Синхронные генераторы

Аннотация

Пояснительная записка содержит    страниц, в том числе рисунки, таблицы. 

В данной работе представлен расчет параметров синхронного генератора, который  выполнен в защитном исполнении IP23, самовентиляцией IC01. Он рассчитан на продолжительный режим работы.

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.

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

Все расчеты в курсовом проекте  произведены по [1].

 

Содержание

 

Введение ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...7

  Исходные данные ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8

1 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы. ……………………………………………………………………9

    1.1. Главные размеры ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

    1.2. Сердечник  статора ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….11

    1.3. Сердечник  ротора ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….11  

    1.4. Сердечник  полюса и полюсный наконечник  ……………………………………………………………………………………………………….12

    2. Обмотка статора. Параметры общие для обмоток. ………………………………………………………………………………………14

    2.1. Параметры общие для обмоток. …………………………………………………………………………………………………………………………….14

    2.2. Обмотка статора с прямоугольными открытыми пазами. …………...........………………………………………………….15

    3. Демпферная (пусковая) обмотка ……………………………………………………………………………………………………………………………….18

    4. Расчет  магнитной цепи ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….19

    4.1. Воздушный  зазор. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………19

    4.2. Зубцы статора ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………19

    4.3. Спинка  статора ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

    4.4. Зубцы  полюсного наконечника ……………………………………………………………………………………………………………………………….20

    4.5. Полюсы  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

    4.5. Спинка  ротора ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..21

    4.6. Воздушный  зазор в стыке полюса ……………………………………………………………………………………………………………………….21

    4.7. Общие  параметры магнитной цепи ……………………………………………………………………………………………………………………..22

    5. Активное  и индуктивное сопротивление  обмотки статора для установившегося  режима …...24

    6. Расчет магнитной цепи при нагрузке …………………………………………………………………………………………………………………25

    7. Обмотка возбуждения …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….27

    8. Параметры  обмоток и постоянные времени.  …………………………………………………………………………………………………….29

    8.1. Сопротивления  обмоток статора при установившемся  режиме. ………………………………………………………...29

    8.2. Сопротивления  обмотки возбуждения ……………………………………………………………………………………………………………….29

    8.3. Сопротивления  демпферной обмотки ………………………………………………………………………………………………………………...29

    8.4. Переходные и сверхпереходные  сопротивления обмотки статора …………………………………………………..31

    8.5. Сопротивления для токов обратной  и нулевой последовательности …………………………………………….31

    8.6 Постоянные  времени обмоток ………………………………………………………………………………………………………………………………..31

    9. Потери  и КПД …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….33

    10. Характеристики  машин ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….35 

    10.1. Общие  данные …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………35

    10.2. Угловая  характеристика ……………………………………………………………………………………………………………………………………….35

    11. Тепловой  и вентиляционный расчеты …………………………………………………………………………………………………………………..36

    11.1. Тепловые  расчеты ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..36

    11.2. Обмотка  возбуждения ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..37

    11.3. Вентиляционный  расчет …………………………………………………………………………………………………………………………………………..37

    12. Масса  и динамический момент инерции  ……………………………………………………………………………………………………………..39

   12.1. Масса  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………39

   12.2. Динамический  момент инерции ротора …………………………………………………………………………………………………………….39

  Заключение.......................................................................................................................................................................................................40

 Литература ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..41

Введение

 

       Синхронные машины применяют 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.

       Синхронные двигатели серии СД2 и генераторы серии СГ2 изготовляют мощностью от 132 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.

      Генераторы предназначены для  выработки трехфазного переменного тока, напряжением 400 В, частотой 50 Гц на стационарных дизель-электрических станциях.  

Обмотка возбуждения синхронного генератора получает выпрямленный ток через  тиристорный и диодный преобразователи, соединенные параллельно на стороне выпрямленного тока. Тиристорный преобразователь питается от дополнительной обмотки, заложенной в пазы статора синхронного генератора, и в номинальном режиме несет на себе около 30 % нагрузки возбуждения.

     Двигатели и генераторы имеют радиальную систему вентиляции, обеспечиваемую вентиляционным      действием полюсов ротора и вентиляционными лопатками.

 

 

Исходные данные

 

         Таблица 1-Исходные данные

Наименование  заданных параметров и их условные обозначения	Синхронный  генератор
Назначение	Генератор
Номинальный режим работы	Продолжительный
Номинальная отдаваемая мощность Р2, кВт	500
Номинальное линейное напряжение UЛ, В	680
Частота вращения п1,, об/мин	1500
Частота напряжения f, Гц	50
Количество  фаз статора т1	3
Способ  соединения фаз статора
Способ  возбуждения	От  специальной обмотки, заложенной в  пазы статора
Степень защиты от внешних воздействий	IP23
Способ  охлаждения	IC01
Исполнение  по способу монтажа	IM1001
Климатические условия и категория размещения	У2
Форма выступающего конца вала	Цилиндрическая
Способ  соединения с приводным двигателем	Упругая муфта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы.

Количество  пар полюсов (9-1)

Предварительное значение (рис. 11-1)

Предварительное значение (11-1)

Среднее значение (рис. 11-2)

1.1. Главные размеры

1.1.1. Расчетная мощность (1-12)

1.1.2. Высота оси вращения (т. 11-1)

1.1.3. Ширина листа статора (т. 9-2)

1.1.4. Максимально допустимый наружный  диаметр корпуса (1-27)

1.1.5. Максимально допустимый наружный  диаметр сердечника статора (т. 9-2)

1.1.6. Максимально допустимый наружный  диаметр сердечника статора (1-28)

1.1.7. Внутренний диаметр сердечника  статора (пар. 11-3)

1.1.8. Среднее значение  (рис. 11-3)

1.1.9. Среднее значение  (рис 11-4)

1.1.10. Предварительное значение максимальной  магнитной индукции в воздушном  зазоре машины при ХХ (11-3)

1.1.11. Полюсное деление (1-5)

1.1.12. Среднее значение  (рис. 11-5)

1.1.13. Индуктивное сопротивление реакции  якоря по продольной оси (11-4)

        1.1.14. Коэффициент (пар. 11-3)

 

 

1.1.15. Воздушный зазор (11-2)

1.1.16. Принимаем 

1.1.17. Форма зазора (пар. 11-3) – эксцентричная

1.1.18. Отношение

1.1.19. Воздушный зазор по оси полюса (11-13)

1.1.20. Воздушный зазор под краем  полюсного наконечника

1.1.21. Действительный коэффициент полюсной  дуги (пар.11-3)

1.1.22. Расчетный коэффициент полюсной дуги (рис11-9)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Эскиз ротора.

     

  

 

 

 1.2. Сердечник статора

    Марка стали, изолировка листов – 2312, лакировка

    Толщина стали – 0,5 мм

    Коэффициент заполнения

   1.2.1. Среднее значение (рис.11-9)

1.2.2. Обмоточный коэффициент

1.2.3. Расчетная длина сердечника синхронной  машины (1-31)

1.2.4. Принимаем 

1.2.5. Длина одного пакета сердечника статора (пар. 11-3)

1.2.6. Количество пакетов стали в  сердечнике статора (11-16)

1.2.7. Длина вентиляционного канала (пар. 11-3)

1.2.8. Количество радиальных вентиляционных каналов сердечника статора (11-17)

1.2.9. Конструктивная длина сердечника  статора (1-33)

1.2.10. Отношение (9-2)

1.2.11. Значение  (рис. 11-10)

1.2.12. Количество пазов на полюс  и фазу (пар. 11-3)

1.2.13. Количество пазов сердечника  статора

1.2.14. Проверка (11-15)

1.3. Сердечник ротора

Марка стали, изолировка листов – Ст3, без изоляции

Толщина стали – 1,5 мм

Коэффициент заполнения

1.3.1. Длина сердечника ротора (11-20)

 

 

1.4. Сердечник полюса и полюсный  наконечник

Марка стали, изолировка листов – Ст3, без изоляции

Толщина стали – 1,5 мм

Коэффициент заполнения

1.4.1. Длина шихтованного сердечника  полюса (11-19)

1.4.2. Магнитная индукция в основании  сердечника полюса (пар. 11-3)

1.4.3. Предварительное значение магнитного  потока (9-14)

1.4.4. Ширина дуги полюсного наконечника  (11-25)

1.4.5. Радиус очертания полюсного наконечника  (11-26)

1.4.6. Ширина полюсного наконечника,  определяемая хордой (11-28)

1.4.7. Высота полюсного наконечника  у его края (пар. 11-3)

1.4.8. Высота полюсного наконечника  по оси полюса (11-29)

1.4.9. Поправочный коэффициент (11-24)

1.4.10. Предварительное значение коэффициента  магнитного рассеяния полюсов  (11-22)

1.4.11. Ширина сердечника полюса (11-21)

         14.12 Высота и ширина выступа у основания полюсного сердечника