АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 9
2. ОБЗОР МАЛЫХ РЕК 11
3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРА 16
3.1 Выбор основных размеров 16
3.2 Зубцовая зона статора 18
3.3 Размеры провода 19
3.4 Обмотка статора 19
3.5 Пазы статора 20
3.6 Воздушный зазор и полюсы ротора 25
3.7 Расчет магнитной цепи 26
3.8 Параметры обмотки статора для установившегося режима 30
3.9 МДС обмотки возбуждения при нагрузке 33
3.10 Масса активных материалов 36
3.11 Потери и КПД 36
3.12 Характеристики генератора 38
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 42
4.1 Превышение температуры обмотки статора 42
5 ОСНОВАНИЯ ВЫБОРА ИЗОЛЯЦИИ КЛАССА F 44
6 ВЫБОР МАГНИТА 45
7 МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОГРАММЕ ANSYS MAXWELL 47
7.1 Общие сведения об Ansoft 47
7.2 Обзор пакета Ansoft Maxwell 47
7.3 Программные модули Ansys Maxwell 48
7.4 Моделирование в программе Maxwell 49
8. КОНСТРУИРОВАНИЕ В SOLIDWORKS 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
На протяжении всей истории люди не раз пользовались энергией природы для своих удобств. Еще Древние Греки использовали проточную воду рек для передачи движения огромным колесам, которые в свою очередь, вращали валы точильных станков для производства муки. Уже к 18-му веку, тысячи городов по всему миру располагались рядом с гидроэлектростанциями.
Важнейшие проблемы проектирования и строительства гидроэнергетических объектов и гидроузлов комплексного народного народнохозяйственного значения были впервые поставлены в нашей стране и успешно решены в процессе разработки и реализации ленинского плана ГОЭЛРО[1].
Интенсивный рост водопотребления начался с середины 20 века. Если за первую половину века суммарное водопотребление в мире увеличилось на 700 км3 в год, то за 25 лет с 1950 по 1975 г. - 1900 км3/год. Эти показатели для СССР составляют соответственно 61 и 186 км3/год[1].
В настоящее время, направление получения энергии из водных ресурсов должно принимать новые пути развития, одним из таких является разработка малогабаритных машин, которые можно легко доставить до нужного пункта, быстро установить, выполнять необходимый ремонт без особых проблем. [7]
Целью, данной выпускной квалификационной работы является, показать, что у малогабаритных машин есть все шансы на существование и применение, на примере водопогружного гидрогенератора 10кВт.
Во введении показана актуальность, цель исследования, методики проведения расчетов, теоритическая и практическая значимость работы. Первая глава посвящена постановке задачи. Во второй главе рассмотрен обзор малых рек. В третей главе выполнен электромагнитный расчет по методике Копылова [2]. В четвертой главе произведен тепловой расчет. Пятая глава посвящена выбору изоляции. В шестой главе выполнен выбор постоянного магнита с помощью МКЭ.
В седьмой главе проведена проверка в программе Maxwell. Восьмая глава рассматривает конструирование в программе SolidWorks. В заключении подводятся итоги, подводятся окончательные выводы по рассматриваемой теме.
В процессе дипломного проектирования по заданным параметрам был разработан синхронный генератор с постоянными магнитами номинальной мощностью 10 кВт.
В ходе работы была определена геометрия машины, затем была определена магнитная цепь. После проведена оценка теплового состояния. Далее проведенное моделирование в программе Maxwell помогло убедиться в актуальности произведенных расчетов.
В результате расчета спроектированный генератор имеет коэффициент полезного действия 84 %, массу активных материалов 25,339 кг, а также
генератор вырабатывает электромагнитную мощность 10 кВт при номинальной частоте вращения 300 об/мин, что в полной степени подтверждают расчёты.
При разработке выпускной квалификационной работы были использованы следующие программные средства: Компас-34, AutoCad, MathCad, Microsoft Office, Solid Works, Maxwell.
