Расчет пазов и обмотки статора, полюсов ротора и материала магнитопровода синхронного генератора. Определение токов короткого замыкания. Температурные параметры обмотки статора для установившегося режима работы и обмотки возбуждения при нагрузке.
Аннотация к работе
Синхронные генераторы устанавливаются в тепло-и гидроэлектростанциях, самолетах, судах, ими комплектуются различные передвижные источники электроэнергии. Об основных свойствах синхронного генератора дают представление характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря, током возбуждения, током нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянном коэффициенте мощности в установившемся режиме. Проектирование электрической машины - задача неоднозначная, так как число исходных расчетных уравнений, описывающих электромагнитные связи в ней, меньше числа неизвестных величин.Номинальное фазное напряжение ((при соединении обмотки статора в звезду Y) согласно [1] формула 6.1 с 188))1.1 для КВ•А при 2р = 12 предварительно находим внутренний диаметр статора D = 1,2 м. 1.2 ближайший нормализованный внешний диаметр статора Da = 1430 мм = 1,43 м (17-й габарит). Уточняем внутренний диаметр статора Задаемся: ?? =0,66; KВ=1,15; коб 1= 0,92; ??•KВ=0,66•1,15=0,76, тогда Находим ? 1.5 устанавливаем, что найденное значение ? лежит в пределах, ограниченных кривыми при р = 6.2.1 (кривые 2) для ? =0,293 м находим: t1min=0,035 м, t1max=0,039 м. Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора Так как Da=1,43 м > 0,99 м, то статор выполняется сегментированным. Расчет числа проводников в пазу uп, числа сегментов Sct, хорды Н и линейной нагрузки А сводим в табл.Для предварительного определения ширины паза зададимся максимальной индукцией в зубце (рекомендуемый диапазон 1,6-2,0 Тл), тогда м. где, кс - коэффициент заполнения пакета статора сталью, который зависит от толщины и способа изоляции листов; при частоте f = 50 Гц пакет статора выполняют чаще всего из лакированных листов толщиной 0,5 мм (кс=0,93) Предварительно двусторонняя толщина изоляции ?ип при напряжении UH ? 660 В принята равной 1,8 мм. мм. Сечение эффективного проводника обмотки статора qэф=38,77 мм? > (18-20) мм?, поэтому необходимо принять qэл= qэф/ =38,77/4=9,7 мм?. Выбираем проводник марки ПЭТВСД с двусторонней толщиной изоляции 0,5 мм, тогда ширина неизолированного проводника 4.2 размеры медного проводника принимаем: a1 ? b1 = 2,24 ? 4,5; qэл = 9,72 мм?;Задавшись перегрузочной способностью генератора Мм/Мн = 2,1, по рис. Округляем предварительную величину зазора с точностью до 0,1 мм и принимаем воздушный зазор под серединой полюса 0,0036м. Примем ? = 0,7, тогда Радиус дуги полюсного наконечника Находим расчетную длину сердечника полюса. 5.2 имеем k ? 7,0, тогда Рассчитаем ширину полюсного сердечника, задавшись Bm = 1,5 Тл; kcp = 0,95 (полюсы выполнены из стали Ст 3 толщиной 1 мм): Так как vp= ?DNН/60=??1,12?500/60=29,3 м/с<30 м/с, то используем способ крепления полюсов к ободу шпильками.Выбираем число стержней демпферной обмотки на полюс Nc = 5. Определяем зубцовый шаг ротора. Принимаем Z=5?10-3 м, тогда Проверяем условия t2 =0,0373>t1=0,0326 - данное условие не выполняется; t2=0,0307>0,8•t1=0,8?0,0326=0,0261-условие выполняется.В данном разделе готовим расчетные выражения, необходимые для расчета магнитной цепи (табл. Толщину обода (ярма ротора) принимаем hj =0,067 м. Магнитное напряжение спинки статора где ? определяем по рис. 3 расчет падения магнитного напряжения на полюсе Fm производим по эквивалентной напряженности Нмр, которую определяем по трем сечениям полюса, табл. Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора, А, Индукция в ярме ротора, Тл, Магнитное напряжение в ярме ротора, А, Магнитное напряжение сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом, А, Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на полюс, А, Результаты расчета магнитной цепи сводим в табл.Активное сопротивление обмотки статора при 20 ?С Активное сопротивление обмотки статора в относительных единицах Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния здесь bп 1=0,0121 м; Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря в относительных единицах kaq=0,42 (определяем по рис.3 строим частичные характеристики намагничивания и зависимость 7) по Uнф, Інф, cos?н определяем =1,08. По найденной МДС из характеристики определяем ЭДС Из характеристики по Erd находим Frd*=0,86. По сумме из характеристики определяем .Выбираем однорядную обмотку с лобовой частью в виде полуокружности. Задавшись током обмотки возбуждения 320 А и плотностью тока обмотки ОВ Je = 3,5?106 А/м?, определим предварительное значение сечения проводника Определим предварительное значение питающего напряжения Для питания обмотки возбуждения выбираем тиристорное возбудительное устройство ТВУ-65-320 (Ueн=65 В, Іен=320 А). Тогда напряжение на кольцах с учетом переходного падения напряжения в щеточном контакте принимаем Ue=63 В.Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения Находим индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки по продольной оси. 12.
План
Содержание
Введение
1. Расчет номинальных параметров
2. Определение размеров статора
3. Расчет зубцовой зоны статора. Сегментировка
4. Расчет пазов и обмотки статора
5. Выбор воздушного зазора. Расчет полюсов ротора
6. Расчет демпферной обмотки
7. Расчет магнитной цепи
8. Определение параметров обмотки статора для установившегося режима работы
9. Расчет МДС обмотки возбуждения при нагрузке. Векторная диаграмма
10. Расчет обмотки возбуждения
11. Определение параметров и постоянных времени обмоток
12. Расчет масс активных материалов
13. Определение потерь и КПД
14. Расчет превышения температуры обмотки статора
15. Определение токов короткого замыкания
16. Расчет и построение характеристик генератора
Список использованных источников
Введение
В настоящее время синхронные генераторы являются основным источником электроэнергии. Их мощность - в пределах от нескольких киловатт до сотен тысяч киловатт. Синхронные генераторы устанавливаются в тепло- и гидроэлектростанциях, самолетах, судах, ими комплектуются различные передвижные источники электроэнергии.
Об основных свойствах синхронного генератора дают представление характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря, током возбуждения, током нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянном коэффициенте мощности в установившемся режиме.
Проектирование электрической машины - задача неоднозначная, так как число исходных расчетных уравнений, описывающих электромагнитные связи в ней, меньше числа неизвестных величин. Потому номинальные данные могут быть обеспечены при различных соотношениях основных размеров и электромагнитных нагрузок машины. Оптимальный результат в значительной мере зависит от опыта проектировщика и достигается обычно при сопоставлении нескольких вариантов. В качестве универсального критерия оптимальности наиболее часто принимают минимум суммарных затрат, т.е. стоимость материалов, затрат на изготовление и эксплуатацию. Затраты на эксплуатацию, в свою очередь, зависят от КПД, коэффициента мощности, качества, ремонтопригодности и ряда других факторов.