Синхронный генератор (206035)

Посмотреть архив целиком

Аннотация


Синхронные машины применяются во многих отраслях народного хозяйства, в частности, в качестве генераторов в передвижных и стационарных электрических станциях, двигателей в установках не требующих регулирования частоты вращения или нуждающихся в постоянной частоте вращения.

Наиболее распространена конструктивная схема синхронной машины с вращающимся ротором, на котором расположены явновыраженные полюсы. Иногда явнополюсные синхронные машины малой мощности выполняют по конструктивной схеме машин постоянного тока, то есть с полюсами, расположенными на статоре, коллектор заменяется контактными кольцами.

Синхронные двигатели серии СД2 и генераторы серии СГ2 изготавливают мощностью от 132 до 1000 кВт, при высоты оси вращения до 450 мм, в защищенном исполнении IP23, с самовентиляцией IC01, с частотой вращения от 500 до 1500 об/мин.

Электрические машины серий СД2 и СГ2 рассчитаны на продолжительный режим работы. Их возбуждение осуществляется от устройства, питающегося от дополнительной обмотки, заложенной в пазы статора.



Содержание


Введение

1. Исходные данные

2. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал

2.1 Конфигурация

2.2 Главные размеры

2.3 Сердечник статора

2.4 Сердечник ротора

2.5 Сердечник полюса и полюсный наконечник

3. Обмотка статора

4. Расчет магнитной цепи

4.1 Воздушный зазор

4.2 Зубцы статора

4.3 Спинка статора

44 Полюсы

4.5 Спинка ротора

4.6 Воздушный зазор в стыке полюса

4.7 Общие параметры магнитной цепи

5. Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима

6. Расчет магнитной цепи при нагрузке

7. Обмотка возбуждения

8. Параметры обмоток и постоянные времени. Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме

8.1 Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме

8.2 Сопротивление обмотки возбуждения

8.3 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора

8.4 Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности

8.5 Постоянные времени обмоток

9. Потери и КПД

10. Характеристики машин

10.1 Отношение короткого замыкания

11. Тепловой расчет синхронной машины

11.1 Обмотка статора

11.2 Обмотка возбуждения

11.3 Вентиляционный расчет

12. Масса и динамический момент инерции

12.1 Масса

12.2 Динамический момент инерции ротора

13. Механический расчет вала

Литература



Введение


Синхронные генераторы применяются в передвижных и стационарных электрических станциях. Наиболее распространена конструктивная схема генераторов с вращающимся ротором, на котором расположены явновыраженные полюса. Генераторы серии СГ2 изготавливаются мощностью от132 до 1000 кВт при высоте оси вращения до 450 мм, в защищенном исполнении IP23, с самовентиляцией IC01, с частотой вращения от 500 до 1500 об/мин.

В журнале “Электричество” №8 2004г. ученым Ороняным Р. В. предложен метод, позволяющий с достаточной для инженерных расчетов точностью вычислять значение экстремальных отклонений напряжений автономного синхронного генератора при сбросе - набросе нагрузки. Зная экстремальные изменения напряжения, можно с помощью полученных в статье формул рассчитать значение индуктивных сопротивлений по поперечной оси генератора хq и x’q..

В журнале “Электричество” №10 2004г. ученым Джендубаевым А.-З.Р представлена математическая модель позволяющая исследовать динамические и статические режимы асинхронного генератора с учетом потерь в стали статора и фазного ротора. В широком диапазоне изменения скольжения учет потерь а стали фазного ротора повышает точность расчета.

В обзоре докладов 23 сессии СИГРЭ (1970) рассматривается актуальные вопросы создания и работы синхронных генераторов большой мощности и их систем возбуждения.

В книге Абрамова А. И. “Синхронные генераторы” рассмотрены основные свойства и поведение синхронных генераторов при различных режимах работы, возникающих во время эксплуатации. Даны требования к системам возбуждения и показана необходимость введения форсировки возбуждения не всех синхронных машинах в целях повышения устойчивости работы энергосистемы. Рассмотрены вопросы нагрева обмоток при установившихся режимах и при форсировках возбуждения. Подробно рассмотрен асинхронный режим работы генераторов включая вопросы асинхронного пуска, даны методы расчета и приведены опытные данные.



1. Исходные данные


Данные для проектирования

Назначение

Генератор

Номинальный режим работы

Продолжительный

Номинальная отдаваемая мощность Р2, кВт

30

Количество фаз статора m1

3

Способ соединения фаз статора

Y

Частота напряжения f, Гц

50

Коэффициент мощности cos φ

0,8

Номинальное линейное напряжение Uл, В

400

Частота вращения n1, об/мин

1500

Способ возбуждения

От спец. обмотки

Степень защиты от внешних воздействий

IP23

Способ охлаждения

IC01



2. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы


2.1 Конфигурация


Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F

Количество пар полюсов (9/1)

р=60f/n1=60∙50/1500=2

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора (рисунок 11.1)

хσ*=0,08 о.е.

Коэффициент мощности нагрузки (11.1)


кн=


Предварительное значение КПД (рисунок 11.2)

η'=0,88 о.е.


2.2 Главные размеры


Расчетная мощность (1.11)


Р'=кнР2/cosφ=1.05∙30/0,8=39.4 кВт.


Высота оси вращения (таблица 11.1)

h=225 мм.

Допустимое расстояние от корпуса до опорной поверхности (таблица 9.2)

h1=7 мм.

Наружный диаметр корпуса (1.27)



Dкорп=2(h-h1)=2(225-7)=436 мм.


Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора (таблица 9.2)

Dн1max=406 мм.

Выбираемый диаметр сердечника статора (§ 11.3)

Dн1=406 мм.

Внутренний диаметр сердечника статора (§ 11.3)


D1=6+0,69·Dн1=6+0,69406=286 м.


Предварительное значение линейной нагрузки статора (рис. 11.3)


А'1=220 А/см.


Предварительное значение магнитной индукции в воздушном зазоре и номинальном режиме (рисунок 11.4)

В'б=0,77 Тл.

Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре машины при х.х. (11.3)


В'б0=В'бн=0,77/1,05=0,73 Тл.


Полюсное деление статора (1.5)


мм.


Индуктивное сопротивление машины по продольной оси (рис. 11.5)

хd*=2.5 о.е.

Индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси (11.4)


хad*d* - хσ*=2,5-0,08=2,42 о.е.


Коэффициент, учитывающий наличие зазоров в стыке полюса и сердечника ротора или полюсного наконечника и полюса (§ 11.3)

к'=1,07

Расчетная величина воздушного зазора между полюсным наконечником и сердечником статора (11.2)


мм.


Уточненная величина воздушного зазора (§ 11.3)

б=1 мм.

Форма зазора концентричная по рисунку 11.8

Коэффициент полюсной дуги для пакетов с широкими полюсными наконечниками

аш=0,77 (§ 11-3)

Радиус очертания полюсного наконечника

Действительная ширина полюсной дуги в сечении пакета с широкими полюсными наконечниками



Ширина полюсного наконечника, определяемая хордой в сечении пакета с широкими полюсными наконечниками




Отношение bY/bш


bY/bш=0.48


Ширина полюсного наконечника, определяемая хордой в сечении пакета с узкими полюсными наконечниками



Действительная ширина полюсной дуги в сечении пакета с узкими полюсными наконечниками



Действительный коэффициент полюсной дуги для пакетов с узкими полюсными наконечниками



Коэффициент полюсной дуги : средний и расчетный



2.3 Сердечник статора


Марка стали 2013, изолировка листов оксидированием, толщина стали 0,5 мм.

Коэффициент заполнения сердечника статора сталью (§ 9.3)

кс=0,97.

Коэффициент формы поля возбуждения (рисунок 11.9)

кв=1,17.

Обмоточный коэффициент (§ 9.3)

коб1=0,91

Расчетная длина сердечника статора (1.31)


.


Конструктивная длина сердечника статора (1.33)

1=ℓ'=160 мм.

Отношение конструктивной длины к внутреннему диаметру сердечника статора


λ=ℓ1/D1=160/286=0,56.


Проверка по условию λ< λmax (рисунок 11.10)

λmax=1,07.

Количество пазов на полюс и фазу (§ 11.3)

q1=3,5.

Количество пазов сердечника статора (9.3)


z1=2рm1q1=4∙3∙3,5=42.


Проверка правильности выбора значения z1 (11.15)


z1/gm1=42/(2∙3)=7 - целое число.


2.4 Сердечник ротора


Марка стали 2013, толщина листов 0,5 мм, листы без изоляции, коэффициент заполнения стали кс=0,97.

Длина сердечника ротора (11.20)

2=ℓ1+(10..20)=160+10=170 мм.


2.5 Сердечник полюса и полюсный наконечник


Случайные файлы

Файл
47249.rtf
57725.rtf
27720.rtf
101011.rtf
91499.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.