Спроектировать синхронный гидрогенератор вертикального типа.

индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки
.
Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси в относительных единицах
индуктивное сопротивление рассеяния стержней
,
индуктивное сопротивление рассеяния короткозамыкающих колец (лобовых частей демпферной обмотки)
,
индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки
,
Индуктивное сопротивление нулевой последовательности
,
где , ; ; ,
где для явнополюсной машины с демпферной обмоткой; коэффициент распределения обмотки статора (рассчитан ранее).
Расчет МДС возбуждения при нагрузке
Результаты расчета МДС возбуждения при различных нагрузках представлены в таблице 4. Далее приведен расчет при номинальной нагрузке в относительных единицах.
ЭДС от результирующего поля взаимоиндукции
,
угол между током и ЭДС :
.
По найденному значению по характеристикам холостого хода на рис. 4. находим , и определяем :
.
По данным [1] для найденного при находим коэффициенты , и . При этом из ранее рассчитанного , , .
.
Модуль вектора OQ
,
где , ,
угол между вектором OQ и током :
.
Проекция ЭДС на ось q
.
По характеристике находим МДС , соответствующую найденной величине . МДС в абсолютных единицах .
– базисное значение МДС обмотки возбуждения при номинальном напряжении (см. табл. 3.).
По характеристике определяем магнитный поток взаимоиндукции , соответствующий МДС .
Рассчитываем МДС , эквивалентную в отношении влияния якоря на продольное поле
,
где ; ; .
Магнитное напряжение между полюсными наконечниками соседних полюсов
.
По характеристике определяем поток , соответствующий .
По потоку в сердечнике полюса
, с помощью характеристики определяем магнитное напряжение .
МДС возбуждения при номинальной нагрузке
То же, в относительных единицах
.
Уровни индукции на участках магнитной цепи при номинальной нагрузке
,
где .
; ; ; .
Таблица 4. Расчет МДС возбуждения при нагрузке.
0 0,25 0,5 0,75 1,0 1 1,031 1,063 1,097 1,132 – 1 1 1 0,99 – 0,995 0,995 0,97 0,95 – 0,01 0,01 0,01 0,012 1 1,03 1,062 1,094 1,127 5962 6078 6182 6275 6358 15,541 15,697 15,827 15,935 16,024 0 1005 2070 3173 4269 5962 7083 8252 9448 10630 6,02 7,15 8,33 9,54 10,73 21,56 22,85 24,16 25,47 26,75 710 841 1105 1589 2265 6672 7924 9357 11040 12890 1,208 1,435 1,694 1,998 2,334

Выбор размеров и основных параметров обмотки возбуждения
Средняя длинна полувитка обмотки возбуждения (предварительно)
где: - односторонняя толщина изоляции с учетом припуска на сборку;
плотность тока в обмотке возбуждения
где:   при заданной температуретолщина изоляционной шайбы
Предварительная ширина провода

По номенклатуре выбираем ; ;
где
Перекрытие обмоток полюсов ликвидируется подрубкой обмотки.
Превышение температуры при выбранных размерах
Плотность тока при выбранных размерах
Номинальный ток возбуждения, предварительно
Число витков в катушке возбуждения
Уточненный номинальный ток возбуждения
Сопротивление обмотки при t=130⁰С

Сопротивление обмотки при t=15⁰С
Ток возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении
Напряжение на кольцах обмотки возбуждения номинальной нагрузке и t=130⁰С
Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при холостом ходе и t=130⁰С
Номинальное напряжение возбудителя
Предельное напряжение возбудителя
Параметры и постоянные времени обмоток
Активное сопротивление фазы обмотки статора
где       
В относительных единицах
Сопротивление обмотки возбуждения
Приведенное сопротивление обмотки возбуждения в относительных единицах
Активное сопротивление демпферной обмотки по продольной оси
Активное сопротивление стержней

Активное сопротивление короткозамыкающих колец

Активное сопротивление демпферной обмотки по поперечной оси
Активное сопротивление стержней

Активное сопротивление короткозамыкающих колец

Постоянные времени и индуктивные сопротивления обмоток
Индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси
Индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси
Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения
Постоянная времени обмотки возбуждения
Индуктивное сопротивление демпферной обмотки по оси d
Постоянная времени обмотки демпферной обмотки по оси d
Индуктивное сопротивление демпферной обмотки по оси q
Постоянная времени обмотки демпферной обмотки по оси q
Параметры и постоянные времени характеризующие переходные процессы
Сверхпереходное сопротивление обмотки якоря по оси d
Сверхпереходное сопротивление обмотки якоря по оси q
Индуктивное сопротивление для токов обратной последовательности
Индуктивное сопротивление токов нулевой последовательности

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока якоря
Масса активных и конструктивных частей
Масса зубцов сердечника
Где
Масса ярма сердечника
Масса обмотки статора
Масса обмотки возбуждения
Масса стержней демпферной обмотки
Масса короткозамыкающих колец демпферной обмотки
Масса стали полюсов
Масса обода ротора
Масса ротора с учетом массы вала и вращающихся частей
Нагрузка на подпятник

Расчет потерь и коэффициента полезного действия
Магнитные потери в сердечнике статора
где
Добавочные потери на поверхности полюсных наконечников при холостом ходе
где
номинальная угловая скорость
для полюсов из листов толщиной 1.5 мм
Потери в стали при холостом ходе
Потери при коротком замыкании
Основные электрические потери в обмотке статора
Добавочные потери в обмотке статора
Добавочные потери в зубцах статора от третьей гармоники при КЗ
Где ,
- эмпирические коэффициенты.
Добавочные потери на поверхности полюсных наконечников от зубчатости статора
Добавочные потери на поверхности полюсных наконечников от высших гармоник МДС статора
Сумма добавочных потерь при коротком замыкании
Полные потери при коротком замыкании
Потери на возбуждение
Механические потери
Вентиляционные потери




Потери на трение в подшипниках
Суммарные механические потери
Потери при номинальной нагрузке
КПД
Определение превышения температуры обмотки и сердечника статора
Потери в обмотке статора на пакетном делении
,
Потери в сердечнике статора на пакетном делении
,
Тепловое сопротивление изоляции в вентиляционном канале
,
где ; – для термореактивной изоляции.
Теплове сопротивление при переходе тепла с поверхности изоляции к воздуху в канале
,
где ; ; ; .
Тепловое сопротивление пазовой изоляции в пределах пакета
,
Тепловое сопротивление от пакета к воздуху
,
где ;
; .
Среднее превышение температуры воздуха в вентиляционном канале статора
,
Превышение температуры обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха
.
Превышение температуры сердечника статора над температурой охлаждающего воздуха
.
Определение превышения температуры обмотки возбуждения
Потери в элементе витка
,
Тепловое сопротивление при переходе тепла в сторону межполюсного простанства
,
где ;.
Превышение температуры обмотки возбуждения над температурой омывающего ее воздуха
,
Среднее превышение температуры газа в межполюсном пространстве
,
Превышение температуры обмотки возбуждения над температурой входящего воздуха
.
Список литературы
Абрамов, А.И. Проектирование гидрогенераторов и синхронных компенсаторов: Учеб. пособие для вузов / А.И. Абрамов, А.В. Иванов-Смоленский.– 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Высш. шк.,2001.– 389 с.: ил.
Алексеев А. Е. Конструкция электрических машин. Госэнергоиздат. – Л. Энергия, 1960.
Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учеб. для вузов. – М. Энергия, 1980.