Проект синхронного явнополюсного гидрогенератора мощностью 7500 кВА

Описание

В проекте проведена модернизация синхронного явнополюсного гидрогенератора №2 СВ160/65-12УХЛ4, мощностью 7500 кВА, путем использования новых электротехнических материалов и разработки технологии производства обмоток.

Рассмотрена область применения и параметры ГЭС.

ГЭС – деривационная, малой мощности. Она предназначена для создания дополнительной мощности по генерации электрической энергии на малых реках.

 Установка проектируемого гидрогенератора выполнена в машинном зале. Его возбуждение осуществляется от системы возбуждения типа СТС-1П-120-450УХЛ4. Генератор находится в сопряжении с пропеллерной турбиной типа ПР45-В-160, с диаметром рабочего колеса 1,6 м.

Произведен электромагнитный расчет.

Сделан выбор основных параметров по методике А.И.Абрамова и А.В.Иванова-Смоленского.

Определены параметры:

Выполнен выбор обмотки и числа пазов статора.

Принята двухслойная стержневая волновая обмотка. Рассчитано число последовательных витков фазы 88, эффективных проводников в пазу для двухслойной обмотки – 14, пазов на полюс и фазу – 4, пазов статора 144, последовательных витков 84. Определен обмоточный коэффициент статора 0,925.

Составлена схема обмотки статора.

Сделаны выбор размеров паза с определением зубцового деления 0,046 м, ширины паза 0,01776 м, суммарной ширины изолированных проводников по ширине паза 0,0115 м. Принята петлевая двухслойная катушечная обмотка с изоляцией катушек по технологии «Микафил».

Произведен выбор зазора между статором и ротором. Принят зазор 0,011 м.

Определены размеры по длине магнитопровода статора: число вентканалов 12, суммарная длина пакетов 0,53 м.

 Высота ярма составляет 0,150 м, наружный диаметр сердечника 2,6 м

Выполнен расчет размеров магнитопровода ротора и демпферной обмотки с вычислением радиуса полюсного наконечника 0,796 м, шага демпферной обмотки 0,066 м, числа стержней обмотки – 6, длины стержня 0,885 м. Высота полюсного наконечника составляет 0,066 м, сердечника полюса 0,215 м.

Вычислена ширина сердечника полюса, равная 0,26 м.

Сделан расчет магнитной цепи на холостом ходе с определением результирующего напряжения магнитной цепи 9855,57 А и характеристик намагничивания и холостого хода.

Выполнен расчет МДС возбуждения при нагрузке. Составлена векторная диаграмма гидрогенератора, определена индукция при номинальной нагрузке 1,789.

Приведен выбор размеров и основных параметров обмотки возбуждения с расчетом плотности тока в обмотке 2,989×10⁶ А/мм², ширины провода 0,040 м, высоты 0,003 м, числа витков в катушке 54. Номинальное и предельное напряжение возбудителя составляет 115 А / 228 А.

Определены параметры и постоянное время обмоток.

Рассчитаны массы активных и конструктивных частей. Масса ротора с учетом массы вала и других вращающихся частей составляет 22276 кг.

Сделано определение потерь холостого хода, короткого замыкания и механических потерь.

Вычислены полные потери при номинальной нагрузке 213520 кВт, КПД – 0,967.

Разработан специальный вопрос.

Приведены общие сведения о Ansoft – корпорации, занимающейся разработками программного обеспечения для автоматизации проектирования электронных приборов и устройств.

В дипломном проекте использовался программный пакет Ansoft Maxwell v.14.0.

1. Проведен обзор возможного улучшения параметров гидрогенератора.
2. Принято решение о применении для изготовления сердечника статора гидрогенератора изотропной холоднокатаной электротехнической стали марки М270-50А, толщиной 0,5 мм. При изготовлении катушек применена технология "Микафил". Провод 2,24х5,6 заменен на провод 2,24х6,3 3 с двусторонней толщиной изоляции 0,33 мм.
3. Описан процесс моделирования в Maxwell с использованием программного модуля RMXprt.
4. Рассчитана экономическая выгода от внедрения улучшений. Определена ожидаемая прибыль за срок службы гидрогенератора в сумме 27 млн.руб.
5. Составлен экономический раздел с вычислением затрат на проведение НИОКР в сумме 3,04 млн.руб и цены готового гидрогенератора – 9,77 млн.руб.
6. Приведен раздел по безопасности жизнедеятельности.

          В дипломной работе выполнена разработка конструкции синхронного явнополюсного гидрогенератора, мощностью 7500 кВА.