Статор, зубцовая зона и ярмо ротора

 

12. Номинальное фазное напряжение при соединении обмотки в звезду:

кВ.

13. Номинальный ток фазы статора:

А.

14. Принимаем число параллельных ветвей обмотки статора (см. табл. 8.1 стр268):

 

a=1.

 

15. Число эффективных проводов(стержней) в пазу(по высоте) (стр 267):

 

.

16. Объём тока в пазу статора:

А.

17. Пазовое зубцовое деление статора(предварительно):

м.

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

.

Принимаем =48 (кратное произведению m∙a=3), тогда число пазов на полюс и фазу:

(принимаем число полюсов p=1).

19. Уточняем пазовое деление статора:

м.

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 гармонической при х.х:

.

29. Уточняем предварительную длину сердечника статора:

;

Принимаем =1.9, 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 =43 (стр. 272).

31. Длина сердечника статора (без каналов):

.

Длину крайнего пакета приняли по условию .

32. Полная длина сердечника статора:

.

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 0.35 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 6.3 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 непосредственном воздушном охлаждении состоит из сплошных проводников. По табл. П.1.2 и П.1.3 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 (стр 273).

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 при расчетной

температуре 75 oC; Вт/(м oC); ;

м.

 

Плотность тока находится в пределах значения, рекомендуемых в табл. 8.4 (стр 274). ().

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

.

 

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

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:

,

где = 12 число элементарных проводников по высоте одного стержня.

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

;

где взято из табл. 1, = 28 мм приняли по рекомендациям.

,

51. Проверяем соотношения:

(5÷9); .

В соответствии с размерами изоляции (таблица 1) и проведенными расчетами выполним в масштабе чертеж заполненного паза статора (рисунок 1). Все необходимые размеры для дальнейших расчетов параметров обмотки будем брать по этому рисунку.

 

Табл. 1. Размеры термопластичной микалентной компаундированной изоляции пазовой части стержневых одновитковых двухслойных обмоток для напряжения 6.3 кВ (линейное).

 

Наименование	Толщина, мм
Прокладка вертикальная из асбестовой бумаги	0,5
Прокладка изоляционная под переходами	0,4
Миколента черная	6,0
Лаковое покрытие	0,2
Разбухание витковой изоляции от пропитки	по ширине	0,3
по высоте	1,5
Двусторонняя толщина изоляции стержня	по ширине	8,0
по высоте	9,6
Электрокартон на дне паза	0,5
Прокладка из электрокартона между стержнями	2,5
Прокладка из электрокартона под клином	1,0
Зазор на укладку	по ширине	0,3
по высоте	0,2
Общая двусторонняя изоляция на паз	по ширине	8,3
по высоте	23,4

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 =1.4 (табл. 8.3 стр 273).

54. Внешний диаметр сердечника статора:

.

Округляем внешний диаметр до =1.6 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 стр 292 для =36 принимаем:

65. По кривым на рис. 8.5 стр 296 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 ширина проводника обмотки возбуждения:

71. По табл. П.1.4 стр 422 выбираем провод прямоугольного сечения:

м.

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.2.2 стр 427

.

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. (9.38)]:

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 0.2_h п2от их основания не превосходит значений, рекомендованных по табл. 8.3 стр 273 (1.7-2.15).

96. Магнитная индукция в ярме ротора:

Магнитная индукция в ярме ротора В а2превышает значения, рекомендованные табл.8.3. стр 273 (1.4-1.6)

Полученное значение магнитной индукции записываем в табл. 2.

 

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

соответствии с табл. 2 определяют по кривой намагничивания роторных поковок

турбогенераторов с приведенной в табл. П.2.4 стр 249 с учетом рассчитанных коэффициентов

, , .

98. Магнитное напряжение зубцов ротора:

99. Магнитное напряжение ярма ротора:

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

Табл. 2. Результаты расчёта характеристики холостого хода.

^E*10	о.е.	0,6		1,1	1,2	1,3	1,4
E10	В	2182.38	3637.3	4001.037	4364.77	4728.45	5092.23
Ф=3,05*10^(-4)*Е10	Вб	0.666	1.109	1.22	1.33	1.442	1.553
Вб=Ф/1,537	Тл	0.433	0.722	0.794	0.866	0.938	1.01
Вz1/3=Ф/0,647	Тл	1.029	1.715	1.886	2.058	2.229	2.401
В^ʹа1=1,128*Ф	Тл	0.751	1.252	1.377	1.5	1.628	1.753
Нz1/3	А/м
H^ʹa1	А/м
Fб=28209,47*Вб	А	12216.15	20360.3	22396.28	24432.3	26468.3	28504.36
Fz1=0,141*Нz1/3	А	38.837	1673.504	4335.58	7555.48	13839.95	20618.7
Fa1=0.719*H^ʹa1	А	86.328	185.6	222.293	280.56	419.41	794.2
Fбzc=Fб+Fz1+Fa1	А	12341.32	22219.37	26954.15	32268.36	40727.67	49917.28
ФG2=0.29*10^(-5)*Fбzc	Вб	0.036	0.064	0.078	0.094	0.118	0.145
Ф2=Ф+Ф G2	Вб	0.701	1.174	1.299	1.425	1.56	1.698
Bz(0.2)=Ф2/0,691	Тл	1.016	1.7	1.88	2.06	2.26	2.458
Bz(0.7)=Ф2/0,971	Тл	0.722	1.209	1.337	1.467	1.606	1.748
Ba2=Ф2/0,834	Тл	0.929	1.554	1.719	1.887	2.066	2.248
Нz(0.2)=	А/м
Нz(0.7)=	А/м
На2=	А/м
Fz2=0.137*(Нz(0.2)+ Нz(0.7))/2	А	110.08	752.175
Fa2=0.227* Нa2	А	203.32	1113.256	2340.226	5449.15	7732.5	20468.45
F2= Fбzc+Fz2+Fa2	А	12654.7	24084.8	31057.9	40768.8	55023.3	82035.38
F^*2=F2/25364.388	о.е.	0.525		1.29	1.693	2.285	3.406

 

 

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

Табл. 3. Характеристика холостого хода

 

,о.е.	0.525		1.29	1.693	2.285	3.406
,о.е.	0.6		1.1	1.2	1.3	1.4

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

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

.

 

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

возбуждения:

,

105. По данным табл. 2 строим характеристику холостого хода в относительных единицах.

Определяем индуктивное сопротивление рассеяния Потье:

106. МДС обмотки возбуждения при номинальной нагрузке определяем:

107. ЭДС обмотки статора при = :

.

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

 

.

109. 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.

Табл. 4. Регулировочная характеристика.

 

 

Регулировочная характеристика турбогенератора 12 МВт

 

110. 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:

111. 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

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

,

где

113. В п.71 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. 112

Высота эффективного проводника:

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

Округляем в меньшую сторону, чтобы не увеличивать высоту паза ротора по сравнению с определенной предварительно. Принимаем =22.

Где =0.0004 мм (табл. 8.9).

115. Уточняем высоту паза ротора по (9.73) с учетом данных табл. 8.10:

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.

 

116. Уточняем размеры:

117. Число витков обмотки возбуждения на один полюс:

118. Номинальный ток возбуждения:

 

119. Ток возбуждения при холостом ходе:

120. Плотность тока в пазовой части обмотки ротора при номинальном возбуждении:

находится в пределах, указанных в (9.64).

121. Сопротивление обмотки возбуждения при 15, 75 и 130°С:

122. Номинальное напряжение обмотки возбуждения:

123. Номинальное напряжение возбудителя:

124. Номинальная мощность возбудителя: