Курсовая работа: Расчёт генератора

Механические потери (11.217)

Рмх=Р'мх+Ртщ=1113+83=1196 Вт.

Суммарные потери (11.218)

РΣ=РсΣ+Рм1+Рдоб+Рп+Рмх=

=1746+7458+1000+3936+1196=15336 Вт.

КПД при номинальной нагрузке (11.219)

η=1-РΣ/(Р2н+РΣ)=[1–15336/(200000+15336)] ∙100=92,9%.

11. Характеристики машин

11.1 Изменение напряжения генератора

<30%

11.2 Отношение короткого замыкания

Значение ОКЗ (11.227)

ОКЗ=Е'0*/хd*=1.18/2.516=0.47 о.е.

Кратность установившегося тока к.з. (11.228)

Ik/I1н=ОКЗ∙Iпн*=0,47∙3,22=1,51 о.е.

Наибольшее мгновенное значение тока (11.229)

iуд=1,89/х''d*=1.89/0.141=13,4 о.е.

Статическая перегружаемость (11.223)

S=E'00*kp/xdcosφн=3,8∙1,02/2,516∙0,8=1,93 о.е., где

E'00*= E'0* Iпн*=1,18∙3,22=3,8 о.е.,

11.3 Угловые характеристики

Определяем ЭДС (рис. 11.15 а)

Е'0*=3,8 о.е.

Определяем уравнение (11.221)

Р*=(Е'0*/хd*) sinθ+0.5 (1/хq*-1/xd*) sin2θ=

=3.8/2.516∙sinθ+0.5 (1/1.326–1/2.516) sin2θ=1.51sinθ+0.18sin2θ.

12. Тепловой и вентиляционный расчеты

12.1 Тепловой расчет

Потери в основной и дополнительной обмотках статора (11.247)

Р'м1=m1m'[I'2r1+(Iпн/) rd]=

=3ּ1,48 [360,82∙0,0138+(61,4/)2∙0,0039)=7998 Вт;

где m'т=1,48 – коэффициент для класса нагревостойкости изоляции В (§ 5.1).

Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора

P П= Iпн2ּ r П+2 Iпн=61,42ּ0,733+2∙61,4=4213 Вт

Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора (9.379)

Sn1=πD1ℓ1=πּ518,2ּ300=4,88∙105 мм2.

Условный периметр поперечного сечения (9.381)

П1=2 (hn1+bп1)=2 (30,2+14,3)=89 мм.

Условная поверхность охлаждения пазов (9.382)

Sи.п1=z1П1ℓ1=72ּ89ּ300=19,22∙105 мм2.

Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки (9.383)

Sл1=4πD1ℓ1=4ּπּ518,2ּ135,8=8,84∙105 мм2.

Условная поверхность охлаждения двигателей с охлаждающими ребрами на станине (9.384)

Sмаш=πDн1(ℓ1+2ℓВ1)=πּ660 (300+2ּ135,8)=11,85∙105 мм2.

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора (9.386)

рп1= Вт/мм2,

где к=0,76 – коэффициент (таблица 9.25).

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения пазов (9.387)

ри.п1= Вт.

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки (9.388)

рл1= Вт.

Окружная скорость ротора (9.389)

v2= м/с.

Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины (9.390)

Δtп1=46,5°С,

где α1=17,5ּ10-5 Вт/мм2ּград – коэффициент теплоотдачи поверхности статора.

Односторонняя толщина изоляции в пазу статора (§ 9.13)

bи1=(bп1-Nшb)/2=(14,3–1∙2,8)/2=4,35 мм.

Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов (9.392)

Δtи.п1=°С.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.393)

Δtл1=рл1/α1=5,12∙10-3/17,5ּ10-5=29°С.

Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов (9.395)

Δtи.л1=рл1=5,12∙10-338,4 °С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.396)

Δt'1=(Δtп1+Δtи.п1)+(Δtл1+Δtи.п1) =(46,5+49,2)+(29+38,4)°С.

Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри машины (9.397)

Р'Σ=к(Р'м1+РсΣ)+Р'м1+Р'м2+РмхΣ+Рд=0,76 (7998Вт.

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха (9.399)

Δtв=°С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха (9.400)

Δt1=Δt'1+Δtв=79,7+10,4=90,1°С.

12.2 Обмотка возбуждения

Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов (11.249)

Sп2=2рℓср.пhк=2∙2∙924∙130=72,1∙104 мм2.

Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки (11.250)

рп=кРп/Sп2=0,9∙4213/72,1∙104=52,6∙10-4 Вт/мм2.

Коэффициент теплоотдачи катушки (§ 11.13)

αТ=(3+0,42∙26,9)∙10-5=14,3∙10-5 Вт/(мм2 ˚С).

Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки (11.251)

Δtпл=рп/αТ=52,6∙10-4/(14,3∙10-5)=36,8 ˚С.

Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции многослойных катушек из изолированных проводов

Δtип= рп=52,6∙10-4=13,2 ˚С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины (11.253)

ΔtB2=Δt'n+Δtип=60 ˚С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой охлаждающего воздуха (11.254)

Δtп=Δt'п+Δtв=60+10,4=70,4˚ С.

12.3 Вентиляционный расчет

Необходимый расход воздуха (5.28)

Vв= м3/с.

Расход воздуха (5.44)

V'в=к1(Dн2/100)2ּ10-2=3,5 (514,2/100)2 ּ10-2=0,93 м3/с;

где к1=3,5 – коэффициент, зависящий от частоты вращения.

Напор воздуха (5.41)

Н=7,85 (n1/1000)2(Dн2/100)2=7,85 (1000/1000)2(514,2/100)2=208 Па.

13. Масса и динамический момент инерции

13.1 Масса

Масса стали сердечника статора (11.255)

mс1Σ=mз1+mс1=64,8+176=240,8 кг.

Масса стали полюсов (11.256)

mсп=7,8∙10-6ксℓп(bпh'п+ккbнпhнп) 2 р=7,8∙10-6∙0,98∙310 (98,4∙112+0,8∙185∙33)∙6=37,7 кг.

Масса стали сердечника ротора (11.257)

mс2=6,12кс10-6ℓ1[(2,05hс2+D2)2-D2]=6,12∙0,98∙10-6∙300 [(2,05∙42+140) 2-140]=56,7 кг.

Суммарная масса активной стали статора и ротора (11.258)

mсΣ=mсзΣ+mсп+mс2=240,8+37,7+56,7=335,2 кг.

Масса меди обмотки статора (11.259)

mм1=8,9∙10-6m1(a1w1ℓср1S0+adwdℓсрдSэфд)=8,9∙10-6∙3 (3∙32∙1382,4∙4,677+2∙6∙1382,4∙4,677)=18,6 кг.

Масса меди демпферной обмотки (11.260)

mмд=8,9∙10-62 р(N'2Sℓ'ст+b'нпSс+0,6SсСп)=8,9∙10-6∙6 (10∙26,26∙355+185∙52,27+0,6∙52,27∙2)=5,5 кг.

Суммарная масса меди (11.261)

mмΣ= mм1+ mмп + mмд =18,6+92,8+5,5=116,9 кг.

Суммарная масса изоляции (11.262)

mи=(3,8D1.5н1+0,2Dн1ℓ1) 10-4=(3,8∙6601,5+0,2∙660∙300)∙10-4=10,4 кг.

Масса конструкционных материалов (11.264)

mк=АDн1+В=0,32∙660+400=611,2 кг.

Масса машины (11.265)

mмаш=mсΣ+mмΣ+mи+mк=335,2+116,9+10,4+611,2=1073,7 кг.

13.2 Динамический момент инерции ротора

Радиус инерции полюсов с катушками (11.266)

Rп.ср=0,5 [(0,5D21+(0.85÷0.96) (0.5D2+hc2)2]∙106=0.5 [(0.5∙518,22+0.85 (0.5∙140+42)2]∙10-6=0.072 м.

Динамический момент инерции полюсов с катушками (11.267)

Jп=(mсп+mмп+mмd) 4R2п.ср=(37,7+83+5,5) 4∙0,0722=2,6 кг/м2.

Динамический момент инерции сердечника ротора (11.268)

Jс2=0,5mс2∙10-6[(0,5D2+hс2)2 – (0,5D2)2]=0,5∙56,7∙10-6[(0,5∙140+42)2 – (0,5∙140)2]=0,22 кг/м2.

Масса вала (11.269)

mв=15∙10-6ℓ1D22=15∙10-6∙300∙1402=88,2 кг.

Динамический момент инерции вала (11.270)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7