8/9/2019 Proiect Generator Sincron

1/15

PROIECTAREA GENERATORULUI SINCRON

CALCULUL ELECTROMAGNETIC AL MAINII SINCRONE

Calculul electromagnetic are drept scop n prima etap, stabilitatea dimensiunilor mainii pe

baza datelor din tema de proiectare i a solicitrilor electromagnetice recomandate, iar n a douaetepde calcul, parametrii i caracteristicile tehnice obinute din geometria adoptat.

CALCULUL PRINCIPALELOR MRIMI

- Curentul nominal pe fazIN :

3

103

==

U

SII

N

FN

- Puterea nominalPN :

UkE INEIN =

08,1=kE pentru generatoare

3U

U N

IN=

- Puterea aparentinterioar:

SkS NEi =

- Numrul de perechi de perechi de poli ai generatorului sincron unde f1este frecvena n

Hz, iar n1 - turaia sincronn rot/min :

nf

p1

160 =

- Factorul de nfurare kw , de forma kB i coeficientul de apropiere ideala pasului polar

i:

93,091,0 =kw .

Conform figurii 1., n funcie de :p,

m i care se alege iniial n urmtoarele

limite :

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

2/15

75,05.0 ==bpp ( obinuit 75,065.0 =p );

5,25,1 = M

03,001,0 =

CALCULUL DIMENSIUNILOR PRINCIPALE

Acest calcul are drept scop stabilirea diametrelor interior stator (D), exterior stator (De) ilungimea ideall i , n funcie de care rezultgabaritul mainii.

Calculul diametrelor statorului se poate face prin mai multe metode.Una din metode este folosirea curbelor din experiena de fabricaie.Se alege din figura 2 diametrul interior D n funcie de S N1 i de PILSMFN, calculndu-se

apoi diametrul exterior.

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

3/15

Fig.1. Factorul KB i coeficientul i pentru maina cu polii apareni

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

4/15

Fig.2. Diametrul interior, stator D n funcie de puterea inferioarSi sau PNi de numrul de perechide poli

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

5/15

1=bv

cml 641 = - limea unui pachet de fier

11 +

=

nbnl

lv

vv

1+nv pachete de tole cu lungimea.

Determinm dimensiunile definitive ale miezului.

bnll vvFe +=

lnl vFe 11 +=

bnll vv'

1 =

NFURAREA I CRESTTURILE STATORULUI

Ca la orice main electric, nfurarea mainii sincrone este cea mai important parte,constituind suportul material al curentului i tensiunii electrice. De aceea, mpreun cu miezulmagnetic care este suportul material al fluxului magnetic, se mai numesc i prile active alemainii, iar materialele folosite (conductoarele i tabla silicoas) materiale active.

Construcia i tipul nfurrii depinde de o serie de factori dintre care o pondere nsemnatoau n special puterea, tensiunea i tipul de protecie i ventilaie al mainii.

nfurarea de nalt tensiune se construiete numai din conductor profilat. Pentru aceastnfurare care are nc mare se pot folosi mai multe variante de dispunere a conductoarelor nbobini cresttur.

Izolaia crestturii (a conductorului fade mas) este constituitde nsi izolaia bobinei,care are o grosime de 1,5-2 mm unilateral; acest lucru i ofer bobinei o rigiditate mecanicsuficient din care cauz nfurarea de nalt tensiune se mai numete i cu secii rigide sauprefabricate.

- Numrul de crestturi ale statorului :

gpmz = 21 crestturi

n care g este numrul de crestturi pe pol i pe fazg=3.Condiiile de simetrie ce trebuie ndeplinite de nfurrile trifazate indiferent de valoarea lui

g sunt urmtoarele :

amz

1 numr par.

- pentru ca tensiunile electromotoare induse pe faz s fie egale i defazate cu

m2 trebuie ca :

tmz

1 numr ntreg, unde t este cele mai mare divizor comun al numrului de

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

6/15

perechi de poli p i al numrului de crestturi z1 t= c.m.m.d.c (90;5)= 5- Pasul dentar al statorului :

9095

11

=

= z

Dt ,:

t1 se ncadreazn limitele admise.- Pasul nfurprii :

=

pzy

21

1(pas scurtat).

Factorul de nfurare kw se determindefinitiv pentru pasul y1 al nfurrii.

92,0=kw

y

yBy

1=

gmy = reprezintpasul diametral al nfurrii

Elementele nfurrii statorului (indusului).A.Numrul de spire pe faz

=

kfkUk

wwB

INE

14spire n care valoarea preliminar a fluxului magnetic maxim

este :

Bl ii =

B.Numrul de conductoare efective, dintr-o cresttur:

z

wamnc

1

2 =

a) determinarea definitiva numrului real de spire pe faz:

amnz

w c

=

21 spire

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

7/15

b) verificarea pturii de curent :

taIn

A Nc

1

=

Valoarea pturii de curent obinutcu ajutorul relaiei de mai sus trebuie sfie apropiatdecea obinutdin figur; ca limite orintative, se poate considera relaia :

AcurbeAcurbe 05,197,0

cmA8,42644097,0 =

cmA46244005,1 =

cmAcmAAcmA 46227,4378,426 =

A se ncadreazn limitele impuse.

c) verificarea valorii maxime a induciei n ntrefier (n axa polului) la sarcina nominal.

lB

ii

=

n care fluxul maxim la sarcin nominal ( = N ), numit i fluxul nominal (pentru

UkE INE=1 ) este :

kwfKUk

wB

INE

=

14

Fluxul nominal, dar la funcionarea n gol (pentru UIN) este :

kEN

ON

=

Valoarea lui B , este obinut cu relaia de mai sus ce trebuie s fie apropiat de ceaadoptatdin figura 5.3.

Ca limite orientative, se poate considera relaia :

BBB curbecurbe 02,198,0

8232,084,098,0 =

8568,084,002,1 =

8568,083999,08232,0

Fluxul undei fundamentale pentru tensiune nominal (mrimile considerate sinusoidale)este:

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

8/15

kwfU

w

IN

IN ****12

=

Tipul nfurrii i dimensiunile crestturii.A Seciunea conductorului efectiv de forma cruia depinde n principal tipul nfurrii, sedetermincu relaia :

JaI

S N

cu

11

=

n care mmAJ25,61 =

mmAJ25,75,51 = pentru VU 1000

B Se alege forma conductorului profilat (dreptungiular) izolat : clasa de izolaie F.

Tipul constructiv al nfurrii din bare ( 5=nc ).Forma crestturii deschis.

C Dimensiunile conductorului i ale crestturii se determin n funcie de numrul deconductoare de cresttur nc stabilit i innd cont de urmtoarele limite ale rapoartelorconstructive :

5,04,01

==tbc ; 15,01,01 ==

hc ; 65,22 == bhc

c

mmtbc 5,162,13335,04,01 ===

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

9/15

Fig. 3

Limea (orintativ) a conductorului:

n

bbb

turaimeacrestarcomdpelat

izc

cu

=

unde biz - grosimile totale ale izolaiilor jocului, istmului i penei pe lime3,4=biz

Din STAS 2873 68 se alege

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

10/15

bbb izcuc ntnrcondpela +=

hhh izcuc icrestaturialtnrcondpein += .1

D Verificri necesare :a) Verificarea ncadrrii n limitele, a induciei n jurul statorului

hIkB JJ FcFc'

1

1

2 =

n care

hDD

hh cc

JJ

==

211'

95,0=kFc (coeficient de mpachetare), pentru tabla de 0,5 mm grosime, laminat la rece cucristale neorientate i izolatcu peliculfinde lac.

b) Inducia aparentmaximn dinte (la baza acestuia).

bIkBIt

BdFcFc

d

max1

11'

max1

=

unde limea maxima dintelui este :

btb cd = 1min1

c) Valoarea exact a densitii de curent ( dup definitivarea dimensiunilor conductorului icrestturii)

SaI

Jcu

N

11

=

d) Se calculeazrapoartele definitive :

tbc

1

1=

hc1

1=

bhc

c

1

1

2=

5 CALCULUL LIMII NTREFIERULUI

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

11/15

La maina sincron, mrimea ntrefierului se determin astfel nct s aib o anumit

reactan sincron longitudinal xd ; de valoarea acesteia depinde stabilitatea static a mainii;capacitatea de suprasarcin, curentul de scurtcircuit n regim permanent i dimensiunilenfurrii de excitaie.

n cazul n care este mai mare, reactana sincroneste mai mici deci Mmax i Ik sunt

mari.De obicei pentru mainile normale cu poli apareni :

..6,11 ruxd =

..3,1 ruxd =

Limea ntrefierului :

( ) Bxxk

A

d

=

1

'

4

1036,0

n care ..15,008,0 rux = - reactana de scpri pe fazcare se estimeaziniial n limitele demai sus.

..12,0 rux =

k' - coeficient ce ine seama de creterea tensiunii magnetice a ntrefierului datorit existenei

ntrefierului parazitar de mbinare dintre polii i jugul rotor.

1,105,1' =k pentru jugul rotorului din hotel.

6. DIMENSIONAREA CIRCUITULUI MAGMETIC

Dimensionarea rotoruluia) Dimensiunile piesei polare- Diametrul exterior al rotorului

28=DDI

- Limea piesei polare

= db pp

unde 74,0=dp s-a impus mai sus.n cazurile practice este suficient sse adopte

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

12/15

5,25,1/ = M

2/ = M

implicca :

== 2M

rezultnd raza de forma polului :

( )

b

DD

R

p

M

p

2

82

+

=

- nlimea piesei polare

+=

2

2

2' bRRhh

ppppp

n care cmhp 26,0'

= ; cmhp 5,1'= valoarea impusdin condiiile mecanice.

Dimensiunile polului- limea polului :

BIkb

mmF

m

=

n care coeficientul de scpri se determincu relaia :

2

351

+= k

unde 7=k pentru 3=hp - lungimea polului :

cmIIm 2+=

Inducia n miezul polului TBm 6,1= ; TBm 6,15,1 = ; 97,0=kFcm pentru tole de tablde1 2 mm grosime din care se vor face polii, reprezintcoeficientul de mpachetare a polului.

- nlimea polului :

bh mm = 15,105,1

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

13/15

Valoarea definitiv a nlimii polului hm se determin pe cale grafic, la scar, dupdimensionarea nfurrii de excitaie (ansamblul general seciunea transversal).- nlimea jugului rotorului

BIh

JFJ

cm 2

2 2

=

unde :

cmII mJ 20102 +=

4,12,12 =BJ dacjugul este din oel turnat sau mpachetat din tole de oel

TBJ 4,12 = - diametrul interior al rotorului

hhhDD jmpir 22 +++=

Din motive mecanice se ia pentru cuplul nominal, din STAS 3432/1-74.

nP

M N

N

1

956 =

n funcie de aceasta se determindiametrul maxim al arborelui care este cu 20 30 % maimare i care este chiar Dir

7. CALCULUL NFURRII DE EXCITAIE

Calculul nfurrii de excitaie se face similar ca la maina de c.c. cu excitaie separat.Spre deosebire de maina de c.c. ns, la maina sincronnormal nfurarea de excitaie, carese aflpe rotor, este solicitati la aciunea forei centrifuge. De aceea construcia nfurrii deexcitaie trebuie sfie destul de rigidca snu existdeformaii n funcionare sau snu aparfenomenul de mcinare al izolaiei, datorit vibraiilor posibile n exploatare i deci pericolulstrpungerii mai ales fade mas.

Seciunea conductorului nfurrii de excitaie este datde relaia :

U

IpFeNpS

e

emed

vce

= 1,1

n care pv este rezistivitatea materialului pentru conductorul de excitaie, n mmm/

2

, la

temperatura V( C0

).

Pentru clasa de izolaie F i V=140 C (pentru a se lucra acoperitor).

pp20140

48,1

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

14/15

Ue - tensiunea de excitaie :

VUU eNe 8024== pentru bobine din bare ndoite pe muchie.

VUe 50=

1,1 reprezint un factor de acoperire al diferitelor erori ce s-ar putea strecura n calculul luiFeN (peste majorarea datmai sus).Ie med lungimea medie a spirei de excitaie, n (m).

( bbbII izmmemed 1,0222'

+++=

b limea bobinei care se poate estima astfel :

( ) ==2

1,1,1 bbb mp

Conform STAS 2873-78 b=36 mm: a=1,06 mm; deoarece n cadrul acestor limite se iaconductor ntre (36-45) m.

cmiz 3,025,0 = - grosimea izolaiei fade pol;

pII mm += 2'

Din STAS 2873-78 lum conductor 1,06 x 36 39,7 mm.R raza de ndoire pe muchie care se ia constructiv, nscare, din motive tehnologice (pentru a

nu se ngroa muchiile) trebuie sndeplineasccondiiile :

ab

R2

05,0

izmb

R += 2

Curentul de excitaie :

Ie = Sce Je

Unde : Je = (2,5 4) mmA2

Numrul de spire pe un pol al nfurrii de excitaie :

IF

We

eN

e 2=

Valoarea exacta curentului de excitaie la sarcinnominal:

WF

Ie

eN

eN 2=

8/9/2019 Proiect Generator Sincron

15/15

Curentul excitaiei la funcionarea n gol :

WU

Ie

MON

20=

Tensiunea de excitaie :

IRU eNeve =

unde

S

IpWpR

ce

emede

ev

=2

Tensiunea nominalde excitaie :

UUU peeeN +=

Puterea de excitaie nominal:

yUP eneNeN =

Tensiunea de excitaie la funcionarea n gol :

UUU peeOeON +=

Re va - reprezintrezistena de excitaie la C50o