Электорогенераторы

          Рассчитаем предварительную высоту паза ротора:

 

h_n2 = b₂ D₂ = 0,18*0,816 = 0,147м (2.3)

 

Относительная площадь фиктивного числа пазов ротора S₀ = 0,36

Предварительную ширину паза определим по формуле:

(2.4)

 

4.5 Расчёт обмотки ротора

 

Общий вид и размеры  изоляции приведены ниже.

Ширина проводника обмотки  ротора

 

b₂ = b_n2 – 2d_из = 46 – 2*2=42мм (2.5)

        По сортаменту подбираем провод стандартных размеров – b₂ = 35мм

Следовательно, ширина паза будет меньше b_п2 =40мм.

Напряжение возбуждения  турбогенератора :

Р_Н,  u_f = 210 B

Средняя длина витка обмотки  возбуждения

 

l_fcc = 2 (l₂ + l_Л2) = 2(1,9+1,1) = 6 м (2.6)

 

где предварительно

 

l_Л2=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

 

F_fн = F_fk = 67149*0,8 = 53719A (2.11)

 

Высота проводника ротора:

 

(2.12)

 

Выбираем стандартную  высоту проводника а₂ = 4,4мм, площадь сечения которого S₂ = 153мм²

h_k2 =0,04 м высоту клина выбираем равной ширине паза.

Число эффективных проводников  в пазу ротора

 

 (2.13) 

Из технологических соображений  ширина зубца в узком месте  должна быть не менее 0,0135м , проверим выполнение этого условия:

  (2.14)

Условие выполняется.

 

               4.6Электромагнитный расчёт турбогенератора

               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 1,047*1,037* 1,002* 1,018*1,014 = 1,123 коэффициент зазора (коэффициент  Картера)

(3.2)

 

Коэффициент, учитывающий  пазы ротора при немагнитных клиньях  и наличии больших зубцов по продольной оси,

 

  (3.3)

где k_dq - 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 t_p = 12мм; b_p = 6 мм

Магнитный поток  в зазоре, обусловленный основной гармоникой индукции в режиме холостого  хода (при Е₀=U_H)

 

(3.9)

         Индукция в воздушном зазоре

         (3.10)

          Намагничивающая сила всей магнитной цепи машины с учётом насыщения стальных участков на х.х. обеспечивающая Е₀=U_H

               Таблица

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
Вd	Тл	0,38	0,75	0,79	0,87	0,91	0,95	0,98
Fd	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

 

Е*=f (F_f*), точке Е*=1,0 соответствуют базовые величины параметров.

          4.7 Намагничивающая сила и ток обмотки возбуждения при номинальной нагрузке

 

Н.с. обмотки статора, приведённая  к обмотке возбуждения

 

(3.12)

         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

            F_fH = F*_fH F_f0 = 2,2*36050 =79310А (3.13)

           Номинальный ток возбуждения

          i_fН = 4 F_fH / (Z₂ u_n2) =4*79310 / (20*18) =881 A (3.14)

 

4.8 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

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

        Р_fH = u_fH*i_fH = 138*881 =122 кВт

         Выбираем возбудитель ВТ-450-3000

Номинальная мощность – 470 кВт

Номинальное напряжение – 280В

Номинальный ток  – 1680А

Номинальный КПД  – 91,5%.

 

         4.9 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 = n_элS_c = 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)

 

Данная математическая модель описывает 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Целью данного исследования является исследование существующих систем охлаждения электрогенераторов и их анализ с последующей разработкой на базе известных систем охлаждения электрогенераторов более эффективных систем охлаждения, отвечающим современным требованиям и нуждам производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

1.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.

2. Федоров В.А., Смирнов  В.М. "Опыт разработки, строительства и ввода в эксплуатацию малых электростанций", Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.

3. Кореннов Б.Е. "Замена РОУ противодавленческой турбиной – эффективное энергосберегающее предприятие для котельных и ТЭЦ", Москва: Промышленная энергетика, №7, 1997 г.

4. Бушуев В.В., Громов Б.Н., Доброхотов В.И. и др. "Научно-технические и организационно-экономические проблемы внедрения энергосберегающих технологий", Москва: Теплоэнергетика, №11, 1997 г.

5. Хрилев Л.С. "Основные направления развития теплофикации", Москва: Теплоэнергетика, №4, 1998 г.

6. Доброхотов В.И. "Энергосбережение: проблемы и решения", Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.

7.Вольдек А.И. Электрические машины, М.: Энергия, 1974

8.Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин, М.: Высшая школа, 2001

9. 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.

10. Браймайстер Л.Г., Поздняков Б.И., Теймуразян Ю.В. и др. "Руководство по капитальному ремонту турбогенератора ТВВ-320-2", Москва: СПО ОРГРЭС, 1976 г.

11. Макаричев Ю.А. Проектирование турбогенераторов: Учебное пособие.- Самара: СамГТУ, 2000 – 69с.

12.Кацман М.М. « Электрические машины. Учебник», М., 2003 г.

13.Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1987.

14.Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности. – М.: Высшая школа, 1961. – 503 с.

15.Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1976.

16.Г. Ф. Быстрицкий «Основы Энергетики» М.: Инфра-М 2007.