СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Задание

I. Выбор основных размеров и обмоточных данных турбогенератора

1.1 Основные размеры и электромагнитные нагрузки

1.2 Проектирование обмотки статора

1.3 Немагнитный зазор

II. Основные размеры и обмоточные данные ротора

2.1 Основные размеры зубцово-пазовой зоны

Расчёт обмотки ротора

III.Электромагнитный расчёт турбогенератора

3.1 Расчёт характеристики холостого хода

3.2 Намагничивающая сила и ток обмотки возбуждения при номинальной нагрузке

3.3 Построение регулировочной характеристики

3.4 Параметры и постоянные времени турбогенератора

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Задание

Спроектировать турбогенератор серии ТВ с косвенной водородной системой охлаждения обмоток статора и ротора и с непосредственным водородным охлаждением сердечника статора.

Номинальное линейное напряжение турбогенератора UHЛ = 10500В, синхронная частота вращения п1 = 3000 об/мин; номинальная мощность РН = 30 МВт; коэффициент мощности в номинальном режиме cosн = 0,8 ; перегрузочная способность S = 1,8.

I.  Выбор основных размеров и обмоточных данных турбогенератора

 

1.1 Основные размеры и электромагнитные нагрузки

Номинальное фазное напряжение турбогенератора:

 (1.1)

Номинальный ток турбогенератора:

 (1.2)

Полная номинальная мощность:

 (1.3)

Число пар полюсов турбогенератора:

 (1.4)

Круговая частота вращения ротора турбогенератора

 (1.5)

Выбираем размер D1 – внутренний диаметр статора, имеющего косвенное водородное охлаждение рис.1.

Для этого выберем предварительное значение коэффициента kE = 1,09 и определим электромагнитную мощность турбогенератора:

 (1.6)

Принимаем значение внутреннего диаметра статора D1 = 0,9м

Теперь определим длину статора l1 для этого найдём значения коэффициентов.

Коэффициент полюсного перекрытия и коэффициент формы поля kB:

 

 (1.7)

Относительный шаг обмотки турбогенератора выбираем равным 

Которому соответствует предварительное значение обмоточного коэффициента

kоб =0,92

 

Предварительно выбираем максимальную индукцию магнитного поля B8Тл и линейную нагрузку статора А1= 11 х 104А/м в зависимости от размера D1

 

 (1.8)

При непосредственном водородном охлаждении ширину пакетов bn выбирают - 0,05 м, а ширину вентиляционных каналов bK=0,005м

Число вентиляционных каналов равно:

 (1.9)

Число пакетов статора

 (1.10)

Действительная длина статора:

 (1.11)

1.2 Проектирование обмотки статора

В проектируемом турбогенераторе применим двухслойную стержневую обмотку с числом катушечных групп на фазу равным числу полюсов, с двумя эффективными проводниками на паз un1=2, с прямоугольными пазами и лобовыми частями корзиночного типа.

Полюсное деление статора равно:

 (1.12)

Предварительное значение магнитного потока в зазоре:

 (1.13)

Число последовательно соединённых витков фазы обмотки статора:

 (1.14)

Число последовательных витков стержневой обмотки c двумя эффективными проводниками на паз un1 =2, с одинаковыми катушками должно удовлетворять равенству:

 (1.15)

Где q1 – число пазов на полюс и фазу принимаем q1=12

а1 =1 число параллельных ветвей

При этом число пазов равно:

Z1 = 2pm1q1 = 2*3*12 = 72 (1.16)

Зубцовый шаг статора при косвенном охлаждении обмотки должен находится в пределах t1 = 0,03..0,07м и равен:

 

 (1.17)

Полный пазовый ток равен:

 (1.18)

 

и находится в рекомендуемых пределах In1<=(2,5..6,5)103A расчётные

Оптимальная ширина паза определяется из соотношения (bn1/t1)опт=0,5 практически рекомендуется принимать ширину паза:

bn1 = t1 (0,35..0,45)

 

принимаем bn1 = 0,039*0,45=0,018м

Ширина зубца в узком месте:

bZ1 = t1 –bn1=0,039-0,018=0,021м (1.19)

Полученная ширина в узком месте зубца должна удовлетворять ограничению:

 (1.20)

условие выполняется

где Вz1m- индукция в коронке зуба ( 1,7 Тл);

lc1=(l -пkbk)kc=(1,81 – 32*0,005)*0.95 = 1,567м – длина чистой стали по оси статора;

kc=0,95 – коэффициент заполнения сталью пакетов статора.

Выбираем изоляцию паза по рис.3 (класс В), на котором толщина по ширине и высоте изоляции позициями обозначена так;

1)  электрокартон на дне паза - 0,1 мм;

2)  миканит гибкий под переходы – 0,4 мм;

3)  бумага асбестовая – 0,5 мм;

4)  микалента чёрная – 6 мм;

5)  лента асбестовая – 1мм ; лаковое покрытие – 0,2 мм;

разбухание изоляции от пропитки по ширине – 0,3мм; по высоте 1мм;

6)  прокладка между стержнями – 2,5мм;

7)  прокладка под клином - 1мм.

Допуски на укладку по ширине – 0,3мм, по высоте – 0,2 мм.

Общая односторонняя толщина изоляции на паз  по ширине – 4,2мм, по высоте – 10 мм.

Определим предварительную ширину проводника обмотки статора:

 (1.21)

По ширине проводника принимаем плотность тока в обмотке статора равной

j1 = 5,5 x 106 A/м2

Длина лобовой части полувитка на данном этапе проектирования:

lлоб=1,7(2Uнл / 105+ ) = 1,7(2*10500/105+0,83*1,413) = 2,35м (1.22)

 

Длина витка обмотки статора:

 (1.23)

Определим предварительное сечение эффективного проводника обмотки статора:

 (1.24)

Высоту элементарного проводника выбираем стандартной ам1 = 3мм, bм1=5мм, расчётное сечение Sc = 14,45 мм2

Число элементарных проводников в одном эффективном равно:

пэл =S1 / Sc = 375 / 14,45 = 26 (1.25)

 

Из рис.4. ............