Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Статор, зубцовая зона и ярмо ротора

ВВЕДЕНИЕ

Турбогенераторами называют синхронные генераторы трехфазного тока, приводимые во вращение паровой или газовой турбиной. У нас в стране турбогенераторами вырабатывается 80% всей электрической энергии. Использование пара позволяет получать высокую частоту вращения турбины и генератора, что уменьшает их габаритные размеры и удешевляет изготовление. По частоте вращения различают двухполюсные турбогенераторы на 3000 об/мин и четырех полюсные – на 1500 об/мин при частоте напряжения сети 50 Гц. В данном курсовом проекте рассматривается двухполюсный турбогенератор. Двухполюсные турбогенераторы устанавливают на ТЭС, поскольку вырабатываемый на них пар обладает очень высокими энергетическими параметрами: давлением до 24Мпа и температурой до 550^оС, позволяющими получать высокий КПД турбины при частоте вращения 3000 об/мин.

Расчёт

Основные параметры турбогенератора

1. Полная номинальная мощность:

2. Предварительно определяем внутренний диаметр статора по рис. 7.2 (кривая 1):

м.

3. Для заданного типа охлаждения и номинальной полной мощности по табл. 7.1

выбираем линейную нагрузку A и магнитную индукцию

при холостом ходе Вδ (ориентировочные значения):

4. Отношение короткого замыкания:

-коэффициент насыщения магнитной цепи от потока холостого хода;

(для машин с косвенным охлаждением).

5. Немагнитный зазор между статором и ротором(предварительно):

Округляя с точностью до 0.005 м., получаем

6. Диаметр бочки ротора (предварительно):

м.

7. Выбираем диаметр бочки ротора из нормализованного ряда роторов (см. стр. 262), ближайший к полученному по п.6:

8. Уточняем внутренний диаметр статора:

м.

9. Определяем предварительно длину магнитопровода (сердечника) статора:

-обмоточный коэффициент по основной гармонике магнитного поля;

- угловая скорость вращения.

Принимаем =0.92 (стр. 263).

м.

10. Определяем длину бочки ротора (предварительно):

м.

11. Проверяем отношения:

Отношение удовлетворяет условию .

Статор, зубцовая зона и ярмо ротора

12. Номинальное фазное напряжение при соединении обмотки в звезду(стр. 187):

кВ,

13. Номинальный ток фазы статора:

14. Принимаем число параллельных ветвей обмотки статора (см. табл. 8.1):

a=1

15. Число эффективных проводов(стержней) в пазу(по высоте):

16. Объём тока в пазу статора:

17. Пазовое зубцовое деление статора(предварительно):

18. Число пазов(зубцов) статора(предварительно):

Принимаем =48, тогда число пазов на полюс и фазу:

(принимаем число полюсов p=1).

19. Уточняем пазовое деление статора:

20. Проверяем отношение:

21. Число соединённых последовательно витков фазы статора:

22. Полюсное деление, выраженное числом пазовых делений:

23. Принимаем укорочение шага (стр. 270). Шаг обмотки по пазам:

пазовых делений (целое число).

Действительное значение:

24. Коэффициент укорочения обмотки:

25. Коэффициент распределения обмотки:

26. Обмоточный коэффициент статора:

27. Уточняем линейную нагрузку:

Полученное значение близко к полученному в п.3.

28. Магнитный поток основной гармоники при х.х:

29. Уточняем предварительную длину сердечника статора:

Принимаем =1.7, что близко к полученному в пункте 9.

30. Принимаем длину одного пакета стали статора , а длину вентиляционного канала между пакетами (стр. 271).

Число пакетов в сердечнике статора:

Принимаем =38 (стр. 272).

31. Длина сердечника статора (без каналов):

Длину крайнего пакета приняли по условию .

32. Полная длина сердечника статора:

Примем: 1.7 м.

33. Сердечник статора выполняем из холоднокатаной стали. Ориентируем направление прокатки поперек зубца (вдоль спинки). Принимаем по табл. 8.3 (стр.273) магнитную индукцию в коронке зубца при холостом ходе .

Определяем предварительно ширину коронки зубца:

где при толщине листа 0.5 мм.

34. Ширина паза статора (предварительно):

35. Общий размер толщины изоляции в пазу по ширине паза с учетом прокладок

и зазора на укладку для напряжения 10.5 кВ (линейное), найденный по табл. 8.6:

36. Ширина изолированного элементарного проводника (предварительно)

(при двух столбцах элементарных проводников в пазу):

37. Ширина голого элементарного проводника (предварительно):

где м - двусторонняя толщина изоляции ПСД по меньшей стороне а ээлементарного проводника, найденная по табл. П.1.2.

38. Стержень обмотки статора при косвенном воздушном охлаждении состоит из сплошных проводников. По табл. П.1.1 выбираем размеры голых элемен- тарных проводников:

39. Уточняем ширину паза по большему выбранному по таблицам размеру :

40. Уточняем ширину коронки зубца и магнитную индукцию в коронках зубцов:

;

Магнитная индукция находится в пределах значений, рекомендуемых в таблице 8.3.

41. Плотность тока при косвенном воздушном охлаждении находится по (8.36):

где

oC - допустимый перепад температур в пазовой изоляции;

1/(Ом м) - удельная электропроводность меди

;

Вт/(м oC);

;

м.

Плотность тока находится в пределах значения, рекомендуемых в табл. 8.4. ().

42. Площадь сечения меди эффективного проводника (стержня) предварительно:

43. По таблице П.1.2. определяем размеры сплошного проводника:

м, м, площадь сечения .

44. Принимаем число сплошных проводников:

Округляем до ближайшего чётного целого числа: .

45. Уточняем площадь сечения меди стержня:

46. Уточняем плотность тока в стержне обмотки статора:

47. Уточняем коэффициент вытеснения тока:

Коэффициент удовлетворяет условию (8.37).

48. Высота изолированного сплошного элементарного проводника:

49. Высота изолированных элементарных проводников одного стержня:

, Из конструкционных соображений примем: 0.03 м.

где = 10 число элементарных проводников по высоте одного стержня.

50. Высота паза статора при двух одинаковых стержнях, размещенных в пазу:

где

взято из табл. 7.5,

= 20 мм приняли по рекомендациям.

51. Проверяем соотношения:

(5÷9);

Табл. 1. Размеры термореактивной изоляции пазовой части стержневых одновитковых двухслойных обмоток для напряжения 10.5 кВ (линейное).

Наименование	Толщина, мм
Изоляция переходов (миканит гибкий ГФС или ГМС толщиной 0.2 мм)	по высоте	0.4
Прокладка между полустержнями (ткань стеклянная, пропитанная эпоксидно-фенольным лаком)	по ширине	0.5
Выравнивающая масса (шпатлёвка ЭШ-211)	по ширине	0.2
по высоте	0.4
Накладка (стеклотекстолит СТЭФ-1)	по высоте
Двусторонняя толщина изоляции стержня:	по ширине	9.7
	по высоте	10.8
Изоляция от корпуса (лента стеклослюдинитовая ЛТСС-3 вполнахлёста толщиной 0.17 мм. Лента стеклянная толщиной 0.1 мм впритык). Полупроводящее покрытие (лента асболавсановая впритык, покрытая полупроводящим лаком)



Прокладка на дно паза (электронит)	по высоте
Прокладка между стержнями (стеклотекстолит СТЭФ-2)	по высоте
Прокладка под клин (стеклотекстолит СТЭФ-1) по высоте	1, не менее
Зазор на укладку	0.5
Общий размер толщины изоляции в пазу, прокладок и зазора на укладку	по ширине	10.2
по высоте	29.1

52. Магнитопровод (сердечник) статора выполнен из листовой электротехнической стали

марки 3413 толщиной 0,5 мм. Направление прокатки совпадает с направлением магнит-

ного потока в ярме (спинке) сегментов сердечника статора (поперек зубцов).

53. Высота ярма статора:

где принимаем =1.3 (табл. 8.3).

54. Внешний диаметр сердечника статора:

Округляем внешний диаметр до =1.5 м и уточняем высоту ярма статора:

Проверяем соотношение:

55. Длина витка обмотки статора:

где .

56. Активное сопротивление фазы обмотки статора постоянному току при температуре 75°С:

57. Индуктивное сопротивление пазового рассеяния с учётом рассеяния по коронкам зубцов, в о.е.:

58. Индуктивное сопротивления рассеяния лобовых частей обмотки при немагнитных бандажах ротора, в о.е.:

59. Индуктивное сопротивление взаимной индукции:

60. Индуктивное сопротивление дифференциального рассеяния обмотки статора, в о.е.:

61. Индуктивное сопротивление рассеяния, в о.е.:

62. Длину бочки ротора найдём из:

63. Возможное число пазовых делений:

64. Число реальных(обмотанных) пазов и отношение :

По табл. 8.7 для =34 принимаем:

65. По кривым на рис. 8.5. принимаем (предварительно):

66. Определяем глубину паза ротора (предварительно):

67. Пазовое деление в основании зубцов ротора:

68. Выбираем паз ротора с параллельными стенками. Предварительную ширину паза определяем из следующих соотношений:

69. Ширина зубца в наиболее узком месте (в основании):

70. Ориентировочная длина обмотки возбуждения:

71. По табл. П.1.4 выбираем провод прямоугольного сечения мм.

72. Уточняем ширину паза ротора:

73. Проверяем ширину зубца в наиболее узком месте:

Электромагнитный расчет

74. Расчётные площади сечений зубцов ротора на высоте

75. Ширина зубца статора в расчётном сечении:

76. Расчётная площадь сечения стали зубцов статора на полюсном делении эквивалентной явнополюсной машины:

77. Расчетная площадь сечения немагнитного зазора на полюсном делении

эквивалентной явнополюсной машины:

78. Площадь сечения стали ярма статора:

79. Площадь сечения ярма ротора:

После определения площадей сечений пяти участков магнитной цепи находят магнитные индукции, напряженности магнитного поля и магнитные напряжения участков при холостом ходе и номинальном напряжении E 10= U 1нфили Е 10*= Е 10/ U 1нф =1.

Результаты расчета удобно свести в табл. 3. После расчетов для номинального напряжения проводят аналогичные расчеты магнитной цепи для других напряжений характеристики холостого хода в соответствии с табл. 3.

80. Магнитный поток в немагнитном зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении:

В табл. 3 записывают числовое значение коэффициента C 1.

81. Магнитная индукция в немагнитном зазоре:

82. Магнитная индукция в расчётном сечении зубцов статора:

83. Расчетное значение магнитной индукции в ярме статора:

84. Напряженность магнитного поля в зубцах статора при B z1/3 ≤1.8 Тл для холоднока- таной стали с направлением потока поперек проката находят по табл. П.2.1

85. Напряженность магнитного поля в ярме статора с направлением потока вдоль проката определяют по табл. П.2.3 для расчетных значений магнитных индукций в ярме, приведенных в табл. 3.

86. Магнитное напряжение немагнитного зазора находим по (9.28):

В соответствии с конструкцией самовентиляции ротора (косвенное охлаждение) принимаем шаг рифления м, ширину канавки рифления

Коэффициент, учитывающий ступенчатость крайних пакетов сердечника статора:

87. Магнитное напряжение зубцов статора:

88. Магнитное напряжение ярма статора:

89. Магнитное напряжение немагнитного зазора, зубцов и ярма статора:

90. Коэффициент магнитной проводимости для потока пазового рассеяния ротора при прямоугольном пазе [см. (9.38а)]:

91. Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по коронкам зубцов ротора:

92. Магнитный поток пазового рассеяния и по коронкам зубцов ротора:

93. Потоком лобового рассеяния пренебрегаем, так как бандажные кольца будут выполнены из немагнитной стали. Полный магнитный поток рассеяния ротора:

94. Полный магнитный поток в роторе при холостом ходе:

95. Магнитные индукции в расчетных сечениях зубцов ротора:

Магнитная индукция в зубцах ротора в расчетном сечении на расстоянии 0.2h п2от их основания не превосходит значений, рекомендованных по табл. 8.3.

96. Магнитная индукция в ярме ротора:

Магнитная индукция в ярме ротора В а2не превышает значения, рекомендованные табл.8.3.

Полученное значение магнитной индукции записываем в табл. 3.

97. Напряженности магнитных полей для значений магнитных индукций в роторе в

соответствии с табл. 9.4 определяют по кривой намагничивания роторных поковок

турбогенераторов с приведенной в табл. П.2.4.

98. Магнитное напряжение зубцов ротора:

99. Магнитное напряжение ярма ротора:

100. МДС обмотки возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении:

Результаты расчёта характеристики холостого хода.

101. МДС обмотки возбуждения в о.е., при других значениях напряжения, приведенных в табл. 3:

102. МДС обмотки статора на один полюс при номинальном токе якоря:

106. Коэффициент приведения по первой гармонике магнитного поля (9.57) МДС якоря к условиям обмотки возбуждения:

107. Приведенная МДС обмотки якоря при номинальной нагрузке к условиям обмотки

возбуждения:

108. По данным табл. 3 строим характеристику холостого хода в относительных единицах.

Определяем индуктивное сопротивление рассеяния Потье:

109. МДС обмотки возбуждения при номинальной нагрузке определяем по рис. 2:

110. ЭДС обмотки статора при = (см. рис. 4):

111. Изменение напряжения (%) при сбросе нагрузки от номинальной до нуля:

112. Регулировочную характеристику рекомендуется строить для точек нагрузки, соответствующих I1 / I 1н = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25. Точка характеристики - - известна из предыдущего расчета. Ей соответствует МДС Для остальных точек характеристики следует построить векторные диаграммы (на одном рисунке) и определить для них МДС

Результаты расчёта регулировочной характеристики в табл. 4., а характеристика показана на рисунке.

Регулировочная характеристика.

113. Охлаждение обмотки ротора - косвенное воздушное. За расчетную температуру обмотки ротора принимаем 130°С. Удельное сопротивление меди с присадкой серебра при температуре 15 °С:

При температуре 130 °С

114. Для предварительного определения площади поперечного сечения эффективного проводника обмотки возбуждения по (9.68) требуется определить среднюю длину витка:

где среднюю длину лобовой части полувитка обмотки возбуждения определим по (9.71):

Здесь

115. Предварительную площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки возбуждения определяем по (9.68):

где

116. В п.73 был выбран прямоугольный провод по табл. П.1.4 с размером м.

По табл. П.1.4 выбираем элементарный проводник с размерами: , .

Площадь сечения эффективного проводника: ,

Что близко к площади сечения , определенной в п. 113

Высота эффективного проводника:

117. Число эффективных проводников по высоте паза ротора (предварительно):

Округляем в меньшую сторону, чтобы не увеличивать высоту паза ротора по сравнению с определенной предварительно. Принимаем =20.

Где =0.0003 мм (табл. 8.9).

118. Уточняем высоту паза ротора по (9.73) с учетом данных табл. 8.9:

Так как окончательная высота паза ротора не больше предварительной, а ширина паза осталась неизменной, то проверку допустимой ширины зубца ротора в его основании не делаем.