Курсовая работа (т): Расчет параметров трехфазного синхронного генератора

Высших гармонических составляющих для различных коэффициентов по шагу. Так как полученное значение  > 5%, уменьшаем βy до 0,8 и вновь делаем полный расчет ЭДС обмотки (распечатка №3). Величина  превышает допустимое значение по ГОСТ. Принимаем βy = 0,7 и получаем , что также недопустимо (распечатка №4). Делаем пробный расчет для значения βy = 0,6. В результате  (распечатка №5).

Увеличение  говорит о том, что изменением конструкции обмотки (т. е. увеличением или укорочением шага обмотки) не удастся получить желаемый результат и следует использовать другой метод улучшения гармонического состава.

В соответствии с рекомендациями методического пособия п 4.1 изменяем гармонический состав магнитного потока ротора. Учитывая, что при βy = 0,7 3-я гармоническая магнитного потока уничтожается (т. к. =0), уменьшим значение 5-й гармонической составляющей магнитной индукции с 0,25 до 0,15 Тл и выполним расчет заново при βy = 0,7 (распечатка №6).

В результате расчетов получен = 4,08, что отвечает требованиям ГОСТ. Принимаем окончательный вариант: тип обмотки - двухслойная, с укороченным шагом, коэффициент укорочения βy = 0,7.

5.     
Расчет и конструирование окончательного варианта обмотки статора

5.1    Составление схемы - таблицы, схемы - развертки

И звезды пазовых ЭДС окончательного варианта обмотки.

В соответствии с результатами расчета параметры окончательного варианта обмотки следующие:

Полюсное деление τ = 9

Шаг обмотки у = 6

Коэффициент укорочения Ву = 0.7

Число пазов на полюс и фазу q = 3

Угол сдвига ЭДС соседних пазов α = 20 эл.град.

В соответствии с правилами конструирования обмотки строим схему - таблицу обмотки (Рис. 2)

Рис. 2 Схема- таблица окончательного варианта обмотки статора. Z=36; τ = 9; у = 6; =4; q = 3; α = 20 эл.град. Тип обмотки - двухслойная

По рассчитанной схеме - таблице строим схему - развертку               (графическая работа №1) и звезду пазовых и фазных ЭДС обмотки (приложение 1).

5.2    Расчет числа витков секции, катушечной группы, фазы и ЭДС обмотки

Рассчитаем предварительное число витков и фазы:

Вычислим число эффективных витков секции W для двухслойной обмотки:

Округляем полученное значение до ближайшего большего и получаем

Рассчитаем число витков катушечной группы:

Найдем окончательное число витков фазы:

 витков

По окончательному числу витков фазы определим величину индуктируемой ЭДС:

 В

Так как  > , то расчет можно считать законченным.

6.     
Расчет намагничивающих сил трехфазной обмотки

6.1    Амплитудное значение намагничивающей силы одной секции

Амплитудное значение НС складывается из бесконечного числа составляющих. В данном расчете следует учитывать только 1, 3, 5, 7-ю гармоники:

Расчет амплитуды 1-й гармонической составляющей НС секции:

 Ав

расчет амплитуды 3-й гармонической составляющей НС секции:

Ав

расчет амплитуды 5-й гармонической составляющей НС секции:

 Ав

расчет амплитуды 7-й гармонической составляющей НС секции:

Ав

6.2    Амплитудное значение намагничивающей силы одной фазы в расчете на один полюс

Как и в предыдущем пункте, расчет ведем только для 1, 3, 5 и 7-й

Гармонических составляющих. Расчетная формула

Расчет 1-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:

 А

Расчет 3-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:

 А

Расчет 5-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:

 А

Расчет 7-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:

 А

6.3    Амплитудное значение намагничивающей силы трехфазной обмотки в расчете на один полюс

Намагничивающая сила любой гармонической составляющей трехфазной обмотки в 1,5 раза больше НС этой гармоники, создаваемой однофазной обмоткой.

Отсюда получаем:

 А

 А

 А

 А

.       
Анализ вращающегося магнитного поля обмотки с помощью интегральной кривой намагничивания

Так как производственная ситуация предусматривает использование синхронного генератора в режиме электродвигателя, необходимо провести анализ качества вращающегося магнитного поля статора. Анализ проводим по методике, описанной в методическом пособии п. 2.6. Для этого изменим тип обмотки с однослойной на двухслойную, а так же коэффициент укорочения равный 0,7.

Строим развертку торцевой схемы окончательного варианта обмотки с указанием направления токов в секционных сторонах (Приложение 2 часть а). Затем строим звезду фазных ЭДС для момента времени  = 0 (приложение 2 часть б) и определяем по ней мгновенные значения токов фазы. По полученным данным строим кривую НС пазов (приложение 2 часть в).

Для этого суммируем НС секционных сторон, лежащих в одном пазу. При суммировании учитываем направления токов в секциях. По полученной кривой НС в соответствии с методическим пособием п. 2.6 строим интегральную кривую намагничивания (приложение 2 часть г).

Аналогично строим интегральную кривую для момента времени  = 30 эл. град. (приложение 3).

В качестве анализа сопоставим положение оси положительной полуволны ИКН для моментов времени  и . При  = 0 она находится между 4-м и 5-м пазами, а при повороте звезды фазных токов на 30 эл. град, во времени (момент времени ) ось положительной полуволны смещается на 30 эл. град, в пространстве и занимает положение по центру шестого паза. При повороте звезды токов на 60 эл. град. ( = 60) ось положительной полуволны сместится на 60 эл. град, в пространстве (приложение 4).

Если данные условия выполняются, то обмотка выбрана верно и при подключении к системе трехфазных токов на статоре образуется вращающееся магнитное поле.

трехфазный синхронный генератор обмотка

Заключение

В результате расчета данного курсового проекта была восстановлена обмотка трехфазной синхронной машины, которая в свою очередь выполняет 2 очень важные вещи на производстве. Во-первых, это работа в качестве резервного источника питания, а во-вторых, это работа в режиме электродвигателя в составе компрессорной установки. Таким образом в результате ремонта были сэкономлены значительные средства, так как новый синхронный генератор стоит несказанно больше ремонта уже имеющегося, но неисправного синхронного генератора.

Основная цель работы достигнута. Были освоены навыки расчета и оптимизации геометрических и электрических параметров трехфазных обмоток.

Были выполнены все задачи курсового проекта. По имеющимся геометрическим размерам статора синхронного генератора и заданному напряжению были рассчитаны число витков в фазе обмотки. Выполнена оценка гармонического состава ЭДС и рассчитан окончательный вариант обмотки, удовлетворяющий требованиям стандарта в соответствии с ГОСТ 183-66. Рассчитаны амплитудные значения намагничивающих сил однофазной обмотки одной фазы одного полюса и трехфазной обмотки в расчете на один полюс. Проанализировано вращающееся магнитное поле статора при помощи интегральной кривой намагничивания.

Резервное электроснабжение, а так же работа компрессорной установки восстановлено полностью и в кратчайшие сроки без покупки нового синхронного генератора. Цена ремонта многократно ниже цены новой машины. В итоге, можно с уверенностью судить о рациональности проведенной работы.

Литература

1.     «ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ» Методические указания к курсовой работе по электрическим машинам. Саратов 2003г.

2.     Брускин Д.Э. и др. Электрические машины. Ч. 1,2/ Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. М.: Высш. шк., 1979.

3.     Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. М.: Высш. шк., 1981.

4.     Вольдек А.И. Электрические машины. Изд. 3-е. Л.: Энергия, 1978.

5.     Иванов-Смоленский В А. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.

6.      Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 1. Изд. 3-е. М.: Энергия,

1974.

7.     Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 2. Изд. 2-е. М.: Энергия,

1963.

8.     Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 3. Изд. 2-е. М.: Энергия,

1968.

9.     Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины, Ч. 1,2. Изд. 3-е. Л.: Энергия, 1972 и 1973.

Приложение № 1

Звезда пазовых и фазных ЭДС обмотки статора

Приложение № 2

Приложение № 3

Приложение № 4

Графическая работа № 1

Схема - развертка окончательного варианта обмотки статора. Z = 36;

; τ = 9; у = 6; q = 3; α = 20 эл.град. Тип обмотки - двухслойная.