Курсовая с практикой на тему Подготовка специалиста высшей квалификации способного выполнять задачи, связанные с использованием электрических машин в промышленности.

Содержание:

Введение 4

1 Исходные данные 6

1. Предварительный расчет параметров обмотки 7

1.1 Полюсное деление τ 7

1.2 Число пазов на полюс и фазу q 7

1.3 Шаг обмотки 7

1.4 Угол сдвига ЭДС в соседних пазах статора α 8

1.5 Конструирование схемы обмотки 8

2. Расчет результирующей ЭДС витка с расчетом высших гармонических колебаний 9

2.1 Методика расчета ЭДС витка 9

2.2 Расчет гармонических составляющих 1, 3, 5 и 7 и результирующей ЭДС витка 10

3. Оценка качества и улучшение гармонического состава ЭДС вариантным методом 14

3.1 Методика оценки качества ЭДС 14

3.2 Улучшение гармонического состава ЭДС 14

4. Расчет и конструирование окончательного варианта обмотки статора 17

4.1 Составление схемы – таблицы, схемы – развертки 17

4.2 Расчет числа витков секции, катушечной группы, фазы и ЭДС обмотки 18

5. Расчет намагничивающих сил трехфазной обмотки 20

5.1 Амплитудное значение намагничивающей силы одной секции 20

5.2 Амплитудное значение намагничивающей силы одной фазы в расчете на один полюс 20

5.3 Амплитудное значение намагничивающей силы трехфазной обмотки в расчете на один полюс 21

6. Анализ вращающегося магнитного поля обмотки с помощью интегральной кривой намагничивания 23

Заключение 25

Список литературы 27

Приложения 28

 

Введение:

Синхронной машиной (СМ) называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой, а вторая – возбуждается постоянным током.

Конструктивное исполнение статора синхронной машины может быть различным в зависимости от назначения и габаритов машины. Так, в многополюсных машинах большой мощности при наружном диаметре сердечника статора более 900 мм пластины сердечника делают из отдельных сегментов, которые при сборке образуют цилиндр сердечника статора. Корпуса статоров крупногабаритных машин делают разъемными, что необходимо для удобства транспортировки и монтажа этих машин.

Роторы синхронных машин могут иметь две принципиально различающиеся конструкции: явнополюсную и неявнополюсную.

У синхронного генератора (IP23) на якоре имеются обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора прекрасно исполняет простейшая электрическая схема с обратной связью по току и напряжению. Благодаря этому способность синхронного генератора «проглатывать» кратковременные перегрузки высока и ограничена лишь омическим (активным) сопротивлением его обмоток, т.е. легче переносят пусковые нагрузки.

Однако у такой схемы есть и недостатки. Прежде всего, ток приходится подавать на вращающийся ротор, для чего традиционно используют щеточный узел. Работая с довольно большими (особенно во время перегрузок) токами, щетки перегреваются и частично «выгорают». Это приводит к плохому их прилеганию к коллектору, к повышению омического сопротивления и к дальнейшему перегреву узла. Кроме того, подвижный контакт неизбежно искрит, а значит, становиться источником радиопомех. И самый основной недостаток низкая степень защиты от внешних воздействий таких как: пыль, грязь, вода, т. к. синхронный генератор охлаждается «протягивая» через себя воздух, соответственно все что находится в воздухе может попадать в генератор.

Если генератор щёточный, чтобы избежать преждевременного износа, рекомендуется время от времени контролировать состояние щеточного узла и при необходимости очищать либо менять щетки. Кстати, после их заменены, желательно дать им время «приработаться» к коллектору, а уж за тем нагружать станцию «по полной программе».

Многие современные синхронные генераторы снабжены безщеточными системами возбуждения тока на катушках ротора (их еще называют brash-less). Они лишены вышеуказанных недостатков связанных с щёточным узлом, а потому предпочтительнее.

· для трёхфазных синхронных генераторов допустимый перекос фаз 33%

· коэффициент нелинейных искажений 13–25% (в зависимости от производителя).

Цель работы – расчет трехфазного синхронного генератора дизельной электростанции.

Заключение:

Синхронная машина состоит из двух основных частей — статора и ротора Статор, являющийся неподвижной частью машины, по конструкции аналогичен статору асинхронного двигателя. Трехфаз¬ная обмотка статора выполнена с таким же числом полюсов, как и ротора Ротор — вращающаяся часть машины — представляет собой систему полюсов, на которых расположена обмотка возбуждения. Ротор служит для создания основного магнитного потока. По кон¬струкции различают роторы с явно и неявно выраженными полю¬сами.

При подключении нагрузки напряжение на зажимах генератора в разной степени меняется. Так, увеличение активной нагрузки не оказывает заметного влияния на напряжение. В то же время индуктивная и емкостная нагрузки влияют на выходное напряжение генератора. В первом случае рост нагрузки размагничивает генератор и снижает напряжение, во втором происходит его подмагничивание и повышение напряжения. Такое явление называется реакцией якоря.

Для обеспечения стабильности выходного напряжения генератора необходимо регулировать магнитный поток. При его ослаблении машину надо подмагнитить, при увеличении — размагнитить. Делается это путем регулирования тока, подаваемого в обмотку возбуждения ротора генератора.

Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.

Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка.

Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).

Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя).

Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости.

Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника.

При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

Фрагмент текста работы:

6. 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 3 часть а). Затем строим звезду фазных ЭДС для момента времени = 0 (приложение 3 часть б) и определяем по ней мгновенные значения токов фазы. По полученным данным строим кривую НС пазов (приложение 3 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 4).

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 5).

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