Проектирование гидрогенератора мощностью 56 МВА

Чертёж ГГ.dwg

Кафедра электромеханики
Верхний напр. подшипн.
Генератор регулировочн.
Нижний напр. подшипн.
Технические данные гидрогенератора

курсовик.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный энергетический
Кафедра электромеханики
ПОСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту на тему
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИДРОГЕНЕРАТОРА»
Выбор основных размеров .5
Выбор типа обмотки и числа пазов статора ..7
Выбор размеров паза статора 8
Выбор зазора между статором и ротором и размеров магнитопровода статора .11
Размер по длине магнитопровода статора .11
Высота ярма магнитопровода 12
Выбор размера магнитопровода ротора и демпферной обмотки .12
Ширина полюсного сердечника 13
Размеры обода ротора 15
Расчет магнитной цепи при холостом ходе ..16
Индуктивные сопротивления обмоток .20
Расчёт МДС возбуждения при нагрузке 23
Выбор размеров и основных параметров обмотки возбуждения 25
Параметры и постоянные времени обмоток ..27
Постоянные времени и индуктивные сопротивления обмоток синхронной машины при разомкнутых других обмотках 29
Параметры и постоянные времени характеризующие переходные процессы 29
Параметры несимметричных режимов работы синхронной машины ..30
Массы активных и конструктивных частей .30
Потери короткого замыкания .31
Список литературы 33
Курсовое проектирование по дисциплине “Электромеханика” должно способствовать закреплению и обобщению знаний полученных по данной дисциплине на лекциях и лабораторных занятиях по выработке навыков самостоятельной работы овладению методикой инженерных расчетов.
Основная задача проектирования состоит в подробном знакомстве со всеми узлами и с методиками расчёта гидрогенератора.
ГЭС основными элементами которых являются гидрогенераторы считаются чистыми экологическими объектами по сравнению с ТЭС сжигающими кислород дорогостоящее топливо и выбрасывающими в атмосферу окислы серы азота и другие вредные для человека микроэлементы. Учитывая тот фактор что полезные ископаемые (топливо) являются ограниченными ресурсами будущее ГЭС приобретает большое значение особенно для такой многоводной страны как российская Федерация. Поэтому в гидрогенераторах находится огромный потенциал который реализуем в недалёком будущем.
Номинальная кажущаяся мощность ГГ
Номинальное линейное напряжение
Номинальный коэффициент мощности
Номинальная частота вращения
Индуктивное сопротивление по продольной оси
Коэффициент угонной скорости
Индуктивное сопротивление рассеяния якоря
Выбор основных размеров
Рн=Sнcosφн=5600008=44800 (кВт).
Тип приводного двигателя (по рис. 5.1 [1] – все последующие ссылки ведутся на литературу [1]) – радиально-осевая турбина.
Угонная частота вращения:
nуг= кугnн=16200=533 (1с)
где nн=20060=333 (1с).
Номинальное фазное напряжение:
Uн=Uн.л.=10500=6060 (В).
Номинальный фазный ток:
Iн=Sн(3Uн)=56000(36060)=3080 (А).
ЭДС взаимоиндукции при номинальной нагрузке (предварительно):
Erн=kEUн=1086060=6550 (В)
Sp=kESн=10856000=60480 (кВА).
Полюсное деление (предварительно по табл. 5.1 при Sн(2р)=56000(215)=1867 кВА):
Линейная нагрузка (по табл. 5.2):
Индукция в зазоре при номинальной нагрузке (по табл. 5.2):
Машинная постоянная (предварительно):
Момент инерции ротора:
где (радс) – номинальная угловая скорость вращения;
Минимальный внутренний диаметр сердечника статора:
Максимальный внутренний диаметр сердечника статора:
Оптимальный внутренний диаметр сердечника статора:
Поскольку DminD0Dmax принимаем внутренний диаметр сердечника статора:
Полюсное деление при этом диаметре:
Угонная окружная скорость на наружной поверхности ротора не превышает допустимых значений:
Длина магнитопровода статора:
Относительная длина магнитопровода статора находится в допустимых пределах.
Выбор типа обмотки и числа пазов статора
Учитывая что р=15 nн=200 обмин выбираем двухслойную стержневую волновую обмотку с двумя эффективными проводниками в пазу с целым числом пазов на полюс и фазу (фазный ток Iн=3080 А>1000 А; номинальное напряжение Uн.л.=105 кВ>6 кВ).
Число последовательных витков фазы (предварительно):
Число эффективных проводников в пазу для стержневой двухслойной обмотки: uп1=2.
По табл. 6.1: Iп min=3100 А Iп max=3700 А.
Минимальное и максимальное число параллельных ветвей:
Число параллельных ветвей выбирается из неравенства:
Выбранное а1 удовлетворяет условию:
Число пазов на полюс и фазу:
Число пазов статора:
Число последовательных витков фазы:
Шаг обмотки (в пазах):
где полюсное деление в пазовых делениях: =Z1(2p)=360(215)=12.
Обмоточный коэффициент статора:
Индукция в воздушном зазоре при номинальной нагрузке (во втором приближении):
Выбор размеров паза статора.
tz1=DZ= 314574360=00501 (м).
Ширина зубца в наиболее узком месте:
bz`=132tz1ВнВz1=1320050107811845=0028 (м)
bп tz1-bz`=00501-0028=00221 (м).
Принимаем: bп=00215 (м).
Эта ширина паза находится в рекомендуемых для Uн.л.=105 кВ максимальной и минимальной ширины паза (bп max=00270 м и bп min=00210 м).
Плотность тока в обмотке статора (предварительно):
где Δ1А=1800108 (А2м3) для =06.
Сечение эффективного проводника обмотки статора:
Высота элементарного проводника стержня аэ=25 мм=00025 м (по табл. П1.1).
Суммарная ширина изолированных проводников по ширине паза:
b0=bп -2и -Δb=00215-00076-00005=00134 (м)
где 2и=00076 м (по табл. 6.6 для термоактивной изоляции пропитанной эпоксидным компаундом) – полная толщина изоляции по ширине паза без учёта изоляции элементарных проводников; Δb=00005 м – припуск на неточность штамповки и сборки сердечника по ширине паза.
Ширина элементарного проводника стержня:
bэ=bи –Δи= b0nэ –Δи=001342-000033=000637 (м)
где Δи=000033 м – толщина изоляции провода марки ПСД на две стороны см. (табл. П1.3);
nэ=2 – число проводников по ширине паза.
По табл. П1.1 принимаем bэ=63 мм=00063 м. Сечение элементарного провода с размерами аэ=25 мм bэ=63 мм по табл. П1.1 равно sэ=152 мм2=15210-6 м2.
Ширина паза (окончательно):
bп=2bэ+2Δи+2и +Δb=200063+2000033+00076+00005=002136 (м).
Число проводников в стержне:
сэ=s1sэ=525610-615210-636.
Сечение эффективного провода обмотки статора:
s1=сэsэ=3615210-6=547210-6 (м2).
Плотность тока в обмотке статора:
Высота и ширина элементарного проводника с учётом изоляции:
аи=аэ+Δи=00025+000033=000283 (м);
bи=bэ+Δи=00063+000033=000663 (м).
Суммарная высота изолированных элементарных проводников одного стержня:
h0=аи(сэ2+1)=000283(362+1)=005377 (м).
Высота паза или зубца статора:
hп=hz=2h0+h+hкл+hч=2005377+00222+000854+0003=014128 (м)
где hкл=04bп=04002136=000854 (м);
h=00222 м – толщина изоляции по высоте паза с учётом разбухания;
hч=0003 м – расстояние от конца клина до зазора.
Средний перепад температуры в изоляции паза:
где λ=018 Вт(мС) – теплопроводность изоляции;
ρ1=0023410-6 Омм – удельное сопротивление обмотки статора (для меди при температуре 105С);
kr12 – коэффициент увеличения потерь в обмотке из-за вытеснения тока;
А=615102 Ам – линейная нагрузка;
Δ1=281106 Ам2 – плотность тока;
tz1=00501 (м) – зубцовое деление;
hп hкл – размеры паза;
и=00038 м – односторонняя толщина пазовой изоляции.
Разрез паза сконструированного в соответствии с табл. 6.6 показан ниже.
Выбор зазора между статором и ротором и размеров магнитопровода статора
Максимальная индукция в зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении:
В= ВнkE=0.781108=0723 (Тл).
Индуктивное сопротивление рассеяния (в относительных единицах ориентировочно):
Минимальный зазор между статором и ротором обеспечивающий заданное значение Хd:
где kad=084; k=112;
Xad=Xd – X=08–014=066 (о.е.).
Минимально допустимый по производственно-монтажным соображениям зазор (по рис.6.9):
=15 см 00303 м => принимаем =00303 м.
Максимальный зазор под краем полюса м=kм=1500303=00455 (м)
(примем kм=15 для снижения содержания высших гармонических индукций в кривой поля).
Размеры по длине магнитопровода статора
Ширина канала в сердечнике: bв=001 м.
Длина пакета сердечника статора (предварительно): l1`=0045 м (т.к. =06 > 04).
Число вентиляционных каналов в магнитопроводе:
Длина пакета сердечника статора:
Суммарная длина пакетов магнитопровода:
lм=l1`(nв+1)=0044(28+1)=1276 (м).
Высота ярма магнитопровода статора
Магнитный поток при номинальной нагрузке (примем kв=111):
Высота ярма (примем kс=093; Ва=13):
Принимаем ha=018 (м)
Наружный диаметр сердечника статора:
Da=D+2hп+2hа=574+2014128+2018=638 (м).
Выбор размера магнитопровода и демпферной обмотки
Ширина полюсного наконечника:
bp=bp`=α=07206=0432 (м)
где α=072 – по табл. 5.2.
Радиус дуги полюсного наконечника:
Длина сердечника полюса:
lм=l1+004=156+00406=1584 (м).
Расчётная длина сердечника полюса:
lм`=lм – 004=1584–00406=156 (м).
Шаг демпферной обмотки:
Примем tz2=0045 (м).
Примем b=001 м – расстояние между крайним стержнем и краем полюса наконечника
Число стержней на полюс:
где dc=03tz2=030045=00135 м (предварительно).
Сечение медного стержня демпферной обмотки:
Принимаем dc=0016 м тогда
Сечение короткозамыкающего сегмента демпферной обмотки:
sк=05ncsc=059201110-6=90510-6 (м2).
Размеры короткозамыкающего сегмента демпферной обмотки:
hк=sкbк=(90510-6)0018=005 м > 2dc.
Размеры прорези паза демпферной обмотки:
Длина стержня демпферной обмотки:
lc=lp=lm+02=1584+0206=1704 (м).
Высота полюсного наконечника:
Высота сердечника полюса:
Ширина полюсного сердечника
Определяется путём решения нелинейного уравнения методом последовательных приближений. Предварительно рассчитываются следующие исходные данные.
ЭДС взаимоиндукции при номинальной нагрузке
где Х=014 – индуктивное сопротивление рассеяния;
МДС возбуждения при номинальной нагрузке
Поток при номинальном напряжении и холостом ходе
Ф=ФнkE=0531108=04917 (Вб).
Расчётная индукция в полюсе
Вm`=kmcBm=09517=1615 (Тл)
где kmc=095 – коэффициент заполнения полюса.
k=16=160030306=00808.
Итерационный процесс определения ширины сердечника полюса bm производится по алгоритму изложенному в §6.5. Начальное значение bm на первой итерации (i=1) вычисляют по формуле
bm0i =bm01 =bp – 22hp=0432 – 2200518=0318 (м).
При этом bm01 =0318 м проводят первую (i=1) итерацию определяя:
– магнитную проводимость для потока рассеяния полюсов
λfФi=λfФ1=λp +λmп +λmл=20279+1997+02385=42634
где λp = λp`+175(ар`+02)-127(ар`-05)2= 1044+175(0374+02)-127(0374-05)2=20279;
λmп =175hm(сm`– bm01)= 175027(05546 – 0318)=1997;
– коэффициент рассеяния полюсов
– магнитный поток в основании полюса
– конечное значение ширины полюса после проведения первой (i=1) итерации
– относительная точность определения bmi на i-й (1-й итерации)
Задаваясь требуемой относительной точностью =001 видим что
и следовательно проведение последующих итераций не имеет необходимости.
Результаты расчётов по всем итерациям сведены в таблицу:
Размеры обода ротора
Внешний диаметр обода ротора:
Da2=D – 2 – 2hp – 2hm=574 – 200303 – 200538 – 20263=505 (м).
Длина обода ротора (предварительно):
Примем: 2и=0006 м (по табл. 6.8); bэ=01=0106=006 (м); Δ=01 м;
la2=lm+2и+2bэ+Δ=1584+0006+2006+01=181 (м).
Высота обода ротора:
Внутренний диаметр обода:
Da2`=Da2 – 2ha2=505 – 206=386 (м).
Расчёт магнитной цепи при холостом ходе
k=k1k2k3=105610973=1027
где k1=tz1( tz1 – γ1)=00501(00501 – 008700303)=1056;
k2=tz2( tz2 – γ2)=00541(00541 – 00019200303)=1;
Коэффициент максимального зазора:
kм=kм1kм2kм3=1038109517=0988
где kм1=tz1( tz1 – γм1м)=00501(00501 – 00400455)=1038;
kм2=tz2( tz2 – γм2м)=00541(00541 – 000085800455)=1;
Коэффициенты необходимые для расчёта магнитной цепи: kf kф а также расчётный коэффициент полюсного перекрытия α=(2)kf kф и коэффициент формы ЭДС kв=(2kф) определяют по рис. 6.14 и 6.15 при α=bp`=072; `=kkza=00311 `=00518 kм`=мkм(k)=004550988(003031027)=1445; м``=(kм`+ kza –1)kza=(kza+0445)kza.
Далее приводятся формулы с помощью которых рассчитывают магнитную цепь при холостом ходе:
где Uн=6060 кВ; E*f=05;10 и E*f=kE=108; 12; 125.
Магнитный поток в зазоре Ф=с1kфEf где с1=(fw1kw1)-1=(31450600925)-1 =811510-5 (с).
Индукция в зазоре В=(с2α)Ф где с2=(l1)-1=(06156)-1=1068 (1м2).
Магнитное напряжение зазора F=с6В где с6=k0=102700303(431410-7)=
Индукция в сечении зубца на 13 высоты Вz1=с3В где
; b13=t13 – bп=005089-002136=002953 (м);
Магнитное напряжение зубцов статора Fz1=hпНz1 где hп=014128 м; Нz1=f(Bz1) по табл. П2.1 для стали 1512 Ам. Индукция в ярме статора Ва1=с4Ф где с4=(2lмhakc)-1=
=(21276017093)-1 =248 (м-2).
Магнитное напряжение ярма статора Fа1=La1Нa1 где Нa1=f(Ва1) – по табл. П2.1 Ам;
Индукция в зубцах полюса Вz2=с5В где ;
bz2=tz2 – 094dc=0045 – 0940016=002966 (м).
Магнитное напряжение зубцов полюса Fz2=Lz2Нz2 где Lz2=h4+dc=0003+0016=0019 (м).
Магнитное напряжение зубцов и ярма статора зазора и зубцов полюса
Коэффициент насыщения kza(i+1)=F1F.
Коэффициент рассеяния полюсов при холостом ходе m=1+c7F1Ф
λfф=4261 – магнитная проводимость для потока рассеяния полюсов при bm=0317 м.
Поток в полюсе Фm=mФ.
Индукция в полюсе Вm=с8Фm где с8=(kmclmbm)-1=(0951560317)-1 =213 (м-2).
Магнитное напряжение сердечника полюса Fm=hmНm где Нm= f(Вm) по табл. П2.2 Ам.
Магнитное напряжение зазора между полюсом и ярмом ротора Fm определяют в зависимости от индукции Вm по табл. на стр.205 [1].
Магнитное напряжение сердечника полюса и зазора между полюсом и ярмом ротора
Результирующее напряжение магнитной цепи
Результаты расчёта приведены в ниже следующей таблице (последние три строки в которых представлены МДС F*f F*1 и F* рассчитаны при Ffx=22521 А).
Индуктивные сопротивления обмоток
Коэффициент формы поля по продольной оси:
kd=kf kad=1040847=0881
где kf=104 – по рис. 6.14; kad=0847 – по рис. 6.18 при kza=1 α=072; `=005; м``=1445.
Коэффициент формы поля по поперечной оси kq=kf kaq=104055=0572
где kaq=055 – по рис. 6.19.
Индуктивное сопротивление взаимоиндукции обмотки статора по продольной оси:
В относительных единицах (о.е.).
Индуктивное сопротивление взаимоиндукции обмотки статора по поперечной оси:
Для определения индуктивного сопротивления рассеяния обмотки определим сначала некоторые коэффициенты:
Z2=Dtz2=3145740045=401;
α=(2)kf kф=(2314)104104=0689;
при kф=104 по рис. 6.15 (α=072; `=005; м``=1445);
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки:
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения:
Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки по продольной оси (в относительных единицах):
а) Индуктивное сопротивление рассеяния стержней:
б) Индуктивное сопротивление рассеяния короткозамыкающих колец (лобовых частей) демпферной обмотки:
в) Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки:
Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси:
а) Индуктивное сопротивление рассеяния стержней демпферной обмотки:
б) Индуктивное сопротивление рассеяния короткозамыкающих колец демпферной обмотки:
Индуктивное сопротивление нулевой последовательности:
(примем kдо=05 т.к. есть Д.О.)
Расчёт МДС возбуждения при нагрузке
Расчёт МДС возбуждения при нагрузке производят по алгоритму изложенному в §6.8. Результаты расчёта МДС возбуждения при различных нагрузках (U*=1; I*=0; 025; 05; 075; 10; φ=φн=arccos(08)=0643 рад) приведены в ниже следующей таблице:
Ниже подробно изложен расчёт МДС возбуждения при номинальной нагрузке (U*=1; I*=1; φ=φн= 0643 рад).
ЭДС от результирующего поля взаимоиндукции
Угол между током I* и ЭДС Е*rн
По характеристикам Е*f =f(F*1) и Е*f =f(F*) (представленным выше) для найденного Е*rн находим F*1н=114; F*н=0935 и
kza=F*1нF*н=1140935=1215.
По рис. 6.23 для найденного kza и м``=(kм`+ kza –1)kza=(1445+ 1215 –1)1215=1366
Находим d=0955; q=064; kqd=00033 и kqd`=kqd`=000330063=00524 где ` =1587.
По рис. 6.18 определяем kad=0831.
Угол между вектором OQ и током I*
где Х*qн=Х*+Х*аqн=013+0276=0406; Х*аqн=qХаq=0640431=0276.
Проекция ЭДС Е*r на ось q
По характеристике Е*f =f(F*1) (представленной выше) находим МДС F*rdн=1104 соответствующую найденному Е*rdн. И затем ту же МДС в абсолютных единицах:
Frdн=F*rdнFfx=110422521=24863 (А) где Ffx=22521 А – базисное значение МДС возбуждения (выбранное выше).
По характеристике Ф=f(F1) (представленной выше) определяем магнитный поток взаимоиндукции Фrdн=0561 Вб соответствующей МДС Frdн.
Рассчитываем МДС Fadн` эквивалентную в отношении влияния якоря на продольном поле
Fadн`=dkadFdн+kqd`Fqн=09550831120412+00524958445=10058 (А)
Fqн=FанI*cos =153901cos(0899)=958445 (А);
Магнитное напряжение между полюсными наконечниками соседних полюсов
F1fн=Frdн+Fadн`=24863+10058=34921 (А).
По характеристике Фн=f(F1) (представленной выше) определяем поток Фн=0292 Вб соответствующей F1f.
По потоку в сердечнике полюса
Фmн=Фrdн+Фн=0561+0292=0853 (Вб).
С помощью характеристике Фm=f(F2) (представленной выше) определяем магнитное напряжение F2н=3991 (А).
Ffн=F1fн+F2н=34921+3991=38912 (А).
Так же МДС в относительных единицах
F*fн=FfнFfх=3891222521=1728 (о.е.)
мало отличается от ориентировочного значения этой МДС определённого при выборе ширины сердечника полюса bm.
Индукции в участках магнитной цепи при номинальной нагрузке находят в пределах указанных в таблице 6.7:
Вн=с2Фrн α=106805680716=0847 (Тл)
α=(2)kf kф=(2314)105107=0716;
где kф=105 kf=104 по рис. 6.15 и 6.14; при kza=1215; kм`=мkм(k)=004550988(003031027)=1445; α=072; `=005;
м``=(kм`+ kza –1)kza=(1445+ 1215 –1)1215=1366;
Фrн=ФrdнЕ*rнЕ*rdн=056110831069=0568 (Вб);
Вz1н=с3Вн=2230847=1889 (Тл);
Вz2н=с5Вн=14880847=126 (Тл);
Ва1н=с4Фrн=2480568=1409 (Тл);
Вmн=с8Фmн=2130853=1817 (Тл).
Выбор размеров и основных параметров обмотки возбуждения
Средняя длина полувитка обмотки возбуждения (предварительно):
lf=bm+lm+007+(и+к)=0317+1584+00706+314(0003)=192 (м)
где и=0003 м по табл. 6.8; к=0.
Плотность тока в обмотке возбуждения:
(Вт(м2 С)) – коэффициент теплоотдачи;
С – превышение температуры обмотки возбуждения;
kк=0965 – коэффициент заполнения высоты катушки (при =06);
hm`= hm – h=0263 – 00445=02185 (м) – высота катушки (здесь h=2ш+004hm+0006= =20014+0040263+0006=00445 (м) по табл. 6.8 при ш=0014);
Омм – удельное сопротивление меди обмотки при превышении температуры 75С.
Ширина провода (предварительно):
По табл. П1.3 принимаем bf=01 м.
Минимально допустимая высота провода:
аfmin=bf16=0116=000625 (м).
Максимально допустимая высота провода:
аfmax=bf6=016=001667 (м).
По табл. П1.3 выбираем нормализованную высоту провода аf=001 м которая находится в найденных пределах аfmax > аf=001 м > аfmin.
Сечение провода (окончательно):
sf=аfbf=00101=99810-4 (м2).
Превышение температуры при выбранных размерах:
Плотность тока при выбранных размерах:
Номинальный ток возбуждения:
Ifн=Δfsf=184610699810-4=18423 (А).
Число витков в катушке возбуждения:
wf=FfнIfн=3891218423=2112 принимаем wf= 21.
Уточняем номинальный ток возбуждения:
Ifн=Ffнwf =3891221=1853 (А)
Разрез полюса показан ниже:
Сопротивление обмотки при t=112+35+5=152С:
Сопротивление при t=15С:
Ток возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении:
Ifх=Ffхwf =2251421=1072 (А).
Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при номинальной нагрузке и t=152С:
Ufн`=rf152Ifн=006481853=120 (В).
Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при холостом ходе в холодном гидрогенераторе (t=15С):
Ufх`=rf15Ifх=00441072=472 (В).
Номинальное напряжение возбудителя:
Ufн=115Ufн`=115120=138 (В).
Предельное напряжение возбудителя:
Ufmax=kпрUfн=2138=276 (В)
где kпр=2 по ГОСТ 5616 – 81.
Параметры и постоянные времени обмоток
Активное сопротивление фазы обмотки статора:
– относительный шаг обмотки;
k`=(9+7)16=(90833+7)16=0904 – коэффициент учитывающий укорочения шага для двухслойной обмотки;
- число элементарных проводников по высоте паза;
(м) – глубина проникновения электромагнитного поля для медного проводника при f=50 Гц и t=75С;
(м) – суммарная ширина проводников в пазу;
– приведённая высота элементарного проводника;
φ()=1+0094=1+00901854=1;
В относительных единицах:
Омическое сопротивление обмотки возбуждения при t=75С:
Активное сопротивление демпферной обмотки по продольной оси при t=75С:
а) активное сопротивление стержней:
б) активное сопротивление короткозамыкающих колец:
в) активное сопротивление демпферной обмотки:
r*кd=r*pd+r*лd=00199+000205=002195 (о.е.).
Активное сопротивление демпферной обмотки по поперечной оси:
r*pq=075r*pd=07500199=00149.
r*лq=15r*лd=15000205=0003075.
r*кq=r*pq+r*лq=00149+0003075=0018 (о.е.).
Постоянные времени и индуктивные сопротивления обмоток синхронной машины при разомкнутых других обмотках
Индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси при разомкнутых обмотках ротора:
X*d=X*+X*ad=013+0664=0794 (о.е.).
Индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси при разомкнутых обмотках ротора:
X*q=X*+X*aq=013+0431=0561 (о.е.).
Индуктивное сопротивление и постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутых других обмотках :
X*f=X*f+X*ad=0273+0664=0937 (о.е.);
Tf=X*f(r*f)=0937(31400003575)=835 (с).
Индуктивное сопротивление и постоянная времени демпферной обмотки по продольной оси при разомкнутых других обмотках:
X*кd=X*кd+X*ad=01906+0664=08546 (о.е.);
Tкd=X* кd(r*кd)=08546(314002195)=0124 (с).
Индуктивное сопротивление и постоянная времени демпферной обмотки по поперечной оси при разомкнутых других обмотках:
X*кq=X*кq+X*aq=0148+0431=0579 (о.е.);
Tкq=X* кq(r*кq)=0579(3140018)=0102 (с).
Параметры и постоянные времени характеризующие переходные процессы
Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси:
Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси:
Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока якоря:
где Х*2=0233 о.е. – индуктивное сопротивление для токов обратной последовательности
Параметры несимметричных режимов работы синхронной машины
Индуктивное сопротивление для токов нулевой последовательности Х*0=0075 о.е. (см. ранее).
Индуктивное сопротивление для токов обратной последовательности
Массы активных и конструктивных частей
Масса зубцов сердечника статора:
Масса ярма сердечника:
Магнитные потери в сердечнике статора:
kда=13 kдz=17 – эмпирические коэффициенты;
Р150=15 Вткг (для стали 1512 толщиной 05 мм);
Ва1=1281 Тл – индукция в ярме статора при Е*f=10;
Вz1=1762 Тл – индукция в сечении зубца при Е*f=10.
Добавочные потери на поверхности полюсных наконечников при холостом ходе:
В=079 Тл – индукция в зазоре при холостом ходе (Е*f=1);
kΔ=195 – при полюсах из листов толщиной15 мм.
Потери в стали при холостом ходе
Рм0=Рм+Рр0=205322+12644=214966 (Вт).
Потери короткого замыкания.
Основные электрические потери в обмотке статора при t=75С:
Добавочные потери в обмотке статора:
Рэ.д.=(kr – 1)Рэ=(1089 – 1)176400=15700 (Вт).
Добавочные потери в зубцах статора от третьей гармонической составляющей поля при коротком замыкании:
Вz1=1762 Тл – индукция в сечении зубца при Е*f=10;
по кривым рис.6.29 и 6.30 находим:
В1=046; В2=16; А1=044; А2=0175.
Добавочные потери на поверхности полюсных наконечников от зубчатости статора при коротком замыкании:
Добавочные потери на поверхности полюсного наконечника от высших гармонических составляющих МДС статора при коротком замыкании:
где k`=0054 – по таблице на стр. 235 [1].
Сумма добавочных потерь при коротком замыкании:
Рк.д.=Рэ.д.+Ркз+Ррк+Ррк`=15700+21645+2470+6860=46675 (Вт).
Полные потери при коротком замыкании и номинальном токе статора:
Рк.н.=Рэ+Рк.д.=176400+46675=223075 (Вт).
Потери на возбуждение:
В данном курсовом проекте в соответствии с заданием был выбран и разработан гидрогенератор.
Основные размеры ГГ:
– Внутренний диаметр сердечника статора: D0=574м.
– Длина магнитопровода: l1=156м.
Для статора была выбрана двухслойная стержневая волновая обмотка с целым числом пазов на полюс и фазу (q1=4).
Минимальный и максимальный зазоры между статором и ротором: =00303м; м=00455м.
Потери в стали при холостом ходе:
Проектирование гидрогенераторов и синхронных компенсаторов: Учеб. Пособие для вузовА.И. Абрамов А.В. Иванвов-Смоленский. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 2001. – 389 с.: ил.