Хуторецкий Г.М. Проектирование турбогенераторов

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 13-14. Расчет первой критической частоты вращения (k = 1)

"/•

мм

550

650

850

980

1050

1520

мм

335

170

200

510

525

1335

i = 2-4410

1i-

кг мм

1,86

2,60

4,45

5,92

6,79

14,9

13,57

•V

мм'

4,49

8,76

25,6

38,3

51,5

200

мм

335

505

705

1215

1740

3075

4410

Xj=k

0,0380

0,0572

0,080

0,1377

0,1973

0,3486

0,5

Ф,

0,00036

0,00128

0.00337

0,0174

0,0453

0,221

0,5

Д,-=ф,.

.--1

0,00036

0,00092

0,00209

0,01403

0 0279

0,1757

0,279

2-0,5

A ;Qi

0,00067

0,00239

0,0093

0,083

0,189

2,618

3,786

2-6,688

bi.'Ji-

10—'-

мм — '

0,080

0,105

0,0816

0,366

0,542

0,878

1.395

2-3,448-10-

Нажимное кольцо, пальцы и стяжные ребра статора. На

основании чертежа общего вида и полученных размеров вы-

черчивается в масштабе нажимное кольцо и палец (рис. 13-5).

Сечение плиты разбиваем на три прямоугольника (1, 2 и 3).

Отверстиями под ребра пренебрегаем. По рисунку определя-

ются размеры, необходимые для расчета:

Ъ0

мм;

Рис.

13-5 Нажимная плита статора турбогенера-

тора ТВВ-320 0=2)

250

Таблица 13-15. Расчет нажимного кольца, пальцев и стяжных ребер

статора

Обозначение

Dp,

ММ

DA,

DJJ, мм

X [, мм

лг

, мм

дг

, мм

У\, мм

у'

мм

> мм

F],

мм

Fa, мм

2/+, мм

дг

, мм

ММ

I/],

ММ

мм

1/3. ММ

, мм* •

<*1

с,

.МПа

/И,,

Н-мм

мм

, МПа

Источник

§ 12-8

§ 12-6

(12-27)

§ 12-8

(12-28)

(12-29)

§ 12-8

Действи я

2730 + 66

1660+

2-220+

2160+ 200

100+ 100

270 + 75

270/2

50/2

260—25

260—50 + 21

50-200

50-150

42-270

(1 +

0,75+

1,13)-10*

(200-1 + 345-0,75+ 135-1,13)72,88

(25-1 + 235-0,75+ 231-1,13)/2,88

25—160

235—160

231 — 160

(200 •

+ 150 •

+ 270 • 42

) X

Х^+ (135М + 75

-0,75+ 71

1,13)•10

1660/2730

2796/2730

^[(1—0,608

)-1,024—1 (1—0,608

)]

8 о

Принимаем

1,2

•

[0,0505

•

2730

—0,5

• 535

920X

Х(2796—1660—220)]

2160+ 2-212

9,38-(260—160)

2584

2я-2,87 2160

9,38-160

2584

2я-2,87 2360

1660/2160

£[(1—

0.768

)—

-(1—

0.768

)]

8 3

Значение

2796

2160

2360

200

345

135

235

231

10*

0,75-10*

1,13-10*

2,88-10* •

212

160

— 135

2,87-10*

0,608

1,024

0,0505-

1,2

9,38-108-

2584

0,768

0,0179

Продолжение таблицы 13-15

Обозначение

, Н • ММ

S, ММ

/, мм

а„,

МПа

Н ,

аг

•d, мм

С7

МПа

Источник

(12-30)

§ 12-6

(12-31J

(12-32)

Табл. 13-8

§ 12-6

(12-33)

Действия

1,2[0,0179-2160

—0,5Х

X 535 920 (2160—1660—220)

Принимаем

» г = Zi

6-1,26-10

/(84-20-45

)

1,2-3,15-10

Принимаем

Принимаем равным Z

4-3,78-

10«/(л-50

-28)

Значение

1,26-10

222

3,78-10» .

3,15 1

28 ' '

мм;

260

мм; Л,'=

200

мм; /г

'=150 мм;

/i,'

= 270 мм;

А"=

100 мм;

Допустимые напряжения по § 12-6 для кольца и пальца

[а]= (0,94-0,98) o

, где a

— по табл. 12-1.

Для кольца

[сг

ч h

] = (0,9-i-0,98)-160 = 1444-157 МПа;

для пальцев

[а„] = (0,94-0,98)-300 = 2704-294 МПа.

Оба расчетных напряжения а

и а

меньше допустимых.

Материал пальцев и нажимного кольца

—

немагнитная

сталь.

Для ребер [ар] = 0,6, a

= 0,6-420 =

252

МПа.

Расчетное напряжение а

меньше допустимого. Материал

ребер — сталь.

Вибрации сердечника статора. Число периодов деформации

сердечника

= 2

Средний диаметр спинки статора D

o = 2415 мм (см. табл

13-2).

Отношение массы собранного сердечника к массе спинки

1-G

_ ,

;

26 210 + 9634

1,436.

82 100

Собственная частота колебаний сердечника по (12-346)

315-К

/с = 31

5£с

lie

5 13-10*

436-1,272

= 31

2415

547

Гц.

252

Здесь

Под корнем значение Е

умножено на 1,5, так как в спинке

сталь ориентирована поперек проката и ее модуль упругости

больше в 1,5 раза (см. § 12-7).

Динамический коэффициент

Л,

- = ! =

1,034.

l-(2f„//

)

—

(100/547)

Амплитуда вибраций по (12-35а)

зоо в\ / р

а0

у ;,д,

300 0,913* Yj415_y 5340 1660 .

V 315 У 4520

Ц Ч.

(42—1)2 1,5 13 10*

Амплитуда вибраций сердечника статора получилась незна-

чительной, поэтому эластичная подвеска не предусматрива

«тся.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Хуторецкий Г. М. Проектирование и расчет современныч двухполюсных

турбогенераторов Л ЛПИ, 1962

2 Турбогенераторы Расчет и конструкция/Под ред Н П Иванова и

Р \ Лютера Л Энергия, 1967

3 Домбровский В В., Хуторецкий Г. М. Основы проектирования элек-

трических машин переменного тока Л Энергия, 1974

4 Алексеев А Е, Костенко М П Турбогенераторы Л, М ГЭИ, 1961

5 Вольдек А И Электрические машины Л Энергия, 1978

6 Готтер Г Нагревание и охлаждение эчектрических машин Пер с нем.

Пот ред В В Мальцева М — Л Госэнергоиздат, 1961

7 Филиппов И Ф. Основы теплообмена в электрических машинах Л

Энергия, 1974

8 Дроздова Л. А, Хуторецкий Г М. Технические показатели двух- и че-

тырехпочюспых турбогенераторов большой мощности//Сб «Электросила» Л :

Энергия 1973 №29 С 47—50.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ПЕРВАЯ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТУРБОГЕ-

НЕРАТОРОВ а

1-1. Задание на проектирование —

1-2. Системы охлаждения . 9

1-3. Коэффициент мощности 11

1-4. Шкала напряжений . . 13-

1-5. Частота вращения и частота сети 14-

1-6. Отношение короткого замыкания 15

1-7. Коэффициент полезного действия 17

1-8. Сверхпереходное и переходное индуктивные сопротивления 18

1-9. Анормальные режимы 19

1-10. Порядок проектирования 20

ГЛАВА ВТОРАЯ. КОНСТРУКЦИЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРА 21

2-1.

Общая компоновка —

2-2.

Конструкция статора 24

2-3 Конструкция ротора ... 38

2-4. Системы обеспечения . . 46

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТУРБОГЕНЕРАТОРА . . 49

3-1.

Машинная постоянная —

3-2. Диаметры расточки статора и бочки ротора 52

3-3.

Отношение активной длины к диаметру 55

3-4. Критические частоты вращения 56

3-5.

Потери в торцевой зоне турбогенератора 58

3-6. Зазор . . —

3-7. Маховой момент 59

3-8.

Общая масса турбогенератора и удельный расход материалов 60

3-9. Охлаждающая среда . 61

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НАГРУЗКИ 64

4-1.

Общие замечания —

4-2.

Линейная нагрузка статора . . 65

4-3.

Индуктивное сопротивление рассеяния статора 66

4-4.

Плотность тока в обмотке статора .68

4-5.

Плотность тока в обмотке ротора 70

4-6.

Индукция в зазоре .71

4-7.

Индукция в теле ротора и в сердечнике статора 72

4-8.

Пример определения основных размеров и электромагнитных

нагрузок 74

254

ГЛАВА ПЯТАЯ. ОБМОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ СТАТОРА 76

5-1.

Общие замечания —

5-2. Число параллельных ветвей —

5-3.

Объем тока в пазу статора . : 78

5-4. Число лазов статора 79

5-5.

Относительный шаг и обмоточный коэффициент 80

5-6. Магнитный поток 84

5-7. Ширина паза статора и сечение стержня —

5-8. Коэффициент вытеснения тока 89

5-9. Высота элементарного проводника 91

5-10. Высота паза статора 93

5-11.

Электротехническая сталь 94

5-12. Размеры сердечника статора 95

5-13.

Длина витка обмотки статора и сопротивление 98

5-14. Пример выбора обмоточных данных статора —

ГЛАВА ШЕСТАЯ. ОБМОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ РОТОРА 105

6-1.

Общие замечания —

6-2. Материал ротора и бандажей 106

6-3.

М. д. с. ротора 107

6-4. Конфигурация зубцового слоя из условия прочности .... 108

6-5.

Число пазов и отношение их к числу пазовых делений . . .113

6-6. Размеры паза ротора 119

6-7. Сечение вентиляционного канала в полом проводнике . . .122

6-8. Трапецеидальные пазы ротора 123

6-9. Длина бочки ротора 124

6-10. Средняя длина витка обмотки ротора и сопротивление . . . 125

6-11.

Пример выбора обмоточных данных ротора . . . , . .126

ГЛАВА СЕДЬМАЯ. РАСХОД ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ 130

7-1.

Общие замечания —

7-2. Турбогенераторы с косвенным охлаждением —

7-3.

Турбогенераторы с непосредственным охлаждением 131

ГЛАВА ВОСЬМАЯ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ —

8-1.

Общие замечания . —

8-2. Магнитная цепь 132

8-3.

Расчет характеристики холостого хода 13"

8-4. Ток ротора при нагрузке (диаграмма Потье) 146

8-5 О. к. з. и статическая перегружаемость . .148

8-6. Регулировочная характеристика —

8-7. Весовые характеристики . 149

8-8. Пример электромагнитного расчета —

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. РАСЧЕТ ИНДУКТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПО-

СТОЯННЫХ ВРЕМЕНИ 154

9-1.

Общие замечания —

9-2. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора . . 156

9-3.

Индуктивное сопротивление Потье 157

9-4. Индуктивное сопротивление реакции якоря 158

9-5.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения . —

9-6. Индуктивные сопротивления х/, Xd", х

и х

159

9-7. Постоянные времени 160

9-8.

Токи и моменты при коротких замыканиях 161

9-9. Пример расчета параметров 162

255

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ И К. П. Д 163

10-1.

Общие замечания —

10-2 Потери холостого хода 164

10-3.

Потери короткого замыкания —

10-4.

Потери на возбуждение 166

- ' 10-5. Механические потери —

10-6.

Сумма потерь и к. п. д. при номинальной нагрузке .... 168

10-7.

Пример расчета к. п. д —

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 171

(- , 11-1. Общие замечания —

_ 11-2. Расчет нагрева отдельных частей машины методом тепловых

схем 17

П 11-3. Плотность теплового потока (удельная тепловая нагрузка) 17

В П-4. Теплопроводность 175

11-5.

Теплоотдача с поверхности 176

Г- 11-6. Тепловой расчет статора с косвенным охлаждением .... 179

, 11-7. Тепловой расчет ротора с косвенным охлаждением .... 180

11-8.

Тепловой расчет статора с непосредственным водяным охлаж-

дением обмотки 181

11-9.

Тепловой расчет ротора с непосредственным водородным ох-

лаждением 182

11-10.

Тепловой расчет ротора с непосредственным водяным охлаж-

дением 184

- '

11-11.

Пример теплового расчета 185

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 187

12-1.

Общие замечания . —

12-2.

Расчет зубца и клина ротора 188

ГГ 12-3. Расчет тела бочки ротора

191

' 12-4.

Расчет бандажного узла

193

12-5.

Критические частоты вращения ротора 202

12-6.

Расчет нажимных колец, пальцев и стяжных ребер статора . 208

12-7.

Вибрации сердечника статора 210

12-8.

Пример механического расчета 212

Г|

! ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНОГО

ТУРБОГЕНЕРАТОРА 225

13-1.

Вводные замечания —

13-2.

Определение основных размеров и электромагнитных нагрузок —

13-3.

Выбор обмоточных данных статора 227

13-4.

Выбор обмоточных данных ротора 231

13-5.

Электромагнитный расчет 235

13-6.

Расчет параметров 239

13-7.

Расчет потерь и к. п. д 241

13-8.

Тепловой расчет 243

pj 13-9. Механический расчет 244

Список литературы 253