Введение

В настоящее время синхронные генераторы являются основным источником электроэнергии. Их мощность - в пределах от нескольких киловатт до сотен тысяч киловатт. Синхронные генераторы устанавливаются в тепло- и гидроэлектростанциях, самолетах, судах, ими комплектуются различные передвижные источники электроэнергии.

Об основных свойствах синхронного генератора дают представление характеристики, которые определяют зависимость между напряжением на зажимах якоря, током возбуждения, током нагрузки при номинальной частоте вращения и постоянном коэффициенте мощности в установившемся режиме.

Проектирование электрической машины - задача неоднозначная, так как число исходных расчетных уравнений, описывающих электромагнитные связи в ней, меньше числа неизвестных величин. Потому номинальные данные могут быть обеспечены при различных соотношениях основных размеров и электромагнитных нагрузок машины. Оптимальный результат в значительной мере зависит от опыта проектировщика и достигается обычно при сопоставлении нескольких вариантов. В качестве универсального критерия оптимальности наиболее часто принимают минимум суммарных затрат, т.е. стоимость материалов, затрат на изготовление и эксплуатацию. Затраты на эксплуатацию, в свою очередь, зависят от КПД, коэффициента мощности, качества, ремонтопригодности и ряда других факторов.

Расчёт номинальных параметров

Номинальное фазное напряжение ((при соединении обмотки статора в звезду Y) согласно [1] формула 6.1 с 188))

В.

Номинальная полная мощность (согласно [1] формула 6.12 с 194)

кВ•А.

Номинальный фазный ток (согласно [1] формула 6.12 с 194)

А.

Число пар полюсов (согласно [2] формула 19-3 с 363)

Расчётная электромагнитная мощность

кВ•А.

Определение размеров статора

По рис. 1.1 для кВ•А при 2р = 12 предварительно находим внутренний диаметр статора D = 1,2 м.

Внешний диаметр статора

Da=kДD = (1,28-1,33)•1,2 = (1,54-1,6) м.

По табл. 1.1 kД = 1,28-1,33.

По табл. 1.2 ближайший нормализованный внешний диаметр статора Da = 1430 мм = 1,43 м (17-й габарит).

Высота оси вращения h = 0,63 м.

Уточняем внутренний диаметр статора

Полюсное деление

Расчетная длина статора.

По рис. 1.3 и 1.4 для ф = 0,293 м при 2р = 12 находим:

А=460•102 А/м; Вдн = 0,95 Тл.

Задаемся: бд =0,66; kВ=1,15; kоб 1= 0,92; бд?kВ=0,66•1,15=0,76, тогда

Находим л

По рис. 1.5 устанавливаем, что найденное значение л лежит в пределах, ограниченных кривыми при р = 6.

Действительная длина статора

Число вентиляционных каналов при bК = 0,01м и lпак = (0,04-0,05) м

Принимаем nК=8.

Длина пакета

м.

Округляем до целого мм: lпак=0,049 м.

Суммарная длина пакетов сердечника

Расчёт зубцовой зоны статора. Сегментировка

Число параллельных ветвей обмотки статора.

Так как Iнф = 2075 А > 200 А, то

Выбираем a1=12, что кратно 2р=12, при этом

Iнф •uп/ a1 = 2075•10/12 = 1729 ? 3000А

(величина uп - из п. 20)

Из рис. 2.1 (кривые 2) для ф =0,293 м находим: t1min=0,035 м, t1max=0,039 м.

Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

Число пазов магнитопровода статора.

Так как Da=1,43 м > 0,99 м, то статор выполняется сегментированным. В диапазоне Zlmax - Zlmin требованиям пп. 2.1-2.5 удовлетворяет число пазов Zl = 108; Zl/(ma1)=108/(3•12)=3; q1=Zl/(2pm)=108/(2•6•3)=3, Zl=108=2•2•3•3•3. Тогда

Число проводников в пазу (предварительно)

Так как uп должно быть четным числом, принимаем uп=10.

Уточняем:

п. 9 - ;

п. 11 - ;

п. 13 - ,

где nк=8 -число каналов (п. 12). Принимаем lпак= 0,042м;

п. 14 - lст 1=lпак(nк+1)=0,042•9=0,378 м;

A=ZluпIнф/(рa1D) =108•10•2075/(р•12•1,12) = 531•102 А/м.

Длина хорды

Расчёт числа проводников в пазу uп, числа сегментов Sст, хорды Н и линейной нагрузки А сводим в табл. 1.

Таблица 1

Наилучший результат дает 3-й вариант, который обеспечивает минимальные отходы при штамповке из стандартного листа размером 750Ч1500 мм.