Содержание

Введение 6

1 Данные проектирования 6

2 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы 7

2.1 Конфигурация 7

2.2 Главные размеры 7

2.3 Сердечник статора 9

2.4 Сердечник ротора 10

2.5 Сердечник полюса и полюсный наконечник 11

3 Обмотка статора 13

4 Демпферная (пусковая) обмотка 19

5.1 Воздушный зазор 21

5.2 Зубцы статора 21

5.3 Спинка статора 22

5.4 Зубцы полюсного наконечника 23

5.5 Полюсы 23

5.6 Спинка ротора 25

5.7 Воздушный зазор в стыке полюса 25

5.8 Общие параметры магнитной цепи 26

6 Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима 30

7 Расчет магнитной цепи при нагрузке 31

8 Обмотка возбуждения 35

9 Параметры обмоток и постоянные времени 38

9.1 Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме 38

9.2 Сопротивления обмотки возбуждения 38

9.3 Сопротивления демпферной обмотки 39

9.4 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора 41

9.5 Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности 42

9.6 Постоянные времени обмоток 42

10 Потери и КПД 44

11 Характеристики машин 46

12 Тепловой и вентиляционный расчеты 47

12.1 Тепловой расчет обмотки статора 47

12.2 Тепловой расчет обмотки возбуждения 49

12.3 Вентиляционный расчет 50

Па 50

13 Масса и динамический момент инерции 51

13.1 Масса 51

13.2 Динамический момент инерции ротора 52

Заключение 54

Литература 55

Введение

Синхронные машины применяются во многих отраслях народного хозяйства, в частности, в качестве генераторов в передвижных и стационарных электрических станциях, двигателей в установках, не требующих регулирования частоты вращения или нуждающихся в постоянной частоте вращения.

Наиболее распространена конструктивная схема синхронной машины с вращающимся рото­ром, на котором расположены явновыраженные полюсы. Иногда явнополюсные синхронные машины малой мощности выполняют по конструктивной схеме машин постоянного тока, то есть с полюсами, распо­ложенными на статоре, коллектор заменяется контактными кольцами.

Синхронные двигатели серии СД2 и генераторы серии СГ2 изготавливают мощностью от 132 до 1000 кВт, при высоты оси вращения до 450 мм, в защищенном исполнении IP23, с самовентиляцией IC01, с частотой вращения от 500 до 1500 об/мин.

Электрические машины серий СД2 и СГ2 рассчитаны на продолжительный режим работы. Их возбуждение осуществляется от устройства, питающегося от дополнительной обмотки, заложенной в пазы статора. Обмотка возбуждения синхронного генератора получает выпрямленный ток через тиристорный и диодный преобразователи, соединенные параллельно на стороне выпрямленного тока. Тиристор­ный преобразователь питается от дополнительной обмотки, заложенной в пазы статора синхронного генератора, и в номинальном режиме несет на себе около 30 % нагрузки возбуждения.

Все расчеты в курсовом проекте произведены по [1].

1 Данные проектирования

№	Наименование заданных параметров и их условные обозначения	Синхронный генератор СГ-2
	Номинальный режим работы	Продолжительный
	Номинальная мощность Рн, кВт	500
	Номинальное напряжение (линейное) Uн, В	400
	Номинальная частота вращения n, об/мин	750
	Частота питающей сети, Гц	50
	Коэффициент мощности, cos	0,8
	Способ соединения фаз статора	звезда
	Способ возбуждения	От специальной обмотки, вложенной в паз статора
	Степень защиты от внешних воздействий	IP23
	Способ охлаждения	IC01
	Исполнение по способу монтажа	IM1001
	Климатические условия и категория размещения	У2
	Форма выступающего конца вала	Цилиндрическая
	Способ соединения с приводным механизмом или приводным двигателем	Упругая муфта

2 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы

2.1 Конфигурация

Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F

2.1.1 Количество пар полюсов [9-1]

р=60∙f/n₁=60∙50/750=4

2.1.2 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора [рис. 11-1]

х'_σ*=0,14 o.e.

2.1.3 Коэффициент мощности нагрузки [11-1]

к_н=

2.1.4 Предварительное значение КПД [рис. 11-2]

η'=0,945

2.2 Главные размеры

2.2.1 Расчетная мощность [1-12]

Р'=к_нР₂/ cos φ=1.089∙500/0.8 = 680 кВт

2.2.2 Высота оси вращения [табл. 11-1]

h = 450 мм

3. Допустимое расстояние от корпуса до опорной поверхности

[табл. 9-2]

h₁ = 9 мм

2.2.4 Наружный диаметр корпуса [1-27]

D_корп=2(h-h₁) = 2(450-9) =880 мм

2.2.5 Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора [таб­л. 9-2]

D_н1max=850 мм

2.2.6 Выбираемый наружный диаметр сердечника статора [§ 11-3]

D_н1 = 850 мм

2.2.7 Внутренний диаметр сердечника статора [§ 11-3]

D₁=6+0.69D_н1=43+0.72*850 =655 мм

2.2.8 Предварительное значение линейной нагрузки статора [рис. 11-3]

А'₁= 490 А/см

2.2.9 Предварительное значение магнитной индукции в воздушном зазоре в но­минальном режиме, [рис. 11-4]

В'_б = 0,82 Тл

2.2.10 Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздуш­ном зазоре машины при х.х. [11-3]

В'_б0=В'_б/к_н=0,82/1,089 = 0,75 Тлφφφφφφφφφφφφφφφ∙∙φφ

2.2.11 Полюсное деление статора [1-5]

мм

2.2.12 Индуктивное сопротивление машины по продольной оси [рис. 1-5]

х_d*=2,4 о. е.

2.2.13 Индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси [11-4]

х_ad*=х_d* - х_σ*=2,4-0,14=2,26 о. е.

2.2.14 Коэффициент, учитывающий наличие зазоров в стыке полюса и сердеч­ника ротора или полюсного наконечника и полюса [§ 11-3]

к'=1,05

2.2.15 Расчетная величина воздушного зазора между полюсным наконечником и сердечником статора [11-2]

мм

2.2.16 Уточненная величина воздушного зазора [§ 11-3]

б=2,5 мм

2.2.17 В машинах с h=315-450 мм по [§ 11-3] применяем эксцентричную форму воздушного зазора по [рис. 11-8]

2.2.18 Отношение максимальной величины зазора к минимальной [§ 11-3]

б''/б' = 1,5

2.2.19 Воздушный зазор по оси полюса [11-13]

б' = б/1,125 = 2,5/1,125 = 2,2 мм

2.2.20 Воздушный зазор под краем полюсного наконечника [11-14]

б'' = б/0,75 = 2,5/0,75 = 3,3 мм

2.2.21 Коэффициент полюсной дуги действительный [§ 11-3]

α = 0,73 – 3,33∙10­^-5∙D_н1=0,73 – 3,33∙10^-5∙8500=0,70

2.2.22 Коэффициент полюсной дуги расчетный [рис. 11-9]

­α' = 0,65