Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Исходные данные для проектирования



В качестве базовых вариантов конструкции предлагается использовать серийно выпускаемые генераторы серии СГ2 или СГД2.

Конструктивное исполнение генератора СГ2 по способу монтажа – IM1001 (генератор на лапах с двумя подшипниковыми щитами и горизонтальным валом, конец вала – цилиндрический), степень защиты генератора – IP23 (защищённая), способ охлаждения – ICA01 (с самовентиляцией).

Конструктивное исполнение генератора СГД2 по способу монтажа – IM7311 (генератор со стояковыми подшипниками на приподнятых лапах, с горизонтальным валом, конец вала – цилиндрический), степень защиты – IP11 (защищённая), способ охлаждения – ICA01 (с самовентиляцией). Частота тока – 50 Гц, cosφ = 0,8 (отстающий ток), режим работы – продолжительный, соединение трёхфазной обмотки в звезду.

Основные исходные данные (номинальные параметры): номинальная мощность , линейное напряжение и частота вращения задаются преподавателем.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Выбор главных размеров активной части генератора

Проектирование синхронного генератора, как и любой другой электрической машины, начинают с выбора главных размеров: внутреннего диаметра статора D и расчетной длины lδ. Как указывалось, эта задача не имеет однозначного решения, поэтому для нахождения оптимальных значений D и lδ приходится рассчитывать ряд вариантов, для сокращения числа которых целесообразно воспользоваться рекомендациями, полученными на основе накопленного опыта проектирования.

Для предварительного определения диаметра D можно воспользоваться зависимостями D=f(S'H), рис.1.1, соответствующими усредненным диаметрам выполненных машин.

Расчетная электромагнитная мощность , кВ×А,

,

где kЕ – отношение ЭДС обмотки якоря при номинальной нагрузке Ен к номинальному напряжению Uн, предварительно принимают kE≈1,08; Рн – номинальная мощность, кВт; cosφн – номинальный коэффициент мощности.

 

Рис. 1.1

Число пар полюсов р и полюсное деление τ, м, равны соответственно

Предварительное значение внешнего диаметра статора Da , м,

Da=kДD.

Значения kД в зависимости от 2р приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

2р
kД 1,43–1,52 1,38–1,45 1,35–1,4 1,3–1,36 1,28–1,33 1,25–1,3
2р 32 и более
kД 1,22–1,28 1,2–1,26 1,18–1,25 1,16–1,22 1,15–1,2 1,14–1,18

Полученное значение Da округляют до ближайшего нормализованного диаметра (табл. 1.2). От выбранного диаметра Da зависят габариты и высота оси вращения h проектируемой машины.

В случае корректировки Da следует произвести пересчёт диаметра D и полюсного деления τ:

D = Da/kД ;

,

в этом случае для kД берут среднее значение при данном 2р.

Расчетная длина lδ машины, м,

Габарит Da , мм h, мм

где αδ – расчетный коэффициент полюсного перекрытия (определяется по рис. 1.2); kB – коэффициент формы поля (рис. 1.2);

kоб1 – обмоточный коэффициент обмотки статора; А – линейная нагрузка статора, А/м; Вδн – максимальное значение индукции в воздушном зазоре при номинальной нагрузке, Тл.

Рис. 1.2

Так как и kB зависят от размеров и конфигурации полюсного наконечника, а также воздушного зазора δ и полюсного деления τ и пока неизвестны, то предварительно можно принять αδ=

= 0,65–0,68; kB= 1,16–1,14, а их произведение ·kB= 0,75–0,78 (эти значения соответствуют = 0,68–0,72 при δм/δ =1,5 и δ/τ ≈ ≈0,01).

Обмоточный коэффициент kоб1 предварительно принимают равным 0,92.

Линейную нагрузку А и индукцию Вδн при Uн = 380–6600 В выбирают по рис. 1.3 и 1.4. При Uн = 10000 В величину Вδн можно также выбирать по рис. 1.4, а линейную нагрузку А следует снизить на 10–15 %, так как из-за более толстой пазовой изоляции ухудшается охлаждение обмотки якоря.

Рис 1.3

Выбранные значения А и Вδн являются предварительными и в дальнейшем при необходимости их можно изменять. При этом следует иметь в виду, что чем больше произведение А·Вδн , тем меньший активный объем D2lδ будет иметь проектируемая машина. Однако каждая машина имеет свои верхние пределы А и Вδн.

Рис. 1.4

Приведенные на рис. 1.3 верхние значения А соответствуют серийным машинам защищенного исполнения с косвенным воздушным охлаждением, с изоляцией класса нагревостойкости В. Верхний предел индукции Вδн ограничен насыщением магнитной цепи, в основном – насыщением зубцового слоя. Кроме того, с увеличением отношения А/Вδн возрастают индуктивные сопротивления машины.

Определив расчетную длину lδ , находят отношение

,

причем чем длиннее машина (больше λ), тем хуже условия её охлаждения, а чем короче, тем больше доля лобовых частей в длине витка обмотки и тем больше потери в обмотке. Значения λ для современных машин указаны на рис. 1.5.

Рис. 1.5

Для улучшения охлаждения сталь статора обычно разбивают на несколько пакетов длиной lпак ≈ 4–5 см, между которыми делают радиальные вентиляционные каналы шириной bк = 10 мм (рис. 1.6).

Рис. 1.6

При наличии вентиляционных каналов истинная длина статора будет больше расчетной и предварительно может быть принята

Длину всех пакетов чаще всего берут одинаковой. Число вентиляционных каналов в этом случае

причем nK округляют до целого числа.

После округления nK уточняют длину пакета

и округляют ее до одного миллиметра.

Суммарная длина пакетов сердечника

Проекции синхронного генератора приведены на рис. 1.7.

 

Рис. 1.7

Синхронная машина имеет радиальную систему вентиляции, обеспечиваемую вентиляционным действием полюсов ротора и вентиляционными лопатками, направляющими часть воздушного потока на лобовые части обмотки статора (рис. 1.8). Охлаждающий воздух в машинах защищённого исполнения входит через вентиляционные окна в подшипниковых щитах (рис. 1.8, а), проходит вдоль лобовых частей обмотки статора, через междуполюсное пространство ротора (охлаждая обмотку возбуждения), радиальные вентиляционные каналы статора и выходит через боковые жалюзи. Схема вентиляции машины закрытого исполнения с установленным в верхней части теплообменником показана на рис. 1.8, б.



Рис. 1.8. Схема вентиляции синхронных машин

2. Выбор типа обмотки и расчёт зубцовой зоны статора

Для статоров синхронных машин общего назначения мощностью от сотен до нескольких тысяч киловатт применяют двухслойные катушечные петлевые обмотки с числом эффективных проводников в пазу uп более двух. По условиям технологии каждый эффективный проводник может состоять из одного или нескольких элементарных прямоугольных проводников с сечением 12–20 мм2. Ток в таком составном проводнике допускается от 50 до 150, реже до 250 А. Если номинальный фазный ток машины Iнф превышает указанные пределы, то обмотку выполняют с несколькими параллельными ветвями a1.

Номинальный фазный ток Iнф обмотки статора при рекомендуемом соединении ее в звезду равен линейному току:

Тогда число параллельных ветвей

Причём число a1 должно быть целым и кратным 2р. В дальнейшем a1 нужно увязать с выбранным числом пазов статора Z1.

При необходимости ток в составном проводнике можно принимать больше 250 А. В этом случае произведение этого тока на число проводников в пазу uп не должно превышать 3000 А.

Рис. 2.1

Число пазов Z1 существенно влияет на технико-экономические показатели проектируемой машины, поэтому оптимальное число Z1 можно выбрать только после расчета и сравнения между собой ряда вариантов.

Зубцовое деление статора

Определив из рис. 2.1 при полученном ранее значении τ максимальное и минимальное значения t1 , находят соответствующие им числа пазов (зубцов) машины:

Из диапазона ZlmaxZlmin выбирают такое целое число Z, при котором выполняются следующие требования:

2.1. Zl должно быть кратным числу фаз m и числу параллельных ветвей a1, т.е. – целое число.

2.2. Число пазов на полюс и фазу должно быть целым или дробным вида q1=b+c/d (b – целое число, а c/d – правильная несократимая дробь, причем d не кратно m и меньше p). При 2р < 8 чаще всего выбирают целое число q1 = 3(2) – 5 (большие значения для машин с меньшим числом полюсов). При 2р > 8 и малом τ можно выбирать обмотки с дробным q1 ( ).

2.3. При целом q1 отношение 2р/a1 должно быть целым. При дробном q1 должно быть целым числом отношение .

2.4. Для удобства сегментировки статора при Da>0,99 м желательно, чтобы величина Zl разлагалась на возможно большее число простых множителей (2, 3, 5).

2.5. Для машин с Dа > 3,25 м число пазов должно быть кратным числу разъемов статора, выполняемых для возможной транспортировки по железной дороге.

Из диапазона ZlmaxZlmin выбирают такое Zl , которое наиболее полно удовлетворяет указанным требованиям. Затем определяют и число эффективных проводников в пазу

которое округляют до ближайшего чётного числа.

По найденному значению uп уточняют линейную нагрузку

.

Число пазов Zl следует принять таким, при котором уточненное значение А отличается от выбранного в начале расчета более, чем на 10 %. Полученные таким образом значения Z1, uп, a1 , q1 и А для машин с Dа ≤ 0,99 м являются окончательными. В случае Da > 0,99 м число пазов устанавливают после выполнения сегментировки статора.

 


Просмотров 590

Эта страница нарушает авторские права



allrefrs.ru - 2022 год. Все права принадлежат их авторам!