Расчет параметров трехфазного синхронного генератора - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Расчет параметров трехфазного синхронного генератора

Расчет и оптимизация геометрических и электрических параметров трехфазных обмоток статора синхронного генератора. Конструирование схемы обмотки, расчет результирующей ЭДС с учетом высших гармонических составляющих. Намагничивающие силы трехфазной обмотки.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Данный курсовой проект представлен как реальный вариант развития событий на производстве. Подробная проработка которого позволит овладеть умениями и навыками для решения реальных задач. Приобрести опыт в проектировании и построении электродвигателей, проработать тонкости его конструкции, а так же возможные электрические процессы в нем.
По условию курсового проекта в ведении главного энергетика сельскохозяйственного предприятия произошла авария. В составе предприятия имеются ответственные потребители 1-й категории, не допускающие длительных перерывов в электроснабжении. Бесперебойность электроснабжения на таких объектах обеспечивается с помощью резервных дизельных электростанций.
В результате аварии, произошедшей на резервной дизельной электростанции, вышла из строя трехфазная обмотка статора синхронного генератора. В ходе обследования установлено, что по имеющимся остаткам схему обмотки можно определить только предположительно (ориентировочно). Число витков фазы обмотки установить невозможно.
В то же время состояние ротора удовлетворительное, обмотка возбуждения ротора, тело ротора и полюсные наконечники сохранились хорошо. По паспортным данным известны параметры магнитной индукции, создаваемой ротором в воздушном зазоре 1, 3, 5 и 7-й пространственными гармониками.
Известно, что данная электростанция обеспечивает аварийное питание автоматизированной инкубаторной станции, надежная работа средств автоматического управления которой возможна только при обеспечении высокого качества напряжения. В соответствии с ГОСТ 183-66, коэффициент формы напряжения Кф не должен превышать 5 %.
Синхронный генератор дизельной электростанции работает в генераторном режиме и является источником электроэнергии только в периоды аварии основного источника электроэнергии - государственной линии электропередачи. Когда же электроснабжение объектов работает в нормальном режиме, то синхронный генератор переводится в режиме синхронного двигателя для привода компрессорной установки, подающей сжатый воздух в цех переработки продукции. Следовательно, при изменении обмотки необходимо проанализировать характер намагничивающих сил и вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, для того, чтобы доказать возможность работы данной машины в режиме двигателя.
На основании изложенного можно сформулировать цель и задачи курсовой работы.
Цель: освоить навыки расчета и оптимизации геометрических и электрических параметров трехфазных обмоток.
Задачи: по имеющимся геометрическим размерам статора синхронного генератора и заданному напряжению рассчитать число витков в фазе обмотки. Выполнить оценку гармонического состава ЭДС генератора. При необходимости провести оптимизацию гармонического состава ЭДС и рассчитать окончательный вариант обмотки, удовлетворяющий требованиям стандарта. Рассчитать амплитудные значения намагничивающих сил однофазной обмотки одной фазы одного полюса и трехфазной обмотки в расчете на один полюс.
Проанализировать вращающееся магнитное поле статора при помощи интегральной кривой намагничивания.
-результирующей ЭДС витка с учетом высших гармонических составляющих;
-намагничивающей силы трехфазной обмотки.
Произвести оценку гармонического состава индуктируемой ЭДС (по коэффициенту формы) и при необходимости провести оптимизацию гармонического состава (коэффициента формы) в соответствии с ГОСТ 183- 66.
Произвести расчет и конструирование окончательного варианта обмотки.
Провести анализ вращающегося магнитного поля обмотки с помощью интегральной кривой намагничивания.
2. Предварительный расчет параметров обмотки
Полюсное деление - это число пазов статора, приходящихся на один полюс:
Шаг обмотки - это расстояние между первой и второй активными сторонами секции, выражаемое в пазах. Однослойные концентрические обмотки имеют несколько шагов, так называемых частных шагов. Число частных шагов равно числу пазов на полюс и фазу. Величина частных шагов рассчитывается по формуле:
Где j - номер секции, принимает значения от 1 до q ( j = 1, 2, 3).
2.4 Угол сдвига ЭДС в соседних пазах статора б
По рассчитанным параметрам в соответствии с правилами конструирования схем однослойных обмоток п. 2.1.5 методического пособия составляем схему - таблицу (рис.1) и по ней строим схему - развертку обмотки.
Схема - таблица однослойной двухплоскостной концентрической обмотки по данным Z = 36; 2 p = 4:
Рис 1. Схема - таблица предварительного варианта обмотки статора
3. Расчет результирующей ЭДС витка с расчетом высших гармонических колебаний
Расчет выполняем по следующей формуле:
где - действующее значение фазной ЭДС для V - гармоники.
Из бесконечного спектра гармонических составляющих в данной работе следует учитывать только V = 1, 3, 5 и 7.
Расчет для любой гармоники проводится по следующей формуле:
Составляющие последней формулы вычисляют следующим образом:
- обмоточный коэффициент по V - гармонической составляющей:
- коэффициент укорочения по V - гармонической составляющей:
Следует учитывать, что для однослойных обмоток и .
- коэффициент распределения по V гармонической составляющей;
Частоту любой гармоники рассчитывают по формуле:
- магнитный поток V - гармонической составляющей
При расчете полюсное деление ф следует измерять в линейных единицах, м:
3.2 Расчет гармонических составляющих 1, 3, 5 и 7 и результирующей ЭДС витка
ЭДС первой гармонической составляющей. Учитывая, что по условию W = 1, а также что для однослойных обмоток = 1,0, и рассчитываем коэффициент распределения:
Обмоточный коэффициент , частота ЭДС f = 50 Гц
Полюсное деление, выражаемое в линейных единицах:
= 4.44 * 1 * 50 * 0.96 * 0.0057 =1,222 В.
ЭДС 3-й гармонической составляющей. Коэффициент распределения:
Обмоточный коэффициент: = 1 * 0.66 = 0.66
= 4.44 * 1 * 150 * 0,66 * 0.0007 = 0,32 В.
ЭДС 5-й гармонической составляющей:
Обмоточный коэффициент: = 1 * 0.22 = 0.22
Частота ЭДС: F5 = 5 * 50 = 250 Гц.
= 4.44 * 1 * 250 * 0.22 * 0.0003 = 0,0731 В.
ЭДС 7-й гармонической составляющей:
= 4.44 * 1 * 350 * -018 * = 0,023 В.
Действующее значение фазной ЭДС 1-го витка обмотки с учетом высших гармонических составляющих:
4. Оценка качества и улучшение гармонического состава ЭДС вариантным методом
Качество индуктируемой ЭДС оценивается по коэффициенту формы, которой показывает долю высших гармонических составляющих по отношению к первой гармонической.
В соответствии с ГОСТ 183 - 66, доля высших гармонических гармоник не должна превышать 5% т.е. < 5%
Так как =27,07% > 5%, то необходимо вносить изменения в исходные данные, считая, что они определенны неверно.
4.2 Улучшение гармонического состава ЭДС
Работу по улучшению гармонического состава ЭДС проводим с помощью ЭВМ. Первоначально выполним контрольный расчет основного варианта задания.
Результаты этого расчета являются первоначальными для всех предыдущих расчетов. Распечатка №1 свидетельствует о том, что все предыдущие расчеты выполнены правильно.
В соответствии с рекомендациями методического пособия п.2.3.2 изменяем тип обмотки с однослойной на двухслойную и задаемся коэффициентом укорочения по шагу вy = 0,9.
Делаем распечатку полученных результатов (распечатка №2). Полученное значение = 23,46%.
Уменьшение коэффициента формы объясняется уничтожением высших гармонических составляющих, которое происходит за счет изменения фазовых сдвигов ЭДС высших гармоник в пазах. Математическое подтверждение этому явлению хорошо иллюстрирует изменение коэффициента укорочения для различных гармоник. Сравнение распечаток показывает, каким образом изменяется величина
Высших гармонических составляющих для различных коэффициентов по шагу. Так как полученное значение > 5%, уменьшаем вy до 0,8 и вновь делаем полный расчет ЭДС обмотки (распечатка №3). Величина превышает допустимое значение по ГОСТ. Принимаем вy = 0,7 и получаем , что также недопустимо (распечатка №4). Делаем пробный расчет для значения вy = 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 вy = 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 вy = 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 вy = 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:
Угол сдвига ЭДС соседних пазов б = 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; ф = 9; у = 6; =4; q = 3; б = 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:
По окончательному числу витков фазы определим величину индуктируемой ЭДС:
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:
расчет амплитуды 3-й гармонической составляющей НС секции:
расчет амплитуды 5-й гармонической составляющей НС секции:
- расчет амплитуды 7-й гармонической составляющей НС секции:
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:
Расчет 3-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:
Расчет 5-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:
Расчет 7-й гармонической составляющей НС одной фазы на 1 полюс:
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.
7. 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
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.
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,
7. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 2. Изд. 2-е. М.: Энергия,
8. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 3. Изд. 2-е. М.: Энергия,
9. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины, Ч. 1,2. Изд. 3-е. Л.: Энергия, 1972 и 1973.
Звезда пазовых и фазных ЭДС обмотки статора
Схема - развертка окончательного варианта обмотки статора. Z = 36;
; ф = 9; у = 6; q = 3; б = 20 эл.град. Тип обмотки - двухслойная.
Расчет пазов и обмотки статора, полюсов ротора и материала магнитопровода синхронного генератора. Определение токов короткого замыкания. Температурные параметры обмотки статора для установившегося режима работы и обмотки возбуждения при нагрузке. курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.06.2014
Устройство синхронного генератора, экспериментальное подтверждение теоретических сведений о его свойствах. Сбор схемы генератора, пробный пуск и проверка возможности регулирования параметров. Анализ результатов эксперимента, составление отчета. лабораторная работа [221,2 K], добавлен 23.04.2012
Расчет параметров синхронного генератора. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал. Обмотка статора и демпферная обмотка. Расчет магнитной цепи. Активное и индуктивное сопротивление обмотки для установившегося режима. Потери и КПД. дипломная работа [336,8 K], добавлен 04.07.2014
Определение главных размеров двигателя, расчет сердечника и обмоток статора, параметров воздушного зазора, полюсов ротора, пусковой обмотки. Определение МДС обмотки возбуждения, ее расчет. Потери мощности, КПД и статическая перегруженность двигателя. курсовая работа [1,9 M], добавлен 14.05.2011
Мощность в функции времени. Топографические и лучевые векторные диаграммы. Резонанс в линейных цепях при гармонических напряжениях и токах. Принцип действия синхронного генератора. Обмотки статора генератора, их обозначение. Явно- и неполюсной ротор. презентация [1,4 M], добавлен 16.10.2013
Расчет обмотки статора, демпферной обмотки, магнитной цепи. Характеристика холостого хода. Векторная диаграмма для номинальной нагрузки. Индуктивное и активное сопротивление рассеяния пусковой обмотки. Характеристики синхронного двигателя машины. курсовая работа [407,0 K], добавлен 11.03.2013
Выбор и обоснование основных размеров. Расчет обмотки статора и возбуждения, пусковой обмотки, магнитной цепи, параметров и постоянных времени. Масса активных материалов. Определение потерь и коэффициента полезного действия. Характеристики генератора. курсовая работа [654,6 K], добавлен 25.03.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет параметров трехфазного синхронного генератора курсовая работа. Физика и энергетика.
Небольшой Реферат Творческая История Горе От Ума
Реферат: Литература Германии XVIII века. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная Работа По Алгебре 9 Класс Трехчлен
Реферат На Тему Адаптация Мигрантов И Причины Миграционных Процессов
Гдз По Алгебре Контрольная Работа 3
Сочинение На Тему Игрушка Моего Детства
Пособие по теме Физическая культура в образовательном процессе ВУЗа
Реферат по теме Политические центры восточных славян и Киевской Руси: проблемы эволюции
Дипломная работа: Развитие Черноморского экономического сотрудничества. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа По Математике Скачать Бесплатно
Сочинение По Картине Дубовского
Реферат: Гидронефроз почки. Скачать бесплатно и без регистрации
Елена Глинская Сочинение По Истории
Курсовая работа по теме Исследование теоретических основ банковского риска, механизма оценки рискованности банковской деятельности
Реферат: Культура как система. Скачать бесплатно и без регистрации
Проблема Человека В Философии Экзистенциализма Реферат
Курсовая работа по теме Происхождение гранита
Реферат: Литература - Социальная медицина (проблемы зарубежного здравоохранения,
Пример Оформления Дипломной 2022
Контрольная работа по теме Физическая реабилитация при детском церебральном параличе
Сроки в уголовном судопроизводстве - Государство и право курсовая работа
Проверка запасов промышленной организации, направления ее совершенствования - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
К вопросу об элементах и компонентах окружающей среды по законодательству Республики Беларусь - Государство и право реферат