Помощь студентам в учебе
Проектирование синхронного генератора для дизель-генератора
|
Оглавление
1.Электромагнитный расчет..................................................................................... 9
1.1 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы. ............... 9
1.1.1. Конфигурация.............................................................................................. 9
1.1.2. Главные размеры генератора. ................................................................... 9
1.1.3. Сердечник статора. ................................................................................... 13
1.1.4. Сердечник ротора...................................................................................... 14
1.1.5. Сердечник полюса и полюсный наконечник. ........................................ 14
1.2. Обмотка статора. .......................................................................................... 17
1.3. Расчет магнитной цепи................................................................................ 23
1.3.1. Воздушный зазор. ..................................................................................... 23
1.3.2. МДС для зубцов статора .......................................................................... 24
1.3.3. МДС для спинки статора.......................................................................... 24
1.3.4. МДС для полюса. ...................................................................................... 25
1.3.5. МДС для спинки ротора. .......................................................................... 27
1.3.6. Воздушный зазор в стыке полюса........................................................... 28
1.3.7. Общие параметры магнитной цепи......................................................... 28
1.5. Расчет магнитной цепи при нагрузке......................................................... 31
1. 6. Обмотка возбуждения................................................................................. 34
1.7. Параметры обмоток и постоянные времени. Сопротивления обмоток
статора при установившемся режиме. .................................................................. 37
1.7.1. Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме. ......... 37
1.7.2. Сопротивление обмотки возбуждения.................................................... 38
1.7.3. Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора...... 38
1.7.4. Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности.. 39
1.7.5. Постоянные времени обмоток. ................................................................ 40
1.8. Потери и КПД............................................................................................... 40
1.9. Характеристики машин. .............................................................................. 42
1.9.1. Отношение короткого замыкания. .......................................................... 42
1.10. Тепловой и вентиляционный расчеты. .................................................... 43
1.10.1. Тепловой расчет. ..................................................................................... 43
1.10.2. Обмотка возбуждения............................................................................. 46
1.10.3. Вентиляционный расчет......................................................................... 46
1.11. Механический расчет вала........................................................................ 47
1.11.1 Расчет вала на прогиб. ............................................................................. 486
1.11.2. Расчет вала на прочность. ...................................................................... 52
1.11.3. Выбор подшипников............................................................................... 53
2. Специальная часть............................................................................................... 54
3.Технологический процесс сборки статора ........................................................ 59
синхронного генератора. ........................................................................................ 59
3.1.Описание сборочной единицы..................................................................... 60
3.2. Анализ исходных данных............................................................................ 61
3.3. Анализ технологичности статора ............................................................... 62
3.4. Расчёт усилия запрессовки сердечника статора. ..................................... 64
3.5 Выбор технологического оборудования и оснастки ................................. 67
3.7 Расчет количества оборудования для выполнения годовой программы. 72
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение.... 76
4.1 График выполнения проекта........................................................................ 76
4.2. Смета затрат.................................................................................................. 77
4.2.1Смета затрат на подготовку проекта......................................................... 77
4.2.3 Материальные затраты на канцелярские товары.................................... 78
4.2.4 Амортизация вычислительной техники................................................... 78
4.2.5 Прочие неучтенные затраты. .................................................................... 78
4.1.6 Накладные расходы. .................................................................................. 79
4.1.7 Себестоимость проекта.............................................................................. 79
4.3 Оценка технического уровня ....................................................................... 79
5. Социальная ответственность. ............................................................................ 83
5.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов....................... 83
5.2.Производственная санитария....................................................................... 85
5.3. Микроклимат ................................................................................................ 85
5.4. Шум и вибрация. .......................................................................................... 87
5.5. Освещение..................................................................................................... 88
5.6. Пожарная безопасность............................................................................... 92
5.7. Электробезопасность. ................................................................................ 94
Заключение. ............................................................................................................. 97
Приложение А ..................................................................................................... 1010
Приложение Б...................................................................................................... 1021
Приложение В...................................................................................................... 1032
Приложение Г...................................................................................................... 10437
Приложение Д........................................................................................................ 104
ФЮРА 561.231.032 Сборочный чертеж синхронного генератора
ФЮРА 561.231.032 Специальная часть
ФЮРА 561.231.032 Паз статора
ФЮРА 561.231.032 Обмотка статора
ФЮРА 757.221.001 Статор
1.Электромагнитный расчет..................................................................................... 9
1.1 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы. ............... 9
1.1.1. Конфигурация.............................................................................................. 9
1.1.2. Главные размеры генератора. ................................................................... 9
1.1.3. Сердечник статора. ................................................................................... 13
1.1.4. Сердечник ротора...................................................................................... 14
1.1.5. Сердечник полюса и полюсный наконечник. ........................................ 14
1.2. Обмотка статора. .......................................................................................... 17
1.3. Расчет магнитной цепи................................................................................ 23
1.3.1. Воздушный зазор. ..................................................................................... 23
1.3.2. МДС для зубцов статора .......................................................................... 24
1.3.3. МДС для спинки статора.......................................................................... 24
1.3.4. МДС для полюса. ...................................................................................... 25
1.3.5. МДС для спинки ротора. .......................................................................... 27
1.3.6. Воздушный зазор в стыке полюса........................................................... 28
1.3.7. Общие параметры магнитной цепи......................................................... 28
1.5. Расчет магнитной цепи при нагрузке......................................................... 31
1. 6. Обмотка возбуждения................................................................................. 34
1.7. Параметры обмоток и постоянные времени. Сопротивления обмоток
статора при установившемся режиме. .................................................................. 37
1.7.1. Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме. ......... 37
1.7.2. Сопротивление обмотки возбуждения.................................................... 38
1.7.3. Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора...... 38
1.7.4. Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности.. 39
1.7.5. Постоянные времени обмоток. ................................................................ 40
1.8. Потери и КПД............................................................................................... 40
1.9. Характеристики машин. .............................................................................. 42
1.9.1. Отношение короткого замыкания. .......................................................... 42
1.10. Тепловой и вентиляционный расчеты. .................................................... 43
1.10.1. Тепловой расчет. ..................................................................................... 43
1.10.2. Обмотка возбуждения............................................................................. 46
1.10.3. Вентиляционный расчет......................................................................... 46
1.11. Механический расчет вала........................................................................ 47
1.11.1 Расчет вала на прогиб. ............................................................................. 486
1.11.2. Расчет вала на прочность. ...................................................................... 52
1.11.3. Выбор подшипников............................................................................... 53
2. Специальная часть............................................................................................... 54
3.Технологический процесс сборки статора ........................................................ 59
синхронного генератора. ........................................................................................ 59
3.1.Описание сборочной единицы..................................................................... 60
3.2. Анализ исходных данных............................................................................ 61
3.3. Анализ технологичности статора ............................................................... 62
3.4. Расчёт усилия запрессовки сердечника статора. ..................................... 64
3.5 Выбор технологического оборудования и оснастки ................................. 67
3.7 Расчет количества оборудования для выполнения годовой программы. 72
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение.... 76
4.1 График выполнения проекта........................................................................ 76
4.2. Смета затрат.................................................................................................. 77
4.2.1Смета затрат на подготовку проекта......................................................... 77
4.2.3 Материальные затраты на канцелярские товары.................................... 78
4.2.4 Амортизация вычислительной техники................................................... 78
4.2.5 Прочие неучтенные затраты. .................................................................... 78
4.1.6 Накладные расходы. .................................................................................. 79
4.1.7 Себестоимость проекта.............................................................................. 79
4.3 Оценка технического уровня ....................................................................... 79
5. Социальная ответственность. ............................................................................ 83
5.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов....................... 83
5.2.Производственная санитария....................................................................... 85
5.3. Микроклимат ................................................................................................ 85
5.4. Шум и вибрация. .......................................................................................... 87
5.5. Освещение..................................................................................................... 88
5.6. Пожарная безопасность............................................................................... 92
5.7. Электробезопасность. ................................................................................ 94
Заключение. ............................................................................................................. 97
Приложение А ..................................................................................................... 1010
Приложение Б...................................................................................................... 1021
Приложение В...................................................................................................... 1032
Приложение Г...................................................................................................... 10437
Приложение Д........................................................................................................ 104
ФЮРА 561.231.032 Сборочный чертеж синхронного генератора
ФЮРА 561.231.032 Специальная часть
ФЮРА 561.231.032 Паз статора
ФЮРА 561.231.032 Обмотка статора
ФЮРА 757.221.001 Статор
Автоматизация технологических процессов необходима для научнотехнического прогресса. Для этого требуется наладить выпуск электрические
машины, которые по своим показателям и характеристикам удовлетворят
требования, предъявляемые различными отраслями промышленности и
народного хозяйства.
При создании электрическая машина пройдет три этапа, это проектирование,
изготовление и испытания.
В настоящей ВΚР будут рассмотрены вопросы проектирования
синхронного явнополюсного генератора дизель-электростанции(дизельгенератор), мощностью 10кΒт. Такие электростанции находят большое
распространение в народном хозяйстве, в местах, удалённых от общей
энергосистемы (в местах для начальных разработок месторождений и
полезных ископаемых, стройплощадках и т.д.), либо в местах куда прокладка
центральных сетей нецелесообразна. Так же они применятся в аварийных
системах предприятий, больниц и других объектов, где необходимо
обеспечение постоянного электропитания. Очень большой спрос на подобные
генераторы и в частном секторе.
Проектирование электрической машины это определение размеров ее
составных частей, расчет параметров обмоток, построение и анализ рабочих и
других необходимых характеристик машины, технология сборки машины как
целое, но также технология обработки и сборки ее отдельных деталей и
сборочных узлов.
На сегодняшний день конструкторы всего мира, хоть и в условиях
кризиса, разрабатывают и внедряют новые методы проектирования,
интегрируют автоматизированные системы проектирования, сталкиваясь как с
необходимостью учета не только наилучшие показатели и параметры машины
но и её экономические показатели и технологические при производстве.
машины, которые по своим показателям и характеристикам удовлетворят
требования, предъявляемые различными отраслями промышленности и
народного хозяйства.
При создании электрическая машина пройдет три этапа, это проектирование,
изготовление и испытания.
В настоящей ВΚР будут рассмотрены вопросы проектирования
синхронного явнополюсного генератора дизель-электростанции(дизельгенератор), мощностью 10кΒт. Такие электростанции находят большое
распространение в народном хозяйстве, в местах, удалённых от общей
энергосистемы (в местах для начальных разработок месторождений и
полезных ископаемых, стройплощадках и т.д.), либо в местах куда прокладка
центральных сетей нецелесообразна. Так же они применятся в аварийных
системах предприятий, больниц и других объектов, где необходимо
обеспечение постоянного электропитания. Очень большой спрос на подобные
генераторы и в частном секторе.
Проектирование электрической машины это определение размеров ее
составных частей, расчет параметров обмоток, построение и анализ рабочих и
других необходимых характеристик машины, технология сборки машины как
целое, но также технология обработки и сборки ее отдельных деталей и
сборочных узлов.
На сегодняшний день конструкторы всего мира, хоть и в условиях
кризиса, разрабатывают и внедряют новые методы проектирования,
интегрируют автоматизированные системы проектирования, сталкиваясь как с
необходимостью учета не только наилучшие показатели и параметры машины
но и её экономические показатели и технологические при производстве.
В данной работе был спроектирован явнополюсный синхронный
генератор с электромагнитным возбуждением. Синхронный генератора ГС-10
был выбран в качестве базовой модели.
Из электромагнитного расчёта определена полная масса генератора Мσ=82кг,
коэффициент полезного действия составляет Ƞ=87,2%. Электрическая машина
имеет со следующими установочно-присоединительными размерами:
высота оси вращения h=160мм;
длина выступающей части вала l1=80мм;
диаметр конца вала d1=38мм;
расстояние между осями монтажных отверстий в лапе l10=254мм
расстояние между осями монтажных отверстий между лапами
b10=254мм;
диаметр монтажного отверстия в лапе d10=15мм;
расстояние между осью монтажного отверстия в лапе станины и
уступом на валу куда будет упираться муфта l31=108мм.
Из данных теплового расчёта видно, что среднее превышение температуры
обмотки статора над температурой окружающей среды составляет ∆Ɵ1=55oС,
это приемлемо, так как класс изоляции F (155оС).
Наружный вентилятор обеспечивает расход воздуха Q’в=0.029м3/мин, Эта
величина, полученная в вентиляционном расчете выше необходимого для
охлаждения машины расхода воздуха Qв=0.114м3/мин. Следовательно, условие
выполняется.
В механическом расчёте вала напряжение изгиба на наиболее нагруженном
сечении σпрА=2.122·105Па меньше предела текучести для стали 45 σ=36·107Па,
напряжение на наиболее нагруженное сечение полюса σп=6,7·105Па меньше
допустимого для электротехнической стали σнст=27,5·107Па. Условие
прочности выполняется. При диаметре шейки вала d2=45мм выбран
подшипники лёгкой серии 309.98
В специальной части приведен расчет магнитных полей синхронного
генератора при помощи программы ELCUT на основе данных аналитического
метода проектирования, в соответствии с произведенными расчетами. При
раскладке получили силовые линии магнитного поля и направление векторов,
которые подтверждают правильность схемы обмотки статора. Анализируя
полученное распределение магнитного потока и индукцию в элементах
магнитной системы сделали вывод, что более нагруженным оказался участок
зубцовой зоны, в частности в коронке зубцов. Заметно действие реакции
якоря из общей картины магнитного поля.
В технологической части разработан технологический процесс
изготовления статора. Составлен и проанализирован маршрут технологии
сборки статора синхронного генератора, для нормы выпуска N=2700 шт./год
рассчитано необходимое количество оборудования. Для запрессовки статора в
корпус выбран гидравлический пресс ПБ6330, усилием 1000кН при
рассчитанном усилии Р=403кН.
В разделе «Социальная ответственность» приведен список вредных и
опасных факторов, с которыми столкнется работник в процессе сборки
статора. Освещены вопросы пожарной безопасности, техники безопасности на
производстве и производственной санитарии. Проведён расчёт освещения
светильниками ПВЛ с мощностью лампы 2х40Вт для участка сборки статора.
В итоге спроектированный синхронный генератор удовлетворяет
требованиям, определённым заданием проекта.
генератор с электромагнитным возбуждением. Синхронный генератора ГС-10
был выбран в качестве базовой модели.
Из электромагнитного расчёта определена полная масса генератора Мσ=82кг,
коэффициент полезного действия составляет Ƞ=87,2%. Электрическая машина
имеет со следующими установочно-присоединительными размерами:
высота оси вращения h=160мм;
длина выступающей части вала l1=80мм;
диаметр конца вала d1=38мм;
расстояние между осями монтажных отверстий в лапе l10=254мм
расстояние между осями монтажных отверстий между лапами
b10=254мм;
диаметр монтажного отверстия в лапе d10=15мм;
расстояние между осью монтажного отверстия в лапе станины и
уступом на валу куда будет упираться муфта l31=108мм.
Из данных теплового расчёта видно, что среднее превышение температуры
обмотки статора над температурой окружающей среды составляет ∆Ɵ1=55oС,
это приемлемо, так как класс изоляции F (155оС).
Наружный вентилятор обеспечивает расход воздуха Q’в=0.029м3/мин, Эта
величина, полученная в вентиляционном расчете выше необходимого для
охлаждения машины расхода воздуха Qв=0.114м3/мин. Следовательно, условие
выполняется.
В механическом расчёте вала напряжение изгиба на наиболее нагруженном
сечении σпрА=2.122·105Па меньше предела текучести для стали 45 σ=36·107Па,
напряжение на наиболее нагруженное сечение полюса σп=6,7·105Па меньше
допустимого для электротехнической стали σнст=27,5·107Па. Условие
прочности выполняется. При диаметре шейки вала d2=45мм выбран
подшипники лёгкой серии 309.98
В специальной части приведен расчет магнитных полей синхронного
генератора при помощи программы ELCUT на основе данных аналитического
метода проектирования, в соответствии с произведенными расчетами. При
раскладке получили силовые линии магнитного поля и направление векторов,
которые подтверждают правильность схемы обмотки статора. Анализируя
полученное распределение магнитного потока и индукцию в элементах
магнитной системы сделали вывод, что более нагруженным оказался участок
зубцовой зоны, в частности в коронке зубцов. Заметно действие реакции
якоря из общей картины магнитного поля.
В технологической части разработан технологический процесс
изготовления статора. Составлен и проанализирован маршрут технологии
сборки статора синхронного генератора, для нормы выпуска N=2700 шт./год
рассчитано необходимое количество оборудования. Для запрессовки статора в
корпус выбран гидравлический пресс ПБ6330, усилием 1000кН при
рассчитанном усилии Р=403кН.
В разделе «Социальная ответственность» приведен список вредных и
опасных факторов, с которыми столкнется работник в процессе сборки
статора. Освещены вопросы пожарной безопасности, техники безопасности на
производстве и производственной санитарии. Проведён расчёт освещения
светильниками ПВЛ с мощностью лампы 2х40Вт для участка сборки статора.
В итоге спроектированный синхронный генератор удовлетворяет
требованиям, определённым заданием проекта.