Ориентировочный график выполнения проекта

С.А. Пахомин

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Учебное пособие

к курсовому проекту по электромеханике

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

____________________________________________________

С.А. Пахомин

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Учебное пособие

к курсовому проекту по электромеханике

Новочеркасск 2007

УДК 621.313.322 (075.8)

ББК 31.261.62

П 21

Рецензенты: кандидат технических наук, доцент

В.А. Потапкин;

кандидат технических наук, доцент

Р.В. Ротыч

Пахомин С.А.

П21 Проектирование синхронных генераторов: Учеб. пособие к

курсовому проекту по электромеханике/ Юж.-Рос. гос. техн.

ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. – 91с.

Учебное пособие содержит краткое изложение основных теоретических положений по проектированию синхронного генератора общепромышленного применения и пример проектировочного расчёта синхронного генератора.

Предназначено для студентов третьего курса очной формы обучения специальностей: 140106, 140203, 140211, 140601, 140602, 140604, 140204, а также для студентов вечерней и заочной форм обучения.

УДК 621.313.322 (075.8)

ББК 31.261.62

© Южно-Российский государственный

технический университет, 2007

© Пахомин С.А., 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 4

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА................... 5

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА... 7

1. Выбор главных размеров активной части генератора.......................................................................................... 7

2. Выбор типа обмотки и расчёт зубцовой зоны статора........................................................................................ 14

3. Выполнение сегментировки статора......................... 16

4. Расчёт размеров пазов и ярма статора, параметров обмотки статора............................................................. 17

5. Выбор воздушного зазора, определение размеров полюсов ротора............................................................. 24

6. Расчёт демпферной обмотки..................................... 27

7. Расчёт магнитной цепи.............................................. 29

8. Определение МДС реакции якоря............................ 36

9. Определение параметров обмотки статора для установившегося режима работы........................................ 37

10. Расчёт МДС обмотки возбуждения при нагрузке.
Векторная диаграмма.................................................... 40

11. Расчёт обмотки возбуждения.................................. 42

12. Определение параметров и постоянных времени обмоток.......................................................................... 46

13. Расчёт массы активных материалов....................... 51

14. Определение потерь и КПД.................................... 52

15. Расчёт и построение основных характеристик...... 53

16. Расчёт токов короткого замыкания........................ 55

17. Построение схем трёхфазных двухслойных статорных обмоток................................................................... 56

ПРИМЕР РАСЧЁТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ................... 62

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................................................................... 103

ВВЕДЕНИЕ

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.

В предлагаемом учебном пособии поставлена задача – ознакомить студента с основными принципами электромагнитных и тепловых расчетов синхронных генераторов средней мощности общепромышленного применения.

В основной части пособия представлены краткие указания по проектированию, которые содержат необходимые пояснения и рекомендации в виде таблиц и графиков и отражают накопленный опыт проектирования синхронных машин. При этом решения, принимаемые на основе имеющегося опыта электромашиностроения, обычно приводят к результатам, близким к оптимальным.

В конце пособия приведен пример проектирования синхронного генератора.

Предполагается, что основные механические расчеты (например, расчет вала, выбор подшипников и др.) студент освоил в курсовом проекте по деталям машин.

Пособие представляет лишь сводку основных правил проектирования и ни в коей мере не заменяет учебников, в которых эти правила обоснованы. В нём отсутствуют описания конструкций генераторов, характеристик активных, конструктивных и изоляционных материалов и т.д. Поэтому приведенный в пособии объем информации достаточен для расчета варианта генератора, но не достаточен для защиты курсового проекта.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА

Проект состоит из расчетной и графической частей. Расчетная часть оформляется в виде пояснительной записки на листах нелинованной бумаги формата 297x210 мм. Поля следует оставлять шириной 25–30 мм слева, 15 мм сверху, 10 мм справа и снизу каждого листа. Допускается отчёркивание полей указанных размеров справа и слева, а также заключение текста в рамку. Нумерация страниц – сквозная, в правом верхнем углу листа, причем титульный лист считается первым, лист задания – вторым, но номера на них не проставляются. Для каждой формулы обязательна ссылка на источник с указанием страницы и номера формулы. За титульным листом следует задание на проект. После задания располагают оглавление, обычно состоящее из следующих разделов: введение; основная часть; заключение; список использованных источников; приложения. За оглавлением следует основное содержание расчетно-пояснительной записки. При выполнении курсового проекта на компьютере следует соблюдать следующие требования: Times New Roman, размер не ниже 12 пт, межстрочный интервал – полуторный.

Графическая часть проекта выполняется карандашом или средствами компьютерной графики (с использованием пакетов КОМПАС, Teflexcad, Autocad и др.) на стандартном листе чертежной бумаги.

При выполнении курсового проекта чертёж выполняется на листе формата 594×841 и должен содержать продольный и поперечный разрезы спроектированной машины. На чертеже обязательно должны быть указаны габаритные и установочные размеры, величина воздушного зазора, а также внешний и внутренний диаметры и длины магнитопроводов.

При выполнении курсовой работы на листе размером 297×420 мм (формат А3) или 297×631 (увеличенный формат A3) выполняются продольный (продольное сечение статора и ротора) и поперечный (1/4 поперечного сечения активной части) разрезы генератора. На указанных разрезах проставляются основные размеры: на продольном – длина пакета сердечника статора, ширина вентиляционного канала, длина сердечника статора, длина сердечника ротора; на поперечном – внутренний и внешний диаметры сердечника статора, высота ярма, высота и ширина паза, зубцовое деление статора, воздушный зазор под центром полюса и зазор под краем полюса, высота и ширина полюса, минимальное расстояние между катушками возбуждения. На поперечном сечении необходимо показать участки, на которые разбивается замкнутый контур при расчёте магнитной цепи генератора.

Все остальные чертежи, эскизы и графики вычерчиваются на бумаге форматов 297x210, 297x420 и т.д. (допускается использование миллиметровой бумаги) и вносятся в пояснительную записку в логической последовательности. К их числу относятся схема обмотки статора, чертеж зубцового деления статора с конструкцией изоляции и обмотки, выполненный в увеличенном масштабе, со спецификацией паза, эскиз квадранта магнитной цепи, характеристики и диаграммы.

Ориентировочный график выполнения проекта

Выбор главных размеров, типа обмотки, зубцовой зоны и ярма статора, воздушного зазора, магнитопровода и обмоток ротора, расчет магнитной цепи и построение характеристики холостого хода – I и III недели со дня выдачи задания.

Выполнение схемы обмотки статора, чертежа зубцового деления со спецификацией изоляции, определение параметров обмоток для установившегося режима работы, построение характеристик и векторной диаграмм – IV и VI недели.

Расчет параметров и постоянных времени, необходимых для расчетов переходных и несимметричных режимов, массы активных материалов, потерь и КПД – VII неделя.

Расчет и построение характеристик, определение токов короткого замыкания – VIII и IX недели.

Разработка конструкции, выполнение чертежа общего вида (квадранта), оформление расчётно-пояснительной записки – X – XII недели.