Общий вид и размеры изоляции приведены ниже.
Ширина проводника обмотки ротора
b2 = bn2 – 2dиз = 46 – 2*2=42мм (2.5)
По сортаменту подбираем провод стандартных размеров – b2 = 35мм .
Следовательно, ширина паза будет меньше bп2 =40мм.
Напряжение возбуждения турбогенератора выбираем в соответствии с
РН, uf = 210 B
Средняя длина витка обмотки возбуждения
lfcc = 2 (l2 + lЛ2) = 2(1,9+1,1) = 6 м (2.6)
где предварительно
lЛ2=1,35D2 = 1,35*0,816 = 1,1м (2.7)
Обмоточный коэффициент обмотки ротора:
(2.8)
Коэффициент приведения н.с. обмотки якоря к обмотке возбуждения:
(2.9)
Н.с. обмотки ротора при симметричном К.З. обмотки статора
(2.10)
При заданной статической перегружаемости S и номинальном коэффициенте мощности н.с. обмотки ротора
Ffн = Ffk = 67149*0,8 = 53719A (2.11)
Высота проводника ротора:
(2.12)
Выбираем стандартную высоту проводника а2 = 4,4мм, площадь сечения которого S2 = 153мм2
hk2 =0,04 м высоту клина выбираем равной ширине паза.
Число эффективных проводников в пазу ротора
(2.13)
Dп = 0,0015м – толщина пазовой изоляции ротора
Из технологических соображений ширина зубца в узком месте должна быть не менее 0,0135м , проверим выполнение этого условия:
(2.14)
Условие выполняется.
Эскиз паза приведён на рис. 6, из которого окончательно установим размеры: hn2 = 0,146м и bn2 = 0,04м.
III.Электромагнитный расчёт турбогенератора
3.1 Расчёт характеристики холостого хода
Расчёт характеристики холостого хода проводится по основной пространственной гармонике поля в зазоре не один полюс.
Намагничивающая сила зазора равна:
(3.1)
где kd = kd1 kd2 kd p kd c kd p2 = 1,047*1,037* 1,002* 1,018*1,014 = 1,123 коэффициент зазора (коэффициент Картера)
где коэффициент, учитывающий зубчатость статора,
(3.2)
Коэффициент, учитывающий пазы ротора при немагнитных клиньях и наличии больших зубцов по продольной оси,
(3.3)
где kq - коэффициент, учитывающий пазы ротора в области малых зубцов:
(3.4)
здесь t2- зубцовый шаг ротора
(3.5)
Коэффициент, учитывающий пазы радиальные вентиляционные каналы статора
(3.6)
Коэффициент, учитывающий ступенчатость крайних пакетов статора
(3.7)
Коэффициент, учитывающий рифление бочки ротора при косвенном охлаждении обмотки возбуждения
(3.8)
где tp = 12мм; bp = 6 мм
Магнитный поток в зазоре, обусловленный основной гармоникой индукции в режиме холостого хода (при Е0=UH)
(3.9)
Индукция в воздушном зазоре
(3.10)
Намагничивающая сила всей магнитной цепи машины с учётом насыщения стальных участков на х.х. обеспечивающая Е0=UH
Ff0 = kmFd = 1,2 * 30042 =36050А (3.11)
где k =1,2 – для большинства турбогенераторов.
Таблица 2.
|
Величина |
Ед |
Значение |
||||||
|
E0* |
о.е. |
0,58, |
1,00 |
1,21 |
1,33 |
1,40 |
1,46 |
1,51 |
|
E0=UHE0* |
B |
3516 |
6062 |
7335 |
8062 |
8487 |
8850 |
9154 |
|
Ф0 |
Вб |
0,61 |
1,24 |
1,28 |
1,41 |
1,48 |
1,55 |
1,60 |
|
В |
Тл |
0,38 |
0,75 |
0,79 |
0,87 |
0,91 |
0,95 |
0,98 |
|
F |
A |
15630 |
30042 |
32493 |
35784 |
37429 |
39074 |
40308 |
|
Ff* |
о.е. |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
|
Ff= Ff* Ff0 |
A |
9378 |
36050 |
58487 |
85882 |
112287 |
140666 |
169294 |
Построим характеристику холостого хода рис.7 в относительных единицах,
Е*=f (Ff*), точке Е*=1,0 соответствуют базовые величины параметров.
3.2 Намагничивающая сила и ток обмотки возбуждения при номинальной нагрузке
Н.с. обмотки статора, приведённая к обмотке возбуждения
(3.12)
Угол jн = arccos(0,8) = 370 , a1 = 60 и jxp*IH* =0,13
По характеристике х.х. рис.6 находим соответствующий ток возбуждения
i*fE = 1,2. Н.с. обмотки возбуждения на полюс при номинальной нагрузке i*fН = 2,2. Т.к. н.с. возбуждения приведена к одному масштабу с током возбуждения, то
F*fH = i*fH
Действительная н.с. возбуждения
FfH = F*fH Ff0 = 2,2*36050 =79310А (3.13)
Номинальный ток возбуждения
ifН = 4 FfH / (Z2 un2) =4*79310 / (20*18) =881 A (3.14)
3.3 Построение регулировочной характеристики
Две точки регулировочной характеристики i*f = f(I*) уже известны (1;0) и (2,2;1).
Для получения промежуточных точек зададимся значениями I* =0,3 и 0,8
Тогда jx*pI* = 0,6 и 0,15 , а i*f =1,2 и 2,0 характеристика приведена на рис.8.
Активное сопротивление обмотки возбуждения:
(3.15)
Число катушек на полюс
q2 = Z2 / 4 = 20/4 = 5 (3.16)
Уточнённое значение номинального напряжения возбуждения
(3.17)
Номинальная мощность возбудителя
РfH = ufH*ifH = 138*881 =122 кВт
Выбираем возбудитель ВТ-450-3000
Номинальная мощность – 470 кВт
Номинальное напряжение – 280В
Номинальный ток – 1680А
Номинальный КПД – 91,5%.
3.4 Параметры и постоянные времени турбогенератора
Под параметрами понимаются активные и индуктивные сопротивления обмоток в симметричных и несимметричных установившихся и переходных режимах.
Активное сопротивление фазы обмотки статора при рабочей температуре:
(3.18)
здесь S1 = nэлSc = 26*0,00001445 = 0,000375м2 – сечение эффективного проводника
Сопротивление фазы статора в относительных единицах
(3.19)
Индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси
(3.20)
Индуктивное сопротивление реакции якоря по поперечной оси приближённо
(3.21)
Синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям
(3.22)
Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси
(3.23)
Индуктивное сопротивление обратной последовательности
(3.24)
Индуктивное сопротивление нулевой последовательности (для )
(3.25)
Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока внезапного короткого замыкания
При трёхфазном к.з.
(3.26)
При двухфазном к.з.
При однофазном к.з.
Статическая перегружаемость турбогенератора определяется по формуле:
(3.27)
где i*fK –ток возбуждения, обеспечивающий номинальный ток статора при трёхфазном к.з. Этот ток определяется по спрямлённой ненасыщенной характеристике рис.9 х.х. для Е*=I*н х*d = 0,7*2.27 = 1,6
Кратности установившихся токов к.з. (соответственно трёх-, двух- и однофазного) в о.е.
(3.28)
где =2,2
Ударный ток внезапного симметричного к.з. в о.е.
(3.29)
Заключение
В работе спроектирован турбогенератор с одной парой полюсов, с воздушным зазором 4,2 см, количество пазов ротора 20 и статора -72. Турбогенератор является неявнополюсной синхронной электромашиной и может быть использован на ТЭЦ и АЭС, а также в атомных энергоустановках ледоколов.
Список использованных источников
1. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов, 2-е изд., перераб. и доп./ В.М.Блок, Г.К.Обушев, Л.Б.Паперно и др.; Под ред. В.М.Блок.- М: Высш.шк.,1990г.-383с.
2. Электротехнический справочник: В 3 т.Т.3.2кн. кн.1.Производство и распределение электрической энергии (Под общ.ред.профессоров МЭИ: И.Н.Орлова (гл. ред.) и др.) 7-е изд., испр. и доп. - М: Энергоатомиздат ,1988г.-880с.
3. Макаричев Ю.А. Проектирование турбогенераторов: Учебное пособие.- Самара: СамГТУ, 2000 – 69с.
4. Вольдек А.И. Электрические машины .-Л:Энергия, 1974г. – 840с.
Страницы: 1, 2
