обмотки статора для установившегося режима

9. МДС обмотки возбуждения при нагрузке. Диаграмма Потье

10. Обмотка возбуждения

11. Параметры и постоянные времени

12. Масса активных материалов

13. Потери и КПД

14. Превышение температуры обмотки статора

15. Характеристики синхронных машин

Приложение 1. Диаграмма Потье и характеристики генератора

Приложение 2.Задание по курсовому проектированию

 

 

КОНСТРУКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА.

Синхронные машины имеют широкое распространение и выпускаются в большом диапазоне мощностей и частот вращения. В энергетике их применяют в качестве генераторов на электростанциях и мощность их доходит до 1200 МВт для турбогенераторов и 560 МВт для гидрогенераторов.

Синхронные генераторы выполняются с явнополюсными роторами и применяют в сопряжении с двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями и пр. Для дизель – агрегатов выпускаются генераторы с частотой вращения от 1000 до 375 об/мин.

Кроме того, выпускают генераторы небольшой мощности от 4 до 100 кВт. Большинство выпускаемых генераторов небольшой мощности работает с самовозбуждением и автоматической системой регулирования возбуждения.

Основное исполнение синхронных машин общепромышленного применения серии СГН – с горизонтальным расположением вала. По способу защиты и вентиляции – защищенные или закрытые с самовентиляцией. Охлаждение – воздушное.

 

Синхронные машины общепромышленного применения СГН выпускают в виде ряда серий. Каждая серия включает в себя машины в определенном диапазоне мощностей и частот вращения, их выполняют на нескольких нормализованных внешних диаметрах статора, которые определяют габарит машины. При одной и той же частоте вращения две – четыре машины близких мощностей имеют одинаковую поперечную геометрию и отличаются длиной.

На рис. 9-19 показана конструкция тихоходной машины. Корпус статора 5 выполнен сварным из листовой стали и состоит из стоек, соединенных продольными ребрами, на которых центрируются сегменты статора. В наружной обшивке вырезаны окна для охлаждающего воздуха. Корпуса статора машин 14–19-го габаритов неразъемные, а корпус 20-го габарита имеет разъем по горизонтальной плоскости.

Сердечник статора 6 состоит из штампованных сегментов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, собранных в пакеты и спрессованных стяжными шпильками 7. Сердечник разделен вентиляционными каналами на пакеты. В открытые пазы статора уложена двухслойная петлевая обмотка 8, состоящая из катушек, намотанных из прямоугольного провода с непрерывной компаундированной изоляцией из микаленты. Катушки удерживаются в пазах гетинаксовыми клиньями. Лобовые части обмотки защищены щитами 4, собранными из отдельных секторов. Выводные концы обмотки статора машин 14 и 15-го габаритов присоединены к коробке выводов, расположенной сбоку корпуса выше фундаментной плиты, а у машин 16–20-го габаритов они располагаются в нижней части корпуса с выходом в фундаментную яму.

Остов ротора 11 изготовляется либо сварным, либо литым из чугуна или стали. Сердечники полюсов 9 склепаны из листов стали марки Ст.З толщиной 1—1,5 мм и крепятся вместе с надетыми на них катушками к ободу ротора болтами. Катушки ротора намотаны из шинной меди на ребро и надеты на изолированные микафолием сердечники полюсов. К ободу ротора с обеих сторон привинчены ковшеобразные лопатки 10 центробежных вентиляторов. Пусковая обмотка электродвигателей и успокоительная генераторов состоят из круглых медных или латунных стержней, вставленных в отверстия, выштампованные в башмаках полюсных сердечников, и соединенных короткозамыкающими сегментами. Все сегменты соединяются медными накладками для обеспечения продольно-поперечного демпфирования.

Контактные кольца 12 стальные со шлифованной контактной поверхностью. Над ними укреплены траверсы щеткодержателей, согнутые из стальной полосы и оцинкованные. К траверсам крепятся силуминовые щеткодержатели с пружинным механизмом давления щеток на кольца. Щетки графитные марки Г-3 или электрографитированные марки ЭГ-4.

Шейки вала 1 опираются на два стояковых подшипника скользящего трения с кольцевой или комбинированной смазкой. Стояки 2 подшипников литые чугунные с разъемной головкой 3. В головки подшипников вставлены вкладыши, рабочая поверхность которых залита баббитом. Масло подается двумя латунными кольцами, а в машинах с комбинированной смазкой осуществляется дополнительная подача смазки под избыточным давлением 0,25—0,5 ат. Стояки подшипников установлены на фундаментной плите 15, сваренной из листовой стали коробчатого сечения или двутаврового проката. К торцу вала привернут шкив 13 клиноременной передачи для привода возбудителя 14.

На рис. 9-19а показан внешний вид машины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номинальные величины.

1. Номинальное фазное напряжение (предполагается, что обмотка статора соединена в звезду)

2. Полная номинальная мощность

Номинальный фазный ток               

                                                 

4. Число пар полюсов              

5. Расчетная мощность    

                                  

 

*Справочные таблицы

 

 Таблица 1. Значения КПД, %, синхронных двигателей при  и генераторов при и номинальном напряжении 6000 В

, кВт

, об/мин

1500 1000 750 600 500 375 300 250
315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 - - - 95 95,5 95,5 - - - - - - - 94,2 94,6 94,7 95,1 95,6 95,63 95,9 96,3 96,8 96,8 97 97,2 97,3 93,9 94 94,4 94,9 94,95 95,5 95,8 96 96,3 96,7 96,8 97 97,2 93,4 93,9 94,3 94,6 95,17 95,4 95,54 96 96,3 96,6 96,83 96,88 97,09 - 92,9 93,7 94,28 94,42 95 95,45 95,82 96,2 96,5 96,6 96,76 97,07 91,25 91,6 92,65 93,4 94,2 95 95,3 95,77 95,78 96,23 96,69 96,54 - 91,2791,94 93 93,34 93,9 94,4 94,66 95,2 95,7 95,72 96,1 96,3 - 90,8 92 93 93,5 93,9 94,45 94,66 95,0 95,4 95,65 96 96,28 -

Размеры статора

6. По табл.2.1 для  при   предварительно находим внутренний диаметр статора

7. Внешний диаметр статора

По табл. 2.2 ближайший нормализо­ванный внешний диаметр статора  (16-й габарит). Высота оси вра­щения

Поскольку найденный диаметр Da ле­жит в пределах, задаваемых коэффициен­том , то пересчет диаметра D не произ­водим.

8. Полюсное деление 

9. Расчетная длина статора. По табл.2.3 или 2.4 для  при р=6 находим  Тл. Задаемся:

Расчетная длина статора:

м.

10. Находим          

По табл.2.5  устанавливаем, что най­денные значения   лежат в допустимых пределах, ог­раниченных кривыми при .

11. Действительная длина статора  

12. Число вентиляционных каналов  при

Принимаем

13. Длина пакета, м,      

14. Суммарная длина пакетов сердеч­ника по (7-10)

                                

* Справочные таблицы

Таблица 2.1 Зависимость внутреннего диаметра от расчетной мощности

D = f ( S ’) при различных числах полюсов.

Номинальная мощность, кВА 200 300 400 500 700 1000 2000 3000 4000 7000
Внутренний диаметр, м, при числе пар полюсов:                    
2р=4 0,39 0,43 0,48 0,5 0,55 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1
2р=6 0,45 0,50 0,52 0,55 0,6 0,7 0,85 1,0 1,0 1,3
2р=8 0,46 0,52 0,58 0,62 0,7 0,8 1,0 1,2 1,3 1,6
2р=10 0,50 0,59 0,65 0,7 0,8 0,9 1,2 1,4 1,5 1,9
2р=12 0,60 0,69 0,85 0,82 0,9 1,0 1,4 1,6 1,7 2,1
2р=16 0,70 0,80 0,9 0,97 1,1 1,3 1,7 1,8 2,0 2,3
2р=20 0,80 0,90 1,0 1,3 1,3 1,5 1,9 2,0 2,2 2,5

 

 

Номинальная мощность, кВА 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Внутренний диаметр, м, при   р=:                              
2р=4 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,32
2р=6 0,2 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,3 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35

 

Таблица 2.2.Выбор нормализованного внутреннего диаметра и высоты оси вращения

  Габарит 5 6 7

8

9

10

11

12 13
  Диаметр, мм 280 327 393

423

493

520

590

660 740
  Высота оси вращения, мм 180 200 225

250

280

315

355

400 450

Габарит

14 15

16

17

18

19

20

21 22

Диаметр, мм

850 990

1180

1430

1730

2150

2600

3250  

Высота оси вращения, мм

500 560

630

630

630

630

630

630  
                               

 

Таблица 2.3 . Зависимость индукции в зазоре  и линейной нагрузки А

от полюсного деления  для синхронных машин мощностью >100 кВт.

Полюсное деление, τ, м 0 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6
Индукция, Тл, при p                    
2р= 4         0,76- 0,79 0,82-0,85 0,86-0,88 0,88-0,9 0,9- 0,92 0,92-0,93
2р=6       0,72-0,78 0,8-0,83 0,87-0,9 0,9-0,92 0,92-0,93 0,93-0,94 0,93-0,94
2р=8     0,75-0,8 0,82-0,9 0,84-0,91 0,9-0,92 0,92-0,93 0,93-0,94 0,94-0,95 0,94-0,95
2р=10   0,75-0,8 0,83-0,88 0,89-0,92 0,91-0,93 0,92-0,95 0,93-0,96 0,94-0,96 0,96-0,97 0,95-0,96
2р=12 и более 0 0,82-0,87 0,89-0,93 0,94-0,97 0,96-1,0 0,97-1,0 0,97-1,0 0,97-1,0 0,97-1,0 0,97-1,0
Линейная нагрузка, А/м 350- 400 390- 450 420- 480 440-500 450- 520 470- 550 490- 560 500- 570 510- 580 530- 590

 

 

Таблица 2.4 . Зависимость индукции в зазоре  и линейной нагрузки А

от полюсного деления  для синхронных машин мощностью <100 кВт.

Полюсное деление, τ, м 0,1 0,15 0,2 0,25   0,3  
Индукция, Тл 0,55-0,6 0,65-0,71 0,72-0,76 0,75-0,8 0,79-0,84
Линейная нагрузка, А/м 210-220 245-255 260-270 270-280 300-310

 

Таблица 2.5. Значения  в зависимости от числа полюсов

Число пар полюсов    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,5 0,6 0,8 1,0 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
1,1 1,4 1,7 1,9 2,0 2,1 2,15 2,2 2,3 2,4

Пазы и обмотка статора

21. Ширина паза (предварительная)

22. Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора (предвари­тельно)

 

где                                            ,

 AJ 1 – по табл.4.1 

23. Возможная ширина изолированного проводника

Выбираем изоляцию катушек класса нагревостойкости В по табл. 4.2 Двусторонняя толщина изоляции           

24. Размеры проводников обмотки статора. Принимаем, что эффективный проводник состоит из одного элементарного

Марка провода ПЭТВСД с толщиной двусторонней изоляции 0,5 мм.

По табл.4.4 размеры медного проводника  мм (с изоляцией  мм),  мм2 ( м2).

25. Ширина паза (уточненная)

 

 

Рис.4.1.Эскиз паза статора.

 

26. Высота паза

 где                                    

Масштабный эскиз паза на рис. 4.1; спецификация паза в табл. 4.3 27. Плотность тока в проводнике обмотки статора (уточненное значение)

.

28. Проверка индукции в зубце (приближенно)

29. Проверка индукции в ярме статора (приближенно)

Индукции  находятся в допустимых пределах.

30. Перепад температур в изоляции паза 

                                        

31. Градиент температуры в пазовой изоляции

Проведенная проверка показала, что размеры паза выбраны удачно.

32. Витки фазы обмотки статора

33. Шаг обмотки ,полюсное деление в пазах и укорочение шага обмотки

 

34. Коэффициент укорочения шага

35. Коэффициент распределения обмотки статора

 

Так как обмотка имеет дробное число пазов на полюс и фазу , то в формулу вместо подставляем bd + c =5.

36. Обмоточный коэффициент

 

* Справочные таблицы

 

Таблица 4.1. Зависимость AJ1 от  для синхронных машин  

0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
AJ 1 А/м3, для синхронных машин:            
13-го и 14-го габаритов 2000 2750 2700 2850 3000  
16-го и 17-го габаритов 1750 2100 2400 2700 2800 2900
18 – 21-го габаритов 1500 1750 2250 2500 2600 2700

   

Таблица 4.2. Непрерывная изоляция класса В катушек статорных

 обмоток машин переменного тока на напряжение до 10000 В

Часть обмотки

Пози-

ция

Материал

Число слоев не менее

 Толщина изоляции, мм

Наименование Толщина по ширине по высоте
    1     2   3   4 5.6 Витковая изоляция Изоляция проводника   Корпусная изоляция Стеклослюдинистовая лента ЛС: при U=10,5 кВ   U=6,6 кВ   U≤660 кВ   Лента стеклянная ЛЭС Толщина изоляции катушечной стороны: при U=10,5 кВ   U=6,6 кВ   U≤660 кВ   Прокладки в пазу Стеклотекстолит СТ-I Стеклотекстолит СТ-I Общая толщина изоляции на паз: при U=10,5 кВ   U=6,6 кВ   U≤660 кВ   -   0,13     0,1   1 05   9 в пол нахлеста 6 вполнахлеста 3 вполнахлеста     1 встык   2 2   6 4,5 2     0,2     6,2 4,7 2,2     2 1     6,2 4,7 2,2   6 4,5 2     0,2     6,2 4,7 2,2     2 1     15,4 12,4 7,4
                                   1 7     8 Изоляция проводника Стеклослюдинитовая лента ЛС: при U=10,5 кВ   U=6,6 кВ   U≤660 кВ Лента стеклянная ЛЭС (покровная) Неплотности и неровности Общая толщина изоляции на паз: при U=10,5 кВ   U=6,6 кВ   U≤660 кВ - 0,13     0,1   -   9 вполнахлеста 6 вполнахлеста 3 вполнахлеста 1 встык   -   -     6 4,5 2 0,2   1   7,2 5,7 3,2 -     6 4,5 2 0,2   1   7,2 5,7 3,2

Примечание. Толщина изоляции дана после опрессовки.

Таблица 4.3. (7-16) Спецификация паза (изоляция класса нагревостойкости В)

Позиция

Наименование

Число слоев

Толщина, мм

По ширине По высоте По ширине По высоте
1 Провод ПЭТВСД  мм 1 24
2 Лента стеклослюдинитовая ЛС 0,13 м 6 слоев Вполнах-леста 4,5 4,5
3 Лента стеклянная ЛЭС (покровная) 0,1 мм Двухсторонняя толщина изоляции одной катушки 1 слой   Встык   0,2 4,7 0,2 4,7
4 Стеклотекстолит СТ1 толщиной 1 мм - 2 - 2
5 Стеклотекстолит СТ1 толщиной 0,5 мм Общая толщина изоляции на паз Разбухание изоляции Допуск на укладку - - - - 2 - - - - 4,7 0,05 0,2 1 12,4 1,2 0,2
6 Клин Всего - - - - - 12,5 5 74

 

Успокоительная обмотка

49. Число стержней успокоительной обмотки на полюсе .

50. Поперечное сечение стержня успокоительной обмотки

м2.

 

51. Диаметр стержня [материал стержня – медь]

Выбираем м, тогда м2.

52. Зубцовый шаг на роторе принимаем м:

мм.

53. Проверяем условия  

Пазы ротора выбираем круглые, полузакрытые.

54. Диаметр паза ротора  

Раскрытие паза мм.

55. Длина стержня

м.

56. Сечение короткозамыкающего сегмента

мм2.

По табл. П-32 выбираем прямоугольную медь мм (сечение  мм2).

 

Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи при холостом ходе машины выполняется для одной точки кривой намагничивания, соответствующей номинальному напряжению. В целях упрощения предполагается, что характеристика холостого хода машины совпадает с нормальной ХХХ.

Для магнитопровода статора выбираем сталь 1511 (ГОСТ 214273-75) толщиной 0,5 мм. Полюсы ротора выполняют из конструкционной стали Ст3 толщиной 1 мм. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляют с помощью шпилек и гаек. Толщину обода (ярма ротора) принимаем hj=45 мм (см. выше). Кривые намагничивания сталей приводятся в табл.7.4

57. Магнитный поток в воздушном зазоре, Вб,

По табл.7.1 при  и  находим .     

58.  Уточненное значение расчетной длины статора

 

59. Индукция в воздушном зазоре, Тл,

 

60. Коэффициент воздушного зазора статора

61. Коэффициент воздушного зазора ротора

                                 

 

62. Коэффициент воздушного зазора

 

63. Магнитное напряжение воздушного зазора

64. Ширина зубца статора на высоте  от его коронки

 

где зубцовый шаг статора на высоте  от его коронки

 

65. Индукция в сечении зубца на высоте 1/3 hП1, Тл,

 

Напряженность магнитного поля в зубце статора по кривой намагничивания стали 1511 , Табл.7.4 ,

 ширина паза , глубина паза и высота зубца

66. Магнитное напряжение зубцов статора, А,

67. Индукция в спинке статора

 Напряженность магнитного поля в спинке статора по кривой намагничивания стали 1511,Табл.7.4

68. Магнитное напряжение спинки статора, А,

где длина магнитной силовой линии в спинке

69. Высота зубца ротора

70. Ширина зубца ротора на высоте 1/3 от его коронки

 

71. Индукция в зубце ротора , Тл,

 

Напряженность магнитного поля в зубце ротора по кривой намагничивания конструкционной стали Ст3 , Табл.7.4

 

72. Магнитное напряжение зубцов ротора по, А,     

73.  Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями сердечников полюсов

 

74.  Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников

 

где:                                    

75. Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями

76. Удельная магнитная проводимость для потока рассеяния

77. Магнитное напряжение ярма, зазора и зубцов полюсного наконечника

 

78. Поток рассеяния полюса, Вб,

 

79. Поток в сечении полюса у его основания, Вб,

80. Индукция в полюсе, Тл,

Напряженность магнитного поля в полюсе по кривой намагничивания конструкционной стали Ст3 , Табл.7.4 , .

81. Магнитное напряжение полюса, А,

где                                 

82. Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора по, А,

83. Индукция в ярме ротора (ободе магнитного колеса) , Тл,

где , .

Напряженность магнитного поля в ярме ротора по кривой намагничивания конструкционной стали Ст3 , табл.7.4   

84. Магнитное напряжение ярме ротора

 

где длина магнитной силовой линии в ярме ротора

85. Магнитное напряжение сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом, А,

 

86. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс

В дальнейшем расчете в качестве характеристики холостого хода принята нормальная характеристика синхронной машины в относительных единицах. При переводе магнитных напряжений  и потока  в относительные единицы и наоборот за базисные значения приняты: МДС  и магнитный поток  при ЭДС   МДС воздушного зазора при этом .

     Характеристика холостого хода и диаграмма Потье приведены в разделе 9.

 

* Справочные таблицы

 

Табл.7.1. Значения коэффициентов и для синхронных машин

а) при ; б) при

    δ/τ α 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

αδ

0,01   0,58 0,62 0,67 0,71 0,77 0,8
0,03   0,58 0,61 0,69 0,7 0,76 0,79
0,05   0,58 0,6 0,7 0,69 0,75 0,78

kВ

 

0,01   1,23 1,21 1,19 1,16 1,13 1,1
0,03   1,18 1,16 1,14 1,11 1,09 1,06
0,05   1,16 1,14 1,13 1,10 1,07 1,04
    δ/τ α 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

αδ

0,01   0,5 0,53 0,56 0,6 0,65 0,69
0,03   0,5 0,53 0,56 0,59 0,64 0,68
0,05   0,5 0,53 0,56 0,6 0,63 0,67

kВ

 

0,01   1,23 1,21 1,19 1,16 1,14 1,13
0,03   1,18 1,16 1,16 1,11 1,09 1,08
0,05   1,16 1,14 1,13 1,10 1,07 1,06

 

Табл.7.2.

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,63 0,61 0,6 0,55 0,4 0,35 0,3 0,27 0,25

 

Табл. 7.3.Нормальная характеристика холостого хода синхронной машины

,о.е. 0 0,58 1,0 1,21 1,33 1,44 1,46 1,51
,о.е. 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

 

Табл.7.4.Кривые намагничивания электротехнических и конструкционных сталей.

Удельные потери.

Индукция, Тл

Напряженность магнитного поля, А/м

  Листовая электротехническая сталь 1511, 1512, 1513, 1521 Листовая конструкционная сталь толщиной 1…2 мм для полюсов Литая конструкционная сталь, толстые листы
0 0 0 0
0,1 24 100 80
0,2 48 140 160
0,3 72 180 240
0,4 96 210 320
0,5 114 250 400
0,55 129 275 443
0,6 146 295 488
0,65 168 320 535
0,7 192 345 584
0,75 220 375 632
0,8 254 405 682
0,85 289 440 745
0,9 325 480 798
0,95 367 520 850
1,0 414 570 924
1,05 470 630 1004
1,1 538 690 1090
1,15 623 760 1187
1,2 730 845 1290
1,25 870 940 1430
1,3 1080 1080 1590
1,35 1410 1260 1810
1,4 1940 1490 2090
1,45 2700 1750 2440
1,5 3850 2270 2890
1,55 5000 3050 3430
1,6 6700 4000 4100
1,65 9300 5250 4870
1,7 13000 7050 5500
1,75 18000 9320  
1,8 23000 11900  
1,85 28000 14800  
1,9 34000 18800  
1,95 42500 23500  
2,0 70000 29000  
2,05 108000 36000  
2,1 148000    
2,15 188000    
2,2 228000    
2,25 268000    
2,3 308000    

Удельные потери в стали при индукции 1Тл и частоте 50Гц,

1511 - 1,55 Вт/кг      
1512 - 1,4 Вт/кг    
  1513 - 1,25 Вт/кг    

 

 

Обмотка возбуждения

Выбираем однорядную обмотку с лобовой частью в виде полуокружности. Изоляция класса нагревостойкости В.

 

105. Средняя длина витка обмотки возбуждения

Для питания обмотки возбуждения выбираем тиристорное возбудительное устройство ТВУ-65-320 ( UНе=65 В, IН=320 ). Напряжение на кольцах с учетом переходного падения напряжения на щеточном контакте принимаем Uе=63 В.

 

106. Сечение проводников обмотки возбуждения (предварите6льное значение)

 где

 

107. Ток возбуждения

Принимаем .

 

108. Число витков обмотки возбуждения по

109. Меньший размер прямоугольного проводника обмотки

Принимаем

По табл.4.4 (П-29) выбираем проводник с размерами    (qe = 51,95∙10-6 м2).

 

110. Расстояние между катушками соседних полюсов

 

111.  Плотность тока в обмотке возбуждения (уточненное значение)

 

112. Превышение температуры обмотки возбуждения

 ,

 

 

113. Уточненное значение высоты полюса

Так как расхождение с ранее выбранной высотой  составляет 1,5%, то пересчет магнитного напряжения полюса не производим.

114. Активное сопротивление обмотки возбуждения

115. Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при номинальной нагрузке и

 

116. Коэффициент запаса возбуждения

 

Масса активных материалов

124. Масса зубцов статора

, где

125. Масса ярма статора по

 

126. Масса меди обмотки статора по

 

127. Масса меди обмотки возбуждения

 

128. Масса меди стержня пусковой обмотки

 

129. Масса меди короткозамыкающих колец

 

130. Масса стали полюсов

 

131. Масса стали обода ротора АО

 

132. Полная масса меди

 

133. Полная масса активной стали

Потери и КПД

134.Основные электрические потери в обмотке статора

 

135. Потери на возбуждение

 

136. Магнитные потери в ярме статора по

 

 

137. Магнитные потери в зубцах статора

 

138. Механические потери

  

 

139. Поверхностные потери в полюсных наконечниках по

                   

140. Добавочные потери при нагрузке Рдоб=0,005Р=0,005∙535=2,68 кВт;

         

141. Общие потери при механической нагрузке

142. Коэффициент полезного действия по (7-168)

 

Характеристики генератора.

Характеристики генератора при автономной работе рассчитываются и строятся на основании диаграммы Потье. Характеристики: внешняя, регулировочная, нагрузочная, а так же характеристики короткого замыкания и холостого хода строятся а о.е., но могут быть рассчитаны и построены в именованных единицах.

Характеристика холостого хода- это кривая намагничивания машины, т.е. зависимость напряжения от тока возбуждения при токе статора, равном нулю (Е=f(Iв) при I1=0 ).

Она определяется по результатам расчета магнитной цепи машины для значений напряжения от 0 до 1,5 номинального значения. В настоящем расчете для упрощения в качестве кривой намагничивания принята нормальная ХХХ синхронной машины, а расчет магнитной цепи выполнен только для номинальной точки. ХХХ приведена на диаграмме Потье и на рис.15.1

 

Рис.15.1. Характеристики холостого хода, короткого замыкания, нагрузочная характеристика, треугольник короткого замыкания.

 

 

Характеристика короткого замыкания- это зависимость тока якоря от тока возбуждения при замкнутой накоротко обмотке якоря (симметричное трехфазное КЗ), напряжении, равном 0, при постоянной номинальной частоте вращения Ia=f (IВ), U=0, n=const. В режиме короткого замыкания магнитная система генератора не насыщена вследствие и индуктивного характера тока и размагничивающей реакции якоря. Характеристика представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат и точку с координатами: .

Индукционная нагрузочная характеристика (ИНХ) представляет собой зависимость . Вид характеристики определяется характером нагрузки генератора. Так как, нагрузка чисто индуктивная, то нагрузочная характеристика проходит ниже характеристики х.х., что объясняется размагничивающим действием реакции якоря и падением напряжения в обмотке статора. Для построения ИНХ вначале в одной системе координат строятся ХХХ и ХКЗ и по ним строится реактивный треугольник:

· на оси напряжений откладывается значение ЭДС рассеяния, равная падению напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния  , определенное из диаграммы Потье, и по ХХХ находится положение вершины реактивного треугольника А, которой соответствует МДС возбуждения .

· По оси ординат откладывается ток I1Н*=1 и по ХКЗ определяется положение вершины реактивного треугольника С и МДС возбуждения, равная отрезку ВС, которой в режиме короткого замыкания соответствует номинальный ток якоря и которая представляет собой МДС реакции якоря .

·  Нагрузочная характеристика строится перемещением реактивного треугольника АВС параллельно самому себе при скольжении вершины А вдоль ХХХ . Вершина С при этом проводит ИНХ  (рис. 15.1).

 

Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость напряжения генератора от его тока нагрузки при постоянном номинальном коэффициенте мощности и постоянном номинальном токе возбуждения . Упрощенная внешняя характеристика может быть построена по двум точкам с координатами, определяемыми по диаграмме Потье,

(1)   

(2)

 

 При индуктивной нагрузке реакция якоря носит размагничивающий характер, поэтому напряжение с увеличением тока статора I1 уменьшается. При емкостной нагрузке реакция якоря носит намагничивающий характер, поэтому с увеличением тока якоря напряжение увеличивается. Вид характеристики определяется характером нагрузки генератора (рис. 15.2).

 

Регулировочная характеристика генератора представляет собой зависимость МДС или тока возбуждения от тока якоря при постоянном номинальном напряжении якоря , постоянной номинальной частоте вращения и коэффициенте мощности IВ= f(I1) при U=const, n= const, cosφ=const. Она показывает, как необходимо регулировать ток возбуждения чтобы при изменении тока нагрузки от 0 до номинального напряжение оставалось постоянным и равным номинальному. Вид характеристики определяется характером нагрузки генератора (рис. 15.3). Для упрощения характеристику на основании диаграммы Потье можно построить по двум точкам: (1)       (2)

 

 

Рис. 15.3. Регулировочная характеристика

 

 

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра «Электроснабжение»

   «УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой ________ В.Б.Козловская

«   » ____________ 201____ г.

ЗАДАНИЕ


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 215; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.669 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь