Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Апреля 2013 в 04:02, курсовая работа
Турбогенераторами называют синхронные генераторы трёхфазного тока, приводимые во вращение паровой или газовой турбиной. В нашей стране турбогенераторами вырабатывается около 84% всей электрической энергии.
Турбогенераторы изготавливаются мощностью от нескольких МВт до 1200 МВт, при этом создание крупных турбоагрегатов даёт значительную экономию стоимости оборудования и сооружения электростанций. Технически наиболее совершенными, экономичными и надёжными считаются турбогенераторы мощностью 200 – 300 МВт.
Сопротивление теплоотдачи зубца в канале, град/Вт
,
Сопротивление теплоотдачи ярма в канале, град/Вт
,
Сопротивление теплоотдачи сердечника статора с внешней поверхности, град/Вт
, (265)
Сопротивления ветвей тепловой схемы замещения, град/Вт
RИa =R¢И+ R¢Иa ,
RИa = 1,591 + 0,054 = 1,645 град/Вт.
RdZ= R¢dZ+ R¢da,
RdZ= 1,55 + 0,007 = 1,557 град/Вт.
RqZ= R¢qZ+ R¢Za,
RqZ= 0,239+0,008 = 0,247 град/Вт.
Rdа= R¢dа+ R¢0a,
Rdа= 1,408+0,024 = 1,432 град/Вт.
Rqа= R¢qа+ R¢рa,
Rqа= 0,055+0,002 = 0,057 град/Вт.
,
,
Вспомогательные сопротивления, град/Вт
,
,
,
3.2. Превышение температур частей статора над температурой окружающей среды.
Перегрев меди обмотки, °С
, (276)
Перегрев стали зубцов, °С
qZ= qа×R3+qZ × (R1+R3)+qM1× (R1+R3)+0,5×q0,
где
, (278)
qZ= 68,1×0,004+24,2×(0,195+0,004)+
Перегрев стали ярма, °С
qа=(qа+ qZ+qM1)×R3+qа×R2+0,5×q0,
qа=(68,1+24,2+10,8) ×0,004+68,1×0,05+0,5×25 = 16,3°С.
3.3. Тепловой расчет ротора
Для поверхности ротора тепловая нагрузка, Вт/м2
q2d=Р2S/S2,
где Р2S – суммарные потери в роторе, Вт
Р’2S = Р2ZK +P2vK+P2Z0+1/3×(PрифН+РрН)+ I2H2 × r2(75 ) , (281)
Р2S = 520+11688+15174+1/3×(1156+
S2 – площадь поверхности охлаждения ротора, м2
S2=kР×p×D2×l2,
kР – коэффициент, учитывающий рифление поверхности ротора, принимается kР=1,8 ,
S2= 1,8×3,14×0,93×2,81 = 14,77 м2;
q2d=172865/14,77 = 11704 Вт/м2.
Тепловая нагрузка обмотки возбуждения, Вт/м2
, (283)
где Р’2Н – потери в обмотке возбуждения; Z2 – число пазов на роторе; ПМ2 – периметр сечения меди в пазу ротора, м,
Р’2Н=I2H2 . r2(75) (284)
ПМ2=2(h21+b2),
Р’2Н=823,52×0,211=143090,12 Вт;
ПМ2=2×(0,115+0,028) = 0,286 м;
Сопротивление теплоотдачи с поверхности бочки ротора, м2×град/Вт,
Rd=1/ad,
Rd=1/63815,977 = 1,56.10-5 м2×град/Вт.
Сопротивление теплопроводности изоляции обмотки, м2×град/Вт
RИ2=dИ2/lИ2,
где dИ2=1,85 мм – односторонняя толщина изоляции обмотки возбуждения; lИ2 – коэффициент теплопроводности изоляции обмотки возбуждения – lИ2=0,16 Вт/(м×град);
RИ2= 0,00185/0,16 = 0,0116 м2×град/Вт.
Сопротивление эквивалентной теплопроводности зубца м2×град/Вт,
,
где lР =56 Вт/м×град – удельная теплопроводность поковки ротора; bZ2 – средняя ширина зубца ротора, м
,
Превышение температуры
qМ2=qa2 +qИ2 +qZ2+0,5×q0,
гдеqa2– перепад температуры бочки ротора над охлаждающей средой, °С
qa2=q2d×Rd,
qa2=11704×1,56×10-5=0,2 °С;
qИ2 – перепад температуры в изоляции, °С;
qИ2=q2×RИ2,
qИ2= 6358,9 × 0,0116=73,8 °С;
qZ2 – перепад температуры по высоте зубца, °С
qZ2= q2×RZ2,
qZ2= 6358,9 × 0,007 = 38,2 °С;
qМ2= 0,2+73,8+38,2+0,5×25 = 124,7 °С.
Наибольшее превышение температуры обмотки ротора составляет 124,7°С , что превышает допустимое значение ( 90 °С) на 34,7°С. При этом температура холодного газа в машине принимается 40 °С.
Наибольшее превышение температуры обмотки статора не превышает допустимые пределы (65 °С). При этом температура охлаждающего газа в машине принимается 40 °С. Разность температур между медью обмотки и сердечником статора составляет 20,9 °С , что не превышает нормы ( 40–50 °С).
По тепловому расчету видно, что в проектируемом турбогенераторе в норме нагрев обмоток статора и происходит небольшой перегрев меди обмоток ротора.
Заключение
В ходе курсового проекта был рассчитан турбогенератор ТВ – 40 с номинальным напряжением 10,5 кВ, номинальной полной мощностью 40 МВ×А и номинальной частотой вращения 3000 об/мин, рассчитанный на подключение в сеть частотой 50 Гц.
При выборе основных размеров все требуемые ГОСТом нормы были выдержаны, а необходимые условия выполнены.
В ходе электромагнитного расчёта все принятые индукции, магнитные напряжения и МДС отвечают предъявленным требованиям.
КПД спроектированного генератора имеет значение – 98,44%.
Тепловой расчёт показал, что превышение температуры обмотки ротора соответствует требуемым нормам.
Таким образом, можно сделать вывод о верно принятых основных размерах проектируемого турбогенератора.