 |
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 – IM 1001 (генератор на лапах с двумя подшипниковыми щитами и горизонтальным валом, конец вала – цилиндрический), степень защиты генератора – IP 23 (защищённая), способ охлаждения – ICA 01 (с самовентиляцией).
Конструктивное исполнение генератора СГД2 по способу монтажа – IM 7311 (генератор со стояковыми подшипниками на приподнятых лапах, с горизонтальным валом, конец вала – цилиндрический), степень защиты – IP 11 (защищённая), способ охлаждения – ICA 01 (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 l δ. Как указывалось, эта задача не имеет однозначного решения, поэтому для нахождения оптимальных значений D и l δ 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 k Е – отношение ЭДС обмотки якоря при номинальной нагрузке Е н к номинальному напряжению U н, предварительно принимают k E≈1,08; Р н – 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=k Д D.
Значения k Д в зависимости от 2 р приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
| 2 р | ||||||
| k Д | 1,43–1,52 | 1,38–1,45 | 1,35–1,4 | 1,3–1,36 | 1,28–1,33 | 1,25–1,3 |
| 2 р | 32 и более | |||||
| k Д | 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 / k Д;
,
в этом случае для k Д берут среднее значение при данном 2 р.
Расчетная длина l δ машины, м,
| Габарит | Da, мм | h, мм |
где αδ – расчетный коэффициент полюсного перекрытия (определяется по рис. 1.2); k B – коэффициент формы поля (рис. 1.2);
k об1 – обмоточный коэффициент обмотки статора; А – линейная нагрузка статора, А/м; В δн – максимальное значение индукции в воздушном зазоре при номинальной нагрузке, Тл.
Рис. 1.2
Так как 
и k B 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; k B= 1,16–1,14, а их произведение · k B= 0,75–0,78 (эти значения соответствуют = 0,68–0,72 при δм/δ =1,5 и δ/τ ≈ ≈0,01).
Обмоточный коэффициент k об1 предварительно принимают равным 0,92.
|
|
|
Линейную нагрузку А и индукцию В δн при U н = 380–6600 В выбирают по рис. 1.3 и 1.4. При U н = 10000 В величину В δн 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 В δн являются предварительными и в дальнейшем при необходимости их можно изменять. При этом следует иметь в виду, что чем больше произведение А · В δн, тем меньший активный объем D2l δ будет иметь проектируемая машина. Однако каждая машина имеет свои верхние пределы А и В δн.
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 В δн ограничен насыщением магнитной цепи, в основном – насыщением зубцового слоя. Кроме того, с увеличением отношения А/ В δн возрастают индуктивные сопротивления машины.
Определив расчетную длину l δ, 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 l пак ≈ 4–5 см, между которыми делают радиальные вентиляционные каналы шириной b к = 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 n K округляют до целого числа.
После округления n K 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
|
|
|
