Пример расчета (потери холостого хода)

 

8.2.1. Основные потери в спинке сердечника статора на гистерезис и вихревые токи рассчитываются по формулам [4]:

для горячекатаной стали, Вт

,

для холоднокатаной стали

.

Значения удельных потерь , a и b, , для различных марок электротехнической стали толщиной 0, 5 мм при индукции 1 Тл и частоте Гц представлены в табл.8.1.

Для рассматриваемого примера (марка стали 3413) основные потери в спинке статора

8.2.2. Основные потери в зубцах статора рассчитываются по формулам:

для горячекатаной стали, Вт

,

для холоднокатаной стали, Вт

,

где – удельные потери, в зубцах статора для холоднокатаной стали берутся (табл. 8.1) поперек проката.

Для рассматриваемого примера (марка стали 3413) удельные потери , основные потери в зубцах статора

Вт.

8.2.3. Суммарные основные потери холостого хода

Вт.

8.2.4. Добавочные потери мощности в железе статора от высших гармонических МДС обмотки возбуждения при холостом ходе

Вт.

8.2.5. Добавочные потери мощности в железе статора от зубцовых гармонических МДС обмотки возбуждения при холостом ходе

,

где – потери в статоре от зубцовых гармонических обмотки ротора при коротком замыкании, =0.

8.2.6. Добавочные пульсационные потери в зубцах статора от зубчатости ротора

Вт,

где – коэффициент зубчатости ротора,

,

– пульсационные потери в зубцах статора при коротком замыкании, =0 п. 8.1.6.

8.2.7. Добавочные потери на поверхности массивного ротора от зубчатости статора при холостом ходе

Вт,

где – коэффициент зубчатости статора, =1, 041, п. 4.1.2,

– коэффициент,

,

причем

.

8.2.8. Суммарные добавочные потери холостого хода

8.2.9. Сумма потерь холостого хода в железе

.кВт.

8.3. Пример расчёта (механические потери)

 

8.3.1. Масса ротора

кг.

8.3.2. Диаметр шейки вала

м.

8.3.3. Длина шейки вала

м.

8.3.4. Потери в подшипниках

8.3.5. Потери на трение ротора о воздух

При водородном охлаждении турбогенераторов серий ТВ, ТВВ и ТВФ потери на трение ротора меньше, чем при воздушном охлаждении и пересчитываются по формуле

,

где – давление водорода в корпусе турбогенератора, атм.

Давление водорода выбирается в зависимости от типа турбогенератора. Рекомендуются [2] следующие величины давления водорода :

для турбогенераторов ТВ давление атм., причем при превышении линейной нагрузки на 10...12 % и плотности тока на 20 % более рекомендуемых, давление водорода следует увеличить до атм.;

для турбогенераторов ТВФ давление атм., причем меньшие величины давления следует брать, если линейная нагрузка и плотность тока меньше рекомендуемых;

для турбогенератора ТВВ давление атм., причем большие величины давления целесообразно брать, если линейная нагрузка и плотность тока превышают на 10…15 % рекомендуемые.

Для проектируемого турбогенератора принимаем атм. Пересчитываем потери на трение ротора

кВт.

8.3.6. Потери в обмотке возбуждения

кВт,

где – падение напряжения на щетках, =2 В.

8.3.7. Потери на возбуждение с учетом потерь в возбудителе

кВт,

где – КПД возбудителя.

8.3.8. Суммарные потери, отводимые газом

кВт.

8.3.9. Расход охлаждающего газа рассчитывается по формуле

,

где – удельная теплоемкость газа, , – температура подогрева газа, .

Удельная теплоемкость газа: – для турбогенераторов типа Т, Т2 с воздушным охлаждением; – с для турбогенераторов типа ТВ, ТВФ, ТВВ.

Температура подогрева газа: ⁰С для турбогенераторов типа Т, Т2; для турбогенераторов типа ТВ; для турбогенераторов типа ТВФ и ТВВ.

Для проектируемого турбогенератора , давление водорода атм., удельная теплоемкость , расход охлаждающего газа

.

8.3.10. Гидравлическое сопротивление при водородном охлаждении

.

 

При воздушном охлаждении (турбогенераторы типа Т, Т2)

.

8.3.11. Потери на вентиляцию

кВт,

где – КПД вентилятора, = 0, 3 – для центробежного и =0, 5 – для осевого вентилятора.

8.3.12. Суммарные механические потери

кВт.

8.3.13. Потери в турбогенераторе при номинальной нагрузке

кВт.

8.3.14. Коэффициент полезного действия турбогенератора при номинальной нагрузке

,

где – номинальная мощность турбогенератора, кВт.

 

Вопросы для самопроверки

 

8.4.1. Опишите конструкцию ротора турбогенератора.

8.4.2. Почему ротор считается самым нагруженным узлом турбогенератора в отношении механических, тепловых и электромагнитных нагрузок? Чем ограничены предельные размеры (диаметр и длина) бочки ротора?

8.4.3. Почему рекомендуется выбирать для обмотки ротора отношение обмотанных пазов к общему числу зубцовых делений () в пределах 0, 66...0, 72?

8.4.4. Какое влияние оказывает на форму МДС обмотки возбуждения коэффициент , и какой по форме будет МДС при =1?

8.4.5. Какое влияние оказывает система охлаждения обмотки ротора (косвенная или непосредственная) на выбор плотности тока в обмотке ротора?

8.4.6. Почему коэффициент заполнения паза ротора медью обмотки возбуждения при непосредственном охлаждении меньше, чем при косвенном охлаждении? Укажите их предельные значения.

8.4.7. Опишите конструкцию обмоток возбуждения и форму пазов ротора (прямоугольные, трапецеидальные) турбогенераторов серий ТВ, ТВФ и ТВВ.

8.4.8. С какой целью проводят расчет магнитной цепи турбогенератора?

8.4.9. Что учитывает коэффициент воздушного зазора (Коэффициент Картера)?

8.4.10. С какой целью выполняется центральное отверстие в бочке ротора?

8.4.11. Зачем и каким образом осуществляется приведение магнитной цепи неявнополюсной машины (турбогенератора) к эквивалентной явнополюсной машине?

8.4.12. При каких индукциях в зубцах следует учитывать ответвление магнитного потока в пазы статора и ротора?

8.4.13. С какой целью для турбогенераторов строится характеристика холостого хода (ХХХ), что представляет из себя нормальная и спрямленная характеристики холостого хода?

8.4.14. Как определить по ХХХ коэффициент насыщения магнитной цепи ? В каких пределах находится коэффициент в нормально спроектированных турбогенераторах?

8.4.15. К каким последствиям приводит чрезмерное насыщение магнитной цепи турбогенератора?

8.4.16. Какие индукции считаются допустимыми для следующих участков магнитной цепи: зубцов статора и ротора, ярм статора и ротора?

8.4.17. С какой целью строится диаграмма Потье? Оценить из диаграммы Потье влияние коэффициента мощности (cos ) на величину тока возбуждения, т.е. приведите построение диаграммы Потье при работе спроектированного Вами турбогенератора с коэффициентом мощности .

8.4.18. Каким магнитным полям соответствуют индуктивные сопротивления: реакции якоря и синхронные и ? Чем отличается индуктивное сопротивление от индуктивного сопротивления ? Какие индуктивные сопротивления рассеяния имеют место в турбогенераторах?

8.4.19. В каких случаях необходимо знать индуктивные сопротивления токов обратной и нулевой последовательности?

8.4.20. Какими индуктивными сопротивлениями характеризуются переходный и сверхпереходный режимы работы турбогенератора? Приведите схемы замещения и формулы расчета этих сопротивлений.

8.4.21. С какой целью и какие постоянные времени рассчитываются для переходных и сверхпереходных режимов работы турбогенератора?.

8.4.22. Какой ток турбогенератора называется ударным и как он рассчитывается?

8.4.23. С какой целью, и по каким формулам рассчитываются сверхпереходная, переходная и установившаяся составляющие тока внезапного трёхфазного короткого замыкания турбогенератора?

8.4.24. Какие потери в турбогенераторе относят к механическим потерям?

8.4.25. Какие из потерь в турбогенераторах относят к основным и добавочным потерям?

8.4.26. Как рассчитываются добавочные электрические потери в обмотке статора, вызванные вытеснением тока в проводниках стержня обмотки статора?

8.4.27. Какие потери имеют место в железе? Как зависят эти потери от величины индукции, толщины листов электротехнической стали, частоты перемагничивания?