Выбор основных размеров. Расчет обмоток статора и возбуждения, размеров ротора, параметров и постоянных времени. Определение массы активных материалов. Вычисление потерь и коэффициента полезного действия. Характеристики генератора постоянного тока.
Аннотация к работе
а) Номинальные величины: Номинальное фазное напряжение при соединении обмотки статора звездой: (1.1) Внутренний диаметр статора: По таблице 14.1 с.496 [1] находим для Рн=10 МВТ при косвенном воздушном охлаждении: Д=0.75 м; KB-коэффициент формы поля, принимаем KB=1.12; Принимаем для статора катушечную обмотку с шагом y»0.83t. Длина пакета статора: Принимаем l’=4.5 см.;Число пазов на полюс и на фазу: Принимаем q1=6; Для статора турбогенератора применяем двухслойную обмотку, имеющую шесть катушечных групп с шестью катушками в каждой. На фазу приходится две катушечные группы, соединяемые последовательно (а1=1). Принимаем U П1=4, Число последовательно соединенных витков фазы: (2.4) Принимая шаг обмотки 10 пазов имеем: Линейная нагрузка: (2.10)Принимаем турбогенератор без успокоительной обмотки. б) Зубцы и ярмо ротора. Принимаем l2=l1 0.1=2.245 0.125=2.37 м. На поверхности ротора выфрезировываются пазы для укладки в них проводников обмотки возбуждения, при этом часть его полюсного деления оставляется без пазов и образует большой зубец. Принимаем z2’=38 ; j=0.737, тогда z2=28 (см. Ширина паза: (3.8) где SH-коэффициент рассеяния ротора, принимаем SH=1.1;Намагничивающая сила обмотки возбуждения при номинальной загрузке. Намагничивающая сила обмотки возбуждения, эквивалентная намагничивающей силе якоря: FЭВ=FA’=KAFA; (4.1) или в относительных единицах: где: FA=2.7IHW1KO1=2.7*690*24*0.923=41269.2 Для нахождения FBH строим диаграмму Потье для турбогенератора, совмещенную с характеристикой холостого хода, используя найденные FA’ и XP (XP»0,1 о.е). Средняя длина витка обмотки возбуждения: LB2=2(l2 LЛ2); (4.4) где LЛ2-средняя длина лобовой части полувитка обмотки ротора: LЛ2=2С2 b2q2 C2’(q2-1) KJДСР-0.86(R b2/2) (4.5) где q2=z2/4 - число катушек на полюс, С2=60 мм., С2’=15 мм., R=35 мм.; (4.8) где h12»102 мм h12-высота паза, занятая проводниками и изоляции, имеющей двухстороннюю толщину DИЗ на проводник.Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора: Xs=0.0548 о.е. Индуктивные сопротивления взаимной индукции по продольной и поперечной осям: (5.3) 6) Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения: XBS= XB-Xad=2.21-2.11=0.1 о.е. Индуктивное сопротивление обратной последовательности: X2» 1.22Xd’’=1.22*0.15=0.183 о.е.; (5.9) Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания: (5.17)Масса стали статора: масса ярма статора: GC=SC*LC*2*p*JC; (6.1) где плотность стали JC=7650 кг/м3; Масса стали зубцов статора: GZ=z1*BZCP*НП1*LCT1* KC *JC; (6.3) где ширина зубца статора в среднем сечении: (6.4)Основные потери в стали: DPC=DPCC DPCZ; (7.1) где потери в стали ярма статора DPCC=КД*РСС*GC*10-3; (7.2) здесь КД - коэффициент, учитывающий дефекты при обработке и неравномерность распределения индукции в ярме: при Р>250 КВТ КД»1.3; (материал ярма статора) по таблице 2.2 с.20 [1] находим : р10/50=1.4 Вт/кг; BC=1.5 Тл. Потери в стали зубцов статора: DPCZ=KДZ*PCZ*GZ*10-3; (7.4) здесь: KДZ»1.7 при Р>250 КВТ Эти потери состоят из поверхностных и пульсационных, а также из потерь, обусловленных высшими гармониками кривой поля: Ориентировочно их можно принять: DPДОБ»0.1(DPCC DPCZ)=6.725 КВТ; (7.7) Потери на вентиляцию: DPB=DPTP’ DPTP’’ DPB’; (7.11) здесь потери от трения воздуха о бочку гладкого ротора и внутреннюю поверхность статора: DPTP’=57.3(Д’)4*l2=57.3(0.704)2*2.37=33.4 КВТ; (7.12) потери от трения воздуха о поверхности двух кольцевых бандажей: DPTP’’=57.3(ДК1)4*LK; (7.13) где ДК1 и LK - внешний диаметр и длина бандажа: ДК2» Д’-2(HK2 DИК DИD); (7.14) здесь: DИК - толщина прокладки под клин; DИК =(0.65?0.85)*10-2 м;Внешнюю характеристику строим при: IB=IBH=const=250 Отношение короткого замыкания (кратность тока короткого замыкания при «возбуждении холостого хода») По этим точкам строим характеристику короткого замыкания. Ударный ток короткого замыкания: (8.4) или в относительных единицах, если за базисные величины принять амплитуды номинальных тока и напряжения: (8.5) Для построения индукционной нагрузочной характеристики используем характеристику холостого хода генератора.