1. Определение основных размеров и электромагнитных нагрузок.

Номинальная кажущаяся мощность:

МВА.

Предварительный диаметр расточки статора для машины с р=1 принимаю:

D₁ = 1370 мм.

Предварительный диаметр бочки ротора принимаю:

D₂ = 1175 мм.

Диаметр бочки ротора D₂ = 1200 мм является нормированным

Предварительное значение машинной постоянной Арнольда:

С_А = 610¹⁰ мм³/минМВА.

Предварительное значение длины статора:

мм.

Предварительно принимаем длинну бочки ротора l₂ = l₁.

Предварительное значение линеной нагрузки в зависимости от D₁:

А₁ = 1900 А/см.

Предварительное значение индукции в зазоре в зависимости от D₁:

В_ = 0.9 Тл.

Предварительное значение полюсного деления:

мм.

Величина зазора:

мм.

Принимаем окончательно  = 115 мм.

Окончательное значение диаметра расточки статора :

D₁ = D₂ + 2 = 1200 + 2  115 = 1430 мм,

Окончательное значение полюсного деления:

мм.

Определим ориентировочное значение главных технико-экономических показателей.

Отношение длины статора к диаметру:

.

Полученное значение ₁ < 5соответствует расходу меди на обмотку статора, близкому к минимальному.

Отношение длины бочки ротора к диаметру:

.

Полученное значение ₂ соответствует расходу меди на обмотку ротора, близкому к минимальному.

Ожидаемая первая критическая частота n_к1=1100 об/мин, вторая n_к2=3350 об/мин. Обе частоты лежат вне зоны резонансных частот. Следовательно, расчёт критических частот вращения вала не требуется.

Ожидаемый к.п.д. 98.75%

Маховый момент:

тм².

Масса двухполюсного турбогенератора :

м³.

Соответствующая вышеприведённому соотношению масса генератора будет:

G = 400 Т

2 Выбор обмоточных данных статора

Номинальный ток статора:

A.

Т.к. генератор при непосредственном охлаждении имеет мощность 588,23 МВА, то для ограничения тока в пазу, улучшения отвода тепла от обмотки и снижения электродинамических усилий, выбираем число параллельных ветвей а = 2. Число активных проводников в пазу S_П1 = 2. Обмотка стержневая петлевая.

Объём тока в пазе:

A.

Предварительно зубцовый шаг по расточке статора:

мм.

Предварительное число пазов статора:

.

Окончательно в соответствии со стандартным Z₁ = 72.

Число пазов на полюс и фазу:

.

Окончательное значение зубцового шага и линейной нагрузки:

мм,

А/см.

Линейная нагрузка А₁ = 1481 А/см, что вполне приемлемо.

Принимаем относительный шаг  = 0.833. При этом первый частичный шаг y₁ (1 - 31) и обмоточный коэффициент k_об1 = 0.923.

Число последовательно соединённых витков в фазе:

.

Принимаем предварительно ширину паза статора:

b_П1 = 0.45 t₁ = 0.45 62,396 = 28,078 мм.

Двухсторонняя толщина изоляции по ширине паза при напряжении U = 36,75 кВ, 2b_i1 = 15,4 мм.

Предварительная ширина элементарного проводника при двух проводниках по ширине паза (n₁ = 2) определяется как:

мм,

где i = 0.3 мм – двухсторонняя толщина собственной изоляции проводника.

В соответствии с ГОСТ 16774-78 окончательно принимаем b_m1 = 7,5.

Окончательно ширина паза:

b_П1 = n₁ (b_m1+i) + 2 b_i1 = 2 (7.5+0.3) +15,4 = 31.

Отношение b_П1/ t₁= 31/ 62.396 = 0.497

Принимаем предварительную плотность тока исходя из ширины паза: j₁=4.8 А /мм².

Требуемая площадь поперечного сечения стержня:

мм.

Предварительная высота полого проводника:

мм.

В соответствии с ГОСТ 16774-78 для медных проводов марки ПСДП, выбираем ближайшее значение для высоты сплошного проводника, из предложенного ряда. а_м.п = 5 мм.

Данным значениям b_m1 = 7.5 мм и а_м.п = 5 мм, соответствует сечение q_м.п=37.5 мм².

Предварительная высота сплошного проводника

Принимаю и сечение сплошного проводника 2х7.5 равным 15 мм²

Площадь сечения меди одной группы:

q_г = q_мп +N q_м.с=37,5+3·15=82.5 мм²

Требуемое число групп в стержне:

m_г = qа1/ q_г = 963 / 82.5 = 11.7 принимаем m_г = 12

При этом сечение стержня:

qа1 = m_г q_г =12·82.5 = 990

Окончательно плотность тока:

А/см.

Суммарная толщина изоляции по высоте паза для напряжения U = 36.75 кВ составляет h_i = 54.25 мм. Высоту клина принимаем h_k1 = 25 мм.

Место на транспозицию проводников:

h_тр= a_м.п + i = 5 + 0.3 =5,3 мм.

Высота паза статора:

мм.

Соотношения h₁/D₁ = 236.25/1480 = 0.16 и h₁/b_П1 = 236.25/31 = 7.26 находятся в допустимых приделах.

Магнитный поток в зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении:

Вб.

Принимаем холоднопрокатную электротехническую сталь марки 3413, толщиной 0.5 мм. Направление проката – вдоль магнитных линий в зубцах. Принимаем допустимую при такой ориентации проката индукцию в зубцах статора B_z1/3 = 1.071.6 = 1.71 Тл.

Требуемая площадь сечения зубцов статора для получения заданной индукции:

м².

Диаметр сечения на высоте одной трети зубца от расточки статора:

мм.

Ширина зубца:

мм.

Эффективная длинна стали:

мм.

Длина активной стали без каналов:

мм.

В соответствии с рекомендациями, принимаем ширину пакета b_p = 50 мм и ширину канала b_k = 5 мм.

Число пакетов равно:

Принимаем n_p = 120

Число каналов:

n_k = n_p – 1 = 120-1 = 119.

Полная длина сердечника статора:

l₁ = l_a + n_kb_k = 5844 + 1195 = 6439 мм.

При этом индукция в зазоре будет:

Тл, что приемлемо.

На основании рекомендаций принимаем индукцию в спинке статора:

Требуемая площадь сечения спинки:

м².

Высота спинки:

мм.

Внешний диаметр сердечника статора:

D_a = D₁ + 2(h₁ + h_a1) = 1480 + 2(236,25 + 530) =3013 мм.

Длина лобовой части стержня:

мм.

Длина витка обмотки статора:

l_w1 = 2(l₁ + l_S) = 2(6439 + 3700)=20280 мм.

Сопротивление постоянному току обмотки статора при 15 ^оС:

Ом.

Сопротивление постоянному току обмотки статора при 75 ^оС:

Ом.