Проектирование турбогенератора

Размещено на http://www.allbest.ru/

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовой проект по Электромеханике

Проектирование турбогенератора

Выполнил:

Студент IV курса ЭлМФ

Группы 4022/11

Биктуганов Р.Н.

2012

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Дано:

соединение-звезда

Система охлаждения ТВВ: обмотки ротора - непосредственное водородом, обмотки статора - непосредственное водой.

1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1) Выбор основных размеров и электромагнитных нагрузок

Номинальная кажущаяся мощность

Из рис. 1-4 находим значение о.к.з.=0,53

Предварительный диаметр расточки статора по рис 3-3

Предварительный диаметр ротора по рис.3-4

Это значение входит в ряд нормализованных значений в

Предварительное значение машинной постоянной Арнольда по рис. 3-1

На основании (3-1) предварительное значение длины статора

Предварительно принимаем длину бочки ротора

Предварительное значение линейной нагрузки по рис 4-1

Предварительное значение индукции в зазоре по рис. 4-6

Предварительное значение полюсного деления по (3-3)

где число пар полюсов

Значение зазора по (3-5)

По рис .3-7 . Окончательно принято большее округленное значение

Окончательное значение диаметра расточки статора и полюсного деления

1150 мм

Далее определяем ориентировочные значения главных технико-экономических показателей машины.

Отношение длины статора к диаметру

Полученное значение соответствует расходу меди на обмотку статора, близкому к минимальному, и, следовательно, приемлемо.

Отношение длины бочки ротора к диаметру

По рис. 3-5 расход меди на обмотку ротора несколько больше минимального. Ожидаемые критические частоты ,

Ожидаемое значение к.п.д.:

Значение махового момента:

и общая масса

G

Для оценки индуктивного сопротивления рассеяния обмотки статора принимаются отношение 0,2 и наиболее благоприятный относительный шаг обмотки статора

. Для отношения 0,161 ,отсюда по рис.4-2

Сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси может быть найдено по выражению

2. ВЫБОР ОБМОТОЧНЫХ ДАННЫХ СТАТОРА

электромагнитный турбогенератор статор ротор

7764 А

Принимаем в соответствии с табл. 5-1 число параллельных ветвей а=1 и число активных проводников в пазу . Обмотку принимаем стержневую петлевую.

Предварительно зубцовый шаг по расточке статора согласно(5-3).

Предварительное число пазов статора по (5-4)

Окончательно принимаем по табл. 5-2

Окончательные значение зубцового шага и линейной нагрузки

По табл.5-3 принимаем относительный шаг

Число последовательно соединенных витков в фазе по (5-5)

Принимаем предварительно ширину паза статора по

Двухсторонняя толщина изоляции по ширине паза при напряжении 15,75 кВ по табл.5-5

Предварительная ширина элементарного проводника при двух проводниках по ширине паза(

Где

Принимаем окончательно по табл. 5-6

Окончательная ширина паза

Принимаем предварительно плотность тока по рис.4-4

Требуемое сечение стержня

Принимаем комбинированный стержень с тремя сплошными проводниками на один полый N=3 и отношение высоты сплошного проводника к высоте полого

Ориентировочно задаемся по §5-9 коэффициентом вытеснения тока и значением

При этом вспомогательная функция по рис.5-1 равна ш=1,6

Предварительная высота полого проводника по (5-14)

Принимаем окончательно по табл. 5-6 . По табл.5-6 площадь сечения элементарного полого проводника

Предварительная высота сплошного проводника

Принимаем по табл. 5-7 , и площадь сечения проводника

Равна Площадь сечения меди одной группы

Требуемое число групп в стержне

Окончательная плотность тока

Суммарная толщина изоляции по высоте паза для напряжения 15,75 кВ по табл.5-5 составляет

Высоту клина принимаем место на транспозицию проводников равно

Высота паза статора по (5-16)

Проверяем отношение 177/1150=0,15 и =177/46,6=3,8

Магнитный поток в зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении по(5-6)

Полная длина сердечника статора по (5-17)

Принимаем по §5-12 ширину пакета и канала

Длина активной стали без каналов по (5-19)

Эффективная длина стали по (5-20)

Принимаем холоднокатаную электротехническую сталь марки 3413 толщиной 0,5 мм. Направление проката - вдоль магнитных линий в спинке статора.

На основании табл.4-1 принимаем Требуемая площадь сечения статора по (5-21)

Высота спинки по (5-22)

Внешний диаметр сердечника статора по (5-23)

Длина лобовой части стержня по (5-25)

Длина витка обмотки статора по (5-24)

Сопротивление обмотки статора постоянному току по (5-26) при 15

При 75

=1,24

Вентиляционную схему сердечника статора принимаем одноструйной (см.рис.2-8 а), схему охлаждения обмотки статора водой-два стержня последовательно.

Теперь проверим вибрационное состояние сердечника статора согласно рекомендациям гл.12.

Число периодов деформации сердечника

Средний диаметр спинки статора

Масса меди обмотки статора по (8-43)

Площадь спинки по (8-46)

Масса спинки сердечника статора по (8-45)

Площадь пазов статора по (8-49)

Площадь зубцов статора по (8-48)

Масса зубцов сердечника статора по (8-47)



Отношение массы собранного сердечника к массе спинки

Величина, характеризующая изгибную жесткость сердечника,

Собственная частота колебаний сердечника статора по (12-34а)

Динамический коэффициент

Амплитуда вибраций по (12-35):

Согласно § 12-7 полученное значение лежит в допустимом интервале (30

Окончательно:

- высота спинки статора

- внешний диаметр сердечника статора

- средний диаметр спинки

- площадь спинки

Выбор обмоточных данных ротора

по (6-1)

Номинальная МДС возбуждения по (6-3а)

Ожидаемая плотность тока по (6-8)

что согласуется с рекомендациями §4-5

По сортаменту меди в табл. 6-3 для принятой ширины меди может быть принята медь высотой с сечением и с сечением .

Окончательно выбор высоты проводника производится с учетом напряжения возбуждения, значения которого согласно §6-6 ограничены. Поэтому далее производится расчет для обоих значений высоты проводника с подробными выкладками для

и с результатами расчета для , указанными в скобках. Для образования каналов в лобовой части обмотки принимаются по высоте два проводника в одном витке катушки.

По рекомендациям §6-6 и рис. 6-6 принимаем высоту клина и толщину подклиновой прокладки =10. Материал клина - дюралюминий.

Тогда для размещения меди в пазу остается высота

При этом возможное число витков в катушки будет

Здесь - изоляция между витками катушки по табл. 6-5 (строка 1).

Принимаем

Число витков обмотки возбуждения на полюс по (6-10)

Окончательная высота паза ротора по (6-11)

Где -по табл. 6-5 (строка 3)

Окончательная минимальная ширина зубца

И это входит в интервал минимально допустимой ширины по §6-4 ()

Номинальный предварительный ток возбуждения

,

что приемлемо (§6-6)

По табл. 4-1 задаемся индукцией в спинке ротора

Необходимое сечения спинки ротора для получения принятой индукции по (6-13)

Диаметр центрального отверстия по (6-6) .

Принимаем

Необходимая длина бочка ротора по (6-14)

Найденные длины превышают длину сердечника статора более чем на 150 мм, следовательно, центральное отверстие следует заполнить магнитным материалом. Тогда

Для высоты меди разность между длиной бочки ротора и сердечника статора больше 150 мм. Для уменьшения на основании (6-14) следует уменьшит высоту паза ротора. Для этого принимаем . Тогда получим ; ;

; .Все полученные значения приемлемы.

Средняя длина лобовой части обмотки ротора на одну сторону по (6-17)

Средняя длина витка обмотки ротора по (6-16)

Принимаем относительное сечение канала в витке обмотки ротора по §6-7 , где -сечение витка обмотки ротора.

Расчетное сечение меди по (6-12)

Сопротивление обмотки ротора при 15°С по (6-18)

при 75°С по (6-19)

при 100°С по (6-21)

Напряжение возбуждения в номинальном режиме

Таким образом, на основании §6-6 вариант с высотой меди и не подходит, и окончательно выбираем вариант с и

Выкладка паза ротора произведена

Относительная высота паза ротора по (6-5)

относительная площадь пазовых делений ротора по (6-4)

что соответствует рекомендациям §6-4.

Ожидаемые механические напряжения в корне зубца для по рис. 6-3

Что приемлемо согласуется с величиной, принятой вначале.

Электромагнитный расчет

Расчет характеристики холостого хода

На основании дополнительных построений на диаграмме Потье рассчитана регулировочная характеристика , изображенная на рис 1.

	0	0.25	0.5	0.75	1	1.25
	1100	1420	1840	2360	2800	3400

Регулировочная характеристика турбогенератора ()

Весовые характеристики.

Масса меди обмотки статора:

(см. параграф 5-14)

Масса меди обмотки ротора по (8-44):

Масса спинки сердечника статора (см. параграф 5-14).Масса зубцов сердечника статора (см. параграф 5-14).Удельный расход материалов:

Меди:

Электротехнической стали:

,

что соответствует рекомендации рис.3-10.

Машинная постоянная Арнольда:

.

Обозначение	Источник	Действия	Значение
	§ 9-2	25+1+6	32
	§ 9-2	177-(32+1+6)	138
	(9-1)		9
	(9-3)		6,4
	(9-5)	9+6,4	15,4
	(9-6)	15,4+2,5	17,9
	(8-38)	/(54*0,801)	1731
	Рис. 8-6		2800

Обозначение	Источник	Действия	Значение
	(8-39)	2800/312,6	8,957
	(8-40)	2800*0.098+2	276,4

Обозначение	Источник	Действия	Значение
	(8-41)	1731+1022*17,9/100	1914
	(8-42)	1123/1914	0,587
	(1-1)	2800/(1914*0.85)	1,721

Параметры обмоток и постоянные времени

Расчет КПД

Зависимость к.п.д. от нагрузки для турбогенератора 150 МВт,

I/Iн	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25
	510	510	510	510	510
	551	551	551	551	551
	104,64	417,72	939,26	1670	2609,21
	296	401	756	1100	1547
	1440	1940	2749	3831	5227
P,кВт	60	120	180	240	300
	97,66	98,41	98,50	98,43	98,29

Зависимость к.п.д. от коэффициента нагрузки турбогенератора ()

Тепловой расчет

Сердечник статора

Принята одноструйная система вентиляции с числом горячих струй. По воде соединяются два стержня последовательно, т.е.

Обозначение	Источник	Действия	Значение
	§10-7		28.5
	§5-14		54
	(11-8)	37*(2-1)/69	0,528
	(11-9)	0.543*10^6/(3.14*10*2095)	8.059
	§5-14		2087
	(11-10)	0.0,543*10^6/10/(3.14*(1245+200)-30*38.4)	20.6
	(11-3)	(1+0.25*8,262)*1.5*4^0.8/0.045	305
	(11-6)	(1+0.25*16,1)*1.5*4^0.8/0.045	622
	§8-8		2,95
	§8-8		0.516
	(11-11)	2,962+0,678	3,46
	(11-12)	(310*2,962+507*0.678)/3,639	353
	(11-14)	(510+512)/(69+1)*1000	12618
	(11-16)	14600/(2*347*3,639)	20

Обмотка статора

Обозначение	Источник	Действия	Значение
	§7-3		25
	(11-23)	(724+283,551)/4.14/25	3.71
	(11-24)	25+6	29
	Табл. 5-6		2
	Табл. 5-6		4,5
	Табл.10-1		5
	(11-25)	9735/(2*30*5*2*9,5)	0.521

Обмотка ротора

Обозначение	Источник	Действия	Значение
	§11-9		550
	(11-26)	0.5*(4942/5500+1)	4

Окончательно принимаем

Обозначение	Источник	Действия	Значение
			5
			550
	(11-18)	0.1*3.14*1075/2	169
	(11-28)	0.2*169	33,8
	(11-29)	1.12*33,8/1000	0,038
	§11-9	1.34*8*2*550/(312,584*57*1000)	0.000662
	(11-30)	2800^2*0.000662	5189
	(11-31)	5189/(4.14*0.038*1000)	33,2
	(11-4) и (11-6)	165*(33,755/40)^0.8*1.5*4^0.8	655
	(11-32)	728*((550/2)^2+119,5^2)^0.5*10^-6	0.218
	(11-33)	5189/(655*0.218)	36,3
	(11-34)	36,3+0,5*33,2+0,5*17,5	61,6

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Г.М. Хуторецкий, М.И. Токов, «Проектирование турбогенераторов» Ленинград, Энергоатомиздат, 1987 г.

Размещено на Allbest.ru

...