Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мустафакулова_Г_Н_САПР_УМК_2022_маг.doc
Скачиваний:
200
Добавлен:
02.11.2022
Размер:
10.16 Mб
Скачать

Определение превышения температуры обмотки и сердечника статора

Потери в обмотке статора на протяжении пакетного деления. Установившиеся превышения температуры обмотки θси и сердечники θFE статора рассчитывают для среднего пакета статора

Р1сн = (Pэ + Рэд) ( + вв )/ =( 256228 + 26391 )( 0,04597 + 0,01 )/

/2,8018 = 5645,7 Вт .

РFE = (Pм + Ркз )/(nв + 1) = (402119 + 117293)/(32 +1) = 15739,8 Вт.

Тепловое сопротивление изоляции в вентиляционном канале

R1 = δи / (λ вв  Пп ) = 0,0063 / ( 0,16  0,01  152,9 ) = 0,0256 C / Вт.

δи – односторонная толщина изоляции, м.

λ – теплопроводность изоляции, λ = 0,16 Вт /( м С) (табл.6.4 1).

Пп – периметр для определения поверхности охлаждения обмотки в вентиляционном канале

Пп = 2 Z (hп – hкл) = 2  432 (0,187 – 0,01 ) = 152,9 м .

Тепловое сопротивление при переходе тепла с поверхности изоляции обмотки к воздуху в канале

R2 = (αв1  bв  Пп )–1 = (58,4  0,01  152,9 )–1 = 0,0112 С/ Вт.

αв1– коэффициент теплоотдачи в зубцовой зоне вентиляцинного канала. При воздушном охлаждении: αв1= 13,3  (1+ )  kг = 13,3 ( 1 + ) 1= 58,4 Вт/м С.

kг – коэффициент, зависящий от физических свойств и избыточного давления охлаждающего газа; для воздуха при атмосферном давлении kг = 1.

в1 =Q/S1c = 52,9 / 4,59 = 11,52 м/с.

S1c =  (D +hп ) –Z (bп +bт ) nв bв =  3,14 (8,2 + 0,187)– 432 (0,02426 + 0,0035 ) 32  0,01 = 4,59 м2.

Тепловое сопротивление пазовой изоляции в пределах пакета

R3 = δи / (λ вв  Пп ) = 0,0063 / (0,16  0,04597  152,9 ) = 0,0056 С/Вт.

Тепловое сопротивление от пакета к воздуху

R4 = 0,78Rn2= 0,78  0,00092 = 0,00072 C/ Вт.

где Rn2 = (L1B  S2 )–1 = (73,4  14,76)–1 = 0,00092 C/Bт.

S2 – торцевая поверхность охлаждения пакета в вентиляционных каналах, м2 .

Л1В1 – средний коэффициент теплоотдачи торцевой поверхности охлаждения пакета

Л1в1 = 16,7 (1 +) kг = 16,7 (1 +) 1 = 73,4 Вт/м2С

S2 = 2 0,785 (Д2а –D2 ) – bп hп Z  = 2  0,785 (8,8942 – 8,22 ) –

– 0,02426  0,187  432  = 14,76 м2.

Среднее превышение температуры воздуха в вентиляционном канале статора

θr1 = (Рf + Pв+ Рр ) / (cυ Q) + 0,5 (Рси + РFE)/ (cυ Q) =( 332730 + 259580+ +61075)/(52,9 1100)+( 282619 + 519412)/ (52,9 1100)=18,12 C.

Превышение температуры обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха

Qси = (R1 + R2)  Рси ( R3 + R4 ) + PFE R R4 / (R1 + R2 + R3 + R4) + θr1=

= (0,0256 + 0,0112) 5645,7 ( 0,0056+0,00072) + 15739,8  0,00072 /

/ (0,0256 + 0,0112 + 0,0056+0,00072) + 18,12 = 58,24 С.

Превышение температуры сердечника статора над температурой охлаждающего воздуха

Qси = R4 [(R1 + R2)  (Рси +)+ R3] / (R1 + R2 + R3 + R4) + θr1=

= (0,00072 ( 0,0256 + 0,0112)(15739,8 + 5645,7) + 15739,8  ·0,0056/ (0,0256 + 0,0112 + 0,0056+0,00072) + 18,12= 32,73 С.

Определение превышения температуры обмотки возбуждения

Потери в элементе витка

Р 1 = 2f Sf  ρt= ( 1,99 )2  1012  8,202  10–4  0,0242  10–6 = 78,6 Вт.

Δf– плотность тока в обмотке возбуждения, А/м2.

Sf = аэ bэ – площадь сечения витка, м2.

ρt = (0,0229 ÷ 0,0242 ) 10–6 – удельное сопротивление меди при температуре 100÷115 С, Ом.м.

Тепловое сопротивление при переходе тепла в сторону межполюсного пространства

Rf2 = ( αf2 аэ)–1 = (110,22  0,0119 )–1 = 0,76 С/Вт.

где αf2 = 22 (1+) kг = 22 (1 +)  1 = 110,22 Вт / С  м2 .

υf2 = 0,3  υ = 0,3 (2  50  0,536 ) = 18,06 м/с .

Превышение температуры обмотки возбуждения над температурой омывающего ее воздуха

Rf2  Рf = 0,76  78,6 = 59,9 C.

θr2 = 0,5(Рf + Pв ) / (cυ Q) = 0,5 (259580 +332730 ) /1100 52,9 = 5,09 C.

Превышение температуры обмотки возбуждения над температурой входящего воздуха

θf = + θr2= 59,9 + 5,09 = 64 С.

Таблица П.1.

τ, м

Мощность на одно полюсное деление при различных способах охлаждения гидрогенераторов Sн(2p), кВ·А

Косвенном воздушном

воздушном непосредствен-ном обмотки ротора, водяном непосредственном обмотки статора

водяном непосредст-венном обмотки статора, ротора и магнитопровода

0,20

20

0,30

100

0,40

300

600

720

0,50

800

1 600

1 900

0,60

1 600

3 200

3 800

0,70

3 200

6 400

7 700

0,80

5 500

11 000

13 000

Таблица П.2.

τ, м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7 и более

А·10-2, А/м

450

500

540

575

610

650 ÷ 670

Вδн, Тл

0,690

0,725

0,750

0,7700

0,7800

0,7900 ÷ 0,8000

α=bp

0,66

0,69

0,72

0,75

αδkBkw1

0,711

0,729

0,744

0,758

Таблица П.3. (а)

Uн.л, кВ

Ток Iп (кА) для τ (м)

0,20

0,30

0,40

0,50

3,15

1,2-1,9

1,3-2,1

6,3

1,6-2,3

1,7-2,5

1,9-2,7

2,0-3,0

10,5

2,5-3,0

2,7-3,3

2,9-3,5

13,8

3,1-3,6

3,3-3,9

15,7

3,4-3,9

3,6-4,2

Рис.П.1. Размеры активных частей явнополюсных синхронных машин: 1–выводы обмотки возбуждения к контактным кольцам; 2– нажимная щека полюса; 3– сердечник полюса;

4– катушка обмотки возбуждения; 5– короткозамыкающий сегмент (кольцо) демпферной обмотки; 6– стержень демпферной обмотки; 7– обмотка статора; 8–нажимные плиты;

9–пальцы нажимной гребенки; 10– пакет магнитопровода статора; 11– станина (корпус) статора; 12–брусок с хвостом для насадки сегментов сердечника, 13,14,17–шпильки, стягивающие элементы магнитопровода; 15–остов ротора; 16–хвост полюса (Т–образный); 18–встречные клинья

Таблица П.3. (б)

Uн.л, кВ

Ток Iп (кА) для τ (м)

0,60

0,70

0,80

0,90

1,0

3,15

6,3

2,1-3,1

2,2-3,2

2,3-3,3

10,5

3,1-3,7

3,3-3,9

3,4-4,0

3,6-4,7

3,8-5,2

13,8

3,5-4,1

3,8-4,3

3,9-4,5

4,1-5,0

4,3-5,5

15,7

3,8-4,4

4,0-4,7

4,1-4,8

4,3-5,3

4,5-5,8

Таблица П.4.

Uн.л., кВ

3,15

6,3

10,5

13,8

15,7

Вп.мин, см

1,2

1,6

2,1

2,4

2,6

Вп.макс, см

1,9

2,3

2,7

3,0

3,2

Таблица П.5.

τ, м

0,20

0,30

0,4

0,50

0,60

0,70

0,80

1A)·10-8, A23

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2100

Рис.П.2. Раскрой листа электротехнической стали при штамповке сегментов

Таблица П.6.

Большая сторона сечения, мм

Меньшая сторона сечения, мм

1,81

1,95

2,10

2,26

2,44

2,63

2,83

3,05

2,10

3,59

3,92

2,26

3,83

4,63

2,44

4,21

4,55

4,64

5,37

2,63

4,55

4,92

5,04

5,94

6,44

2,83

4,91

5,31

5,46

5,92

6,43

7,53

3,05

5,31

5,74

5,93

6,41

6,96

7,54

8,15

8,72

3,28

5,73

6,19

6,41

6,93

7,52

8,15

8,80

3,53

6,18

6,67

6,93

7,50

8,13

8,80

9,51

10,30

3,8

6,67

7,20

7,5

8,11

8,79

9,51

10,30

11,10

4,1

7,21

7,79

8,13

8,79

9,52

10,30

11,10

12,00

4,4

7,75

8,37

8,76

9,46

10,20

11,10

12,00

12,90

4,7

8,30

8,96

9,39

10,10

11,00

11,90

12,80

13,80

5,1

9,02

9,74

10,20

11,00

11,90

12,90

13,90

15,10

5,5

9,75

10,50

11,10

11,90

12,90

14,60

15,10

16,30

5,9

10,50

11,30

11,90

12,80

13,90

15,00

16,20

17,50

6,4

11,40

12,30

12,90

14,00

15,10

16,30

17,60

19,00

6,9

12,30

13,30

14,00

15,10

16,30

16,70

19,00

20,6

7,4

13,30

14,20

15,00

16,20

17,50

19,00

20,4

22,1

8,0

14,40

15,40

16,30

17,60

19,00

20,5

22,1

23,9

8,6

15,50

16,60

17,60

18,90

20,5

22,1

23,8

25,7

9,3

16,60

17,90

19,00

20,5

22,2

24,00

25,8

27,9

10,0

17,90

19,30

20,5

22,1

23,9

25,8

27,8

30,3

10,8

19,30

20,90

22,2

23,9

25,9

27,9

30,1

32,4

11,6

23,9

25,7

27,8

30,0

32,3

34,9

12,5

25,8

27,8

30,0

32,4

34,9

37,6

13,5

32,4

35,0

37,7

40,7

14,5

34,9

37,6

40,5

43,7

Таблица П.7.

Наименование материалов

Двусторонная толщина изоляции в пазовой части, мм

катушечная обмотки (рис.6.2,б)

обмотка из плетеных стержней (рис. 6.2,а)

1

Провод ПСД

2

Прокладка-миканит толщиной 0,3÷0,5мм

0,3÷0,5

3

Витковая изоляция –микалента толщиной

0,13÷0,15мм при напряжении:

3,15 кВ – 1 слой

6,3 кВ – 1-2 слоя

10,5 кВ – 2 слоя

13,8 кВ – 2 слоя

15,7 кВ – 2 слоя вполнахлеста

0,6

0,6-1,2

1,2

1,2

1,2

4

Изоляция катушки или стержня-микалента

0,13÷0,15мм при напряжении:

3,15 кВ – 6 (7) слоев

6,3 кВ – 9 (10) слоев

10,5 кВ – 14 (15) слоев

13,8 кВ – 17 (18) слоев

15,7 кВ – 19 (20) слоев

3,6

5,4

8,4

10,2

11,4

4,2

6,0

9,0

10,8

12,0

5

Белезистая асбестовая лента толщиной 0,5 мм – слой впритык (при 10,5; 13,8; и 15,7 кВ)

Киперная лента толщиной 0,3 мм – 1 слой впритык (при 3,15 и 6,3 кВ)

1,0

0,6

1,0

0,6

6

7

8

Прокладочный миканит или картон ЭВ

толщиной 1,0 – 1,5 мм

1,0-2,0

1,0-2,0

2,0-3,0

2,0-3,0

1,0-1,5

1,0-1,5

Общая толщина изоляции по высоте и ширине паза

См. табл. П.9 и П.8.

Таблица П.8.

Напряжение, кВ

Термопластичная изоляция

Термореактивная изоляция монолит

и, мм

δh, мм

и, мм

δh, мм

3,15

15,1

6,3

7,4

18,9

5,6

19,2

10,5

10,8

25,9

7,6

22,2

13,8

12,6

29,0

9,1

25,2

15,7

13,8

31,4

10,1

29,2

Таблица П.9.

Наименование материалов

Двусторонняя толщина изоляции в пазовой части стержня (мм) при линейном напряжении, кВ

6,3

10,5

13,8

15,75

1

Провод обмоточный ПСД

2

Прокладка-стеклотекстолит марки СТЭФ1 толщиной 0,5 мм по ГОСТ 12652-67

0,5

4

Корпусная изоляция-лента стеклослюдинитовая марки ЛС4ОР-ТТ толщиной 0,13 мм вполнахлеста

4,3 (8слоев)

5,3 (10слоев)

6,8 (13слоев)

7,8 (15слоев)

5

Полупроводящие покрытие из асбестовой ленты толщиной 0,4 мм впритык

0,6

(с учетом опрессовки)

6

Прокладки из стеклотекстолита

марки СТЭФ1 по ГОСТ 12652-67

с общей толщиной

2,03,0

7

1,5

8

0,5

9

Миканит гибкий марки ГФС толщиной 0,5 мм под транспозиционные переходы

1,0

10

Стеклотекстолит марки СТЭФ1 по ГОСТ 12652-67, прокладки на обе узкие грани

1,0

2,0

Общая толщина изоляции по высоте и ширине паза

См. табл. П.8

Таблица П.10.

Напряжение, кВ

и

Полная толщина изоляции по высоте база δh (мм) без клина при числе эффективных проводов в пазу

4

6

8

10

12

14

16

18

20

3,1

5,1

16,3

17,5

18,7

19,9

21,1

22,3

23,5

24,7

25,9

6,3

7,5

22,3

24,7

27,1

29,5

31,9

34,3

36,7

39,1

41,5

10,5

10,9

29,5

31,9

34,3

36,7

39,1

41,5

43,9

13,8

12,7

32,6

34,9

37,3

39,7

42,1

44,3

46,7

15,7

13,9

35,0

37,3

39,7

42,1

44,5

Рис.П.3. Минимально допустимые зазоры

Рис.П.4. Определение площади сечения полюса и длины витка обмотки возбуждения

Рис.П.5. Определение коэффициента кб

Рис.П.6. Ориентировочная оценка н.с. возбуждения при номинальной нагрузке

Таблица П.11.

cos

1

0,9

0,8

0

Е

1,01

1,06

1,08

1,125

Рис.П.14. Зависимость kФ от м/

Рис.П.14. Зависимость коэффициента k от м/

Таблица П.12.

Напряженность магнитного поля (А/см) электротехнической листовой стали толщиной 0,5 мм марок 1512 и 1513

В,Т

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0,5

0,85

0,87

0,89

0,91

0,94

0,98

1,00

1,01

1,05

1,09

0,6

1,10

1,15

1,18

1,21

1,25

1,27

1,30

1,34

1,37

1,40

0,7

1,45

1,50

1,53

1,56

1,60

1,65

1,70

1,73

1,78

1,80

0,8

1,85

1,90

1,94

2,00

2,05

2,10

2,15

2,20

2,25

2,30

0,9

2,35

2,41

2,50

2,54

2,60

2,70

2,77

2,80

2,90

2,96

1,0

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,48

3,54

3,65

3,75

3,85

1,1

3,95

4,09

4,20

4,34

4,45

4,60

4,75

4,89

5,04

5,15

1,2

5,40

5,56

5,75

5,95

6,15

6,40

6,65

6,90

7,10

7,40

1,3

7,70

8,10

8,40

8,80

9,20

9,70

10,2

10,8

11,5

12,1

1,4

13,0

13,8

14,7

15,8

16,8

18,3

20,2

21,5

23,5

24,6

1,5

27,5

30,0

32,0

34,0

36,0

38,5

41,0

43,5

46,0

48,5

1,6

51,5

55,5

58,5

62,2

66,0

69,5

73,5

77,0

81,0

85,5

1,7

89

94,0

100

105

110

116

122

127

133

140

1,8

147

154

161

170

180

189

200

210

220

230

1,9

245

260

275

295

320

345

375

410

445

500

2,0

540

610

690

770

840

925

1000

1080

1160

1240

2,1

1330

1400

1480

1560

1640

1720

1800

1880

1960

2040

2,2

2120

2200

2280

2380

2400

2520

2600

2680

2760

2840

2,3

2920

3000

3080

3160

3200

3320

3400

3480

3560

3640

2,4

3720

3800

3880

3960

4040

4120

4200

4280

4360

4440

2,5

4520

4600

4680

4760

4840

4920

5000

5080

5150

5240

Таблица П.13.

Напряженность магнитного поля (А/см) листовой стали толщиной I+2 мм (для полюсов)

S.T

0

0,1

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,5

2,5

2,75

0,6

2,95

3,2

0,7

3,45

3,75

0,8

4,05

4,4

0,9

4,8

4,9

4,95

5,05

5,1

5,2

5,3

5,4

5,5

5,6

1,0

5,7

5,82

5,95

6,07

6,15

6,3

6,42

6,55

6,65

6,8

1,1

6,9

7,03

7,2

7,31

7,48

7,6

7,75

7,9

8,08

8,25

1,2

8,45

8,6

8,8

9,0

9,2

9,4

9,6

9,92

10,15

10,45

1,3

10,8

11,12

11,45

11,75

12,2

12,6

13,0

13,5

13,93

14,5

1,4

14,9

15,3

15,95

16,45

17

17,5

18,35

19,2

20,1

21,5

1,5

22,7

24,5

25,6

27,1

28,8

30,5

32

34

36,5

37,5

1,6

40

42,5

45

47,5

50

52,5

55,8

59,5

62,3

66

1,7

70,5

75,3

79,5

84

88,5

93,2

98

103

108

114

1,8

119

124

130

135

141

148

156

162

170

178

1,9

188

197

207

215

226

235

245

156

265

275

2,0

290

302

315

328

342

361

380

Таблица П.14.

Вm,T

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

Fδm, A

50

80

110

140

180

230

280

350

Bm, T

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

Fδm, A

410

480

550

620

690

760

830

900

Таблица П.15.

Участки магнитной цепи

Обозначение

Индукция, Т

Ярмо статора

Ва1

1,35÷1,5

Зубцы статора (у зазора)

Зубцы статора (на высоты зазора)

Сердечник полюса

Bm

1,5÷1,7

Рис.П.9. Коэффициент 

Таблица П.16.

Название позиции по рис. 5

Число слоев

Общая толщина, мм

1

Верхняя и нижняя изоляционные шайбы (на одну шайбу) – стеклотекстолит СТФ-1 толщиной δн=0,06·hm=6,8,10,12,14,16,18,20 мм

1

5-15

2

Наклейка из асбестовой ткани толщиной 1,0÷1,5 мм

1

1,0-1,5

3

Ленточная полосовая медь

4

Изоляция сердечника

1

2-3,0

5

Изоляция между витками (на один виток) – стеклоткань толщиной 0,1 мм, пропитанная эпоксидным связующим

4

hB=0,4

6

Стальная шайба толщиной 3-5 мм для упора пружин

1

3-5

Полная толщина изоляции по высоте полюса (без учета витковой изоляции)

δh=2δш+0,04hm+(5÷8)

Полная двусторонняя толщина изоляции по ширине полюса с учетом припуска на сборку 2n=bm – bm

5÷12

Таблица П.17.

Марка провода

Толщина изоляции (мм) меньшей стороны сечения голой проволоки (мм)

0,90-1,95

2,0-3,8

4,0-5,5

ПСД

0,27

0,33

0,40

Таблица П.18.

τ, м

0,20

0,30

0,40

0,60

0,80

kм

0,90

0,925

0,95

0,965

0,975

Рис.П.14. Зависимости , , ,  от 