Расчет турбогенератора Т-12 с косвенным воздушным охлаждением обмотки статора

Выбор главных размеров турбогенератора. Расчет номинального фазного напряжения при соединении обмотки в звезду. Характеристика холостого хода. Определение индуктивного сопротивления рассеяния Потье. Оценка и расчет напряжений в бандаже и на клине.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования Российской Федерации

Ивановский Государственный Энергетический Университет

Кафедра электрических машин и аппаратов

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту :

“Расчет турбогенератора Т-12 с косвенным воздушным охлаждением обмотки статора”

Выполнил: ст. гр. 3-22

Лесько А.К.

Проверил: преподаватель

Громов А.К.

Иваново 2011

Введение

Турбогенераторами (ТГ) называют синхронные генераторы трехфазного тока, приводимые во вращение паровой или газовой турбиной. В ТГ, как и в любой другой электрической машине, различают активные и конструктивные части. Активные части - сердечник статора с трехфазной обмоткой и ротор с обмоткой возбуждения - непосредственно участвуют в процессе преобразования механической энергии в электрическую. К конструктивным частям относят корпус статора, наружные и внутренние щиты с уплотнениями, бандажный узел ротора, вентиляторы, газоохладители и др. Они обеспечивают надежную работу активных частей.

Главным фактором, определяющим особенности конструкции ТГ, является высокая частота вращения, вызывающая большие механические напряжения в роторе. Поэтому ротор выполняется цельнокованым из высоколегированной стали. Из-за отсутствия на роторе явновыраженных полюсов ТГ относят к неявнополюсным машинам. Обмотка возбуждения расположена в радиальных пазах ротора. Лобовые части обмотки возбуждения удерживаются от перемещения под действием центробежных сил бандажным кольцом из высокопрочной стали. Бандаж ротора - самый напряженный в механическом отношении узел ТГ.

По принципу охлаждения все ТГ можно подразделить на генераторы с косвенным (поверхностным) охлаждением, непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора, со смешанным охлаждением.

В данном курсовом проекте представлен турбогенератор с косвенным воздушным охлаждением обмотки статора и обмотки ротора.

Задание на проектирование

Тип турбогенератора Т-12

Номинальная мощность P_H = 9 МВт

Номинальное напряжение (линейное) U_H = 6.3 кВ

Номинальная частота ЭДС f = 50 Гц

Номинальный коэффициент мощности cosц_H = 0.8

Число фаз обмотки статора m = 3

Синхронное индуктивное сопротивление x_d = 1.5 о.е.

обмотки статора по продольной оси

Схема соединения обмотки статора Звезда

Частота вращения n = 3000 об/мин

Охлаждение:

обмотки статора косвенное воздушное

обмотки ротора косвенное воздушное

сердечника статора непосредственное воздушное

Выбор главных размеров

Полная номинальная мощность:

м.

Для заданного типа охлаждения и номинальной полной мощности выбираем линейную нагрузку A и магнитную индукцию при холостом ходе В_д (ориентировочные значения):

А

Отношение короткого замыкания:

,

где - коэффициент насыщения для Т-12.

Немагнитный зазор (предварительно):

Предварительно определяем внутренний диаметр статора:

; В_д Тл.

м,

где д округляем с точностью до 0.005 м.

Диаметр бочки ротора (предварительно):

м.

Выбираем диаметр бочки ротора из нормализованного ряда роторов:

м.

Уточняем внутренний диаметр статора:

м.

Определяем предварительно длину магнитопровода (сердечника) статора: здесь обмоточный коэффициент принят к₀₁=0,68 ( т.к. обмотка катушечная), угловая скорость:

рад/с,

м.

Определяем длину бочки ротора (предварительно):

м.

Проверяем отношения:

; .

Отношение находится в допустимых пределах (от 2 до 6).

Статор, зубцовая зона и ярмо ротора

Номинальное фазное напряжение при соединении обмотки в звезду:

В.

Номинальный ток фазы статора:

А.

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

а = 1.

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

U_п1 = 2

Объем тока в пазу статора :

А.

Пазовое зубцовое деление статора предварительно (t₁ = 0,04-0,07м):

м.

Число пазов (зубцов) статора предварительно:

.

).

Принимаем Z₁ = 60, тогда

Уточняем пазовое деление статора:

м.

Проверяем отношение:

1 > 0.5

Число последовательно соединенных витков фазы статора:

Полюсное деление, выраженное числом пазовых делений:

Принимаем укорочение шага (для катушечной обмотки). Шаг обмотки по пазам

пазовых делений (целое число).

( = 0.5-0,6 ).

Действительное значение

Коэффициент укорочения обмотки:

.

Коэффициент распределения обмотки:

( 0.955 < < 1 )

Обмоточный коэффициент статора:

^.

Уточняем линейную нагрузку:

А/м.

Полученное значение A близко к выбранному.

Магнитный поток основной гармонической при холостом ходе:

Вб.

Уточняем предварительную длину сердечника статора:

м.

Принимаем м, что близко к полученному.

Принимаем длину одного пакета стали статора м, длину вентиляционного канала между пакетами м.

Число пакетов в сердечнике статора:

.

Принимаем n_п .

Длина стали сердечника статора (без каналов):

м,

Длину крайнего пакета приняли м.

Полная длина сердечника статора:

м.

Сердечник статора выполняем из холоднокатаной стали. Ориентируем направление прокатки поперек зубца (вдоль спинки). Принимаем магнитную индукцию в коронке зубца при холостом ходе Тл.

Определяем предварительно ширину коронки зубца:

м,

где при толщине листа 0.5 мм.

Ширина паза статора (предварительно):

м.

Общий размер толщины изоляции в пазу по ширине паза с учетом прокладок и зазора на укладку для напряжения 6,3 кВ, найденный по табл. 14-9 (П. С. Сергеев, стр. 512):

м.

Ширина изолированного элементарного проводника (предварительно) (при двух столбцах элементарных проводников в пазу):

м.

Ширина голого элементарного проводника (предварительно):

м,

где м - двусторонняя толщина изоляции ПСД по меньшей стороне а э элементарного проводника.

Стержень обмотки статора при косвенном воздушном охлаждении состоит из сплошных проводников. Выбираем размеры голых элементарных проводников:

м.

Уточняем ширину паза по большему выбранному по таблицам размеру b э элементарных проводников:

м.

Уточняем ширину коронки зубца и магнитную индукцию в коронках зубцов:

м,

Тл.

Магнитная индукция находится в пределах значений, рекомендуемых в табл. 8.3 (стр.273, В. И. Извеков).

Плотность тока при косвенном воздушном охлаждении предварительно определяем по ((8.36) стр.278, В. И. Извеков ):

oC - допустимый перепад температур в пазовой изоляции;

А/м², где

1/(Ом м) - удельная электропроводность меди при расчетной температуре 75 oC;

Вт/(м oC); ; м.

А²/м³.

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

А²/м³.

А/м²,

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

м².

м,

Определяем размеры сплошного проводника:

м,

м².

Число элементарных проводнико...