Курсовая с практикой на тему Электрические машины

Содержание:

Введение 3
1 Предварительный расчет параметров обмотки 6
2 Расчет результирующей ЭДС витка с учетом высших гармонических составляющих 10
3 Улучшение качества индуктируемой ЭДС 14
4 Расчет и конструирование окончательного варианта обмотки 18
Заключение 24
Список литературы 25

Введение:

Наряду с централизованным способом электроснабжения потребителей от сетей энергосистем в ряде случаев необходимо предусматривать местные источники электроснабжения. К ним относятся дизельные электростанции, которые широко используются также в качестве резервных установок, обеспечивающих электрической энергией потребителей при отключении питания в случае аварий на линиях энергосистемы. Для потребителей с повышенными требованиями к бесперебойности электроснабжения установка резервных источников электроснабжения обязательна.
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 режим синхронного двигателя для привода компрессорной установки, подающей сжатый воздух в цех переработки продукции.
На дизельных электростанциях применяют генераторы типов СГД (синхронный генератор, дизельный), ЕСС (единой серии с самовозбуждением), ЕС (единой серии), МСД открытого и МСА защищенного исполнения с самовентилированием и др.
Передвижные дизельные электростанции выполнены как комплектные электроустановки, смонтированные на каком-либо транспортном средстве и защищенные от атмосферных воздействий. Дизельные электроагрегаты также выполняют как комплектные установки в виде отдельных блоков, чаще всего смонтированными на общей раме.
Стационарные дизельные электроустановки предназначены для нормальной работы и выработки электроэнергии необходимого качества при температуре окружающего воздуха от +8 до +40°С, высоте над уровнем моря не выше 1000 м и относительной влажности воздуха до 98% при +25° С. Передвижные электроустановки вырабатывают электроэнергию при колебаниях температуры окружающего воздуха от —50 до +50°С при той же его влажности и установке над уровнем моря на высоте до 4000 м.
Основным элементом дизельной-электроустановки (станции или агрегата) является дизель-генератор, состоящий из дизельного двигателя, электрического генератора, трехфазного переменного тока, систем охлаждения, смазочной, топливоподачи и пультов управления.
Передвижные электростанции типа ЭСД комплектуются дизельными агрегатами марки АД (АСД), а электростанции ЭСДА — агрегатами АД и АСДА.
Агрегаты типа АСД, АСДА мощностью 30—100 кВт используются в качестве резервных электроустановок. Для них применяют также электростанции типа ДЭС. Для стационарных резервных электростанций большей мощности (300‒500 кВт) используют дизельные электроагрегаты типов АС, АСДА, ДГА и др. Такие резервные электростанции сооружают в закрытых помещениях. Их располагают в непосредственной близости от резервируемого объекта или в центре нагрузок, для резервирования трансформаторных подстанций потребителей с учетом резервирования в первую очередь наиболее ответственных потребителей электроэнергии.
В рамках данного курсового проекта необходимо рассмотреть синхронные генераторы, рассчитать и научиться оптимизировать геометрические и электрические параметры трехфазных обмоток и выполнить следующие задачи:
1) по имеющимся геометрическим размерам статора синхронного генератора и заданному напряжению рассчитать число витков в фазе обмотки;
2) выполнить оценку гармонического состава ЭДС генератора. При необходимости провести оптимизацию гармонического состава ЭДС и рассчитать окончательный вариант обмотки, удовлетворяющий требованиям стандарта.
Далее приведены исходные данные для 17 варианта.

Заключение:

В результате расчета данного курсового проекта была восстановлена обмотка трехфазной синхронной машины, которая в свою очередь выполняет две очень важные вещи на производстве.
Во-первых, это работа в качестве резервного источника питания, а во-вторых, это работа в режиме электрического двигателя 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 также 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.
 

Фрагмент текста работы:

1 Предварительный расчет параметров обмотки
Полюсное деление
Полюсным делением называется часть окружности статора приходящаяся на один полюс. Полюсное деление измеряется и рассчитывается как в пазах статора Z, так и в линейных единицах (м). Для составления схемы обмотки полюсное деление рассчитывается в пазах статора и представляет собой число пазов статора приходящихся на один полюс:
τ=Z/(2∙p),
где Z – число пазов;
p – число пар полюсов.
τ=48/(2∙2)=12 пазов
Однако для расчета магнитного потока полюсное деление рассчитывается в единицах длины (м):
τ=(π∙D)/(2∙p),
где D – диаметр статора.
τ=(π∙0,112)/(2∙2)=0,087 м.
Переходим к рассчету следующего пункта.
Число пазов на полюс и фазу
Число пазов на полюс и фазу (q) определяет число секций в катушечной группе.
Каждая катушка обмотки участвует в создании двух полюсов, так как активные проводники одной её стороны имеют одно направление тока, а другие ‒ противоположные.
Число пазов рассчитывается по следующей формуле
q=Z/(2∙p∙m)=48/(2∙2∙3)=4
При q > 1, обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно q.
q=48/(2∙2∙3)=4.
Переходим к расчету шага обмотки.
Шаг обмотки
Шагом обмотки называется расстояние между первой и второй активными сторонами одной секции, выраженное в пазах статора.
Для двухслойных обмоток шаг рассчитывается по формуле:
γ=β∙τ=0,7∙12≈9.
где β – коэффициент укорочения шага, который выбирается конструктором обмотки.
γ=0,7∙12≈9.
Переходим к расчету следующего пункта.
Угол сдвига ЭДС
Начальные фазы электромагнитных синусоидальных колебаний первичного и вторичного напряжения, с частотой одинаковой величины, могут существенно различаться на некоторый угол сдвига фаз (угол φ). Переменные величины могут неоднократно в течение определенного периода некоторого времени изменяются с определенной частотой. Если электрические процессы имеют неизменный характер, а сдвиг фаз равен нулю, это свидетельствует о синхронизме источников величин переменного напряжения, например, трансформаторов. Сдвиг фазы служит определяющим фактором коэффициента мощности в электрических сетях переменного тока.
Угол сдвига фаз находится при необходимости, тогда, если один из сигналов является опорным, а второй сигнал с фазой в самом начале совпадает с углом сдвига фаз.
α=(360∙p)/Z;
α=(360∙2)/48=15 °.
Переходим к следующему пункту.
1.5 Конструирование схемы обмотки
По рассчитанным параметрам в соответствии с правилами конструирования схем двухслойных обмоток, составляем схему-таблицу и по ней строим схему-развертку обмотки.
Схема-развертка должна быть составлена по следующим правилам:
1. число катушечных групп в каждой фазе n равно числу полюсов 2р
n = 2р;
2. начала катушечных групп одной фазы смещены относительно друг друга на 180 эл. градусов (что соответствует смещению на одно полюсное деление τ);
3. число секций в каждой катушечной группе S равно числу пазов на полюс и фазу q:
S = q.
4. катушечные группы одной фазы соединяются по схеме: конец предыдущей катушечной группы соединяется с концом последующей; начало предыдущей катушечной группы с началом последующей;
5. начала обмоток различных фаз смещены относительно друг друга на 120 электрических градусов.
Схема-таблица двухслойной обмотки по данным Z = 48; 2р = 4 представлена на рисунке 1.