calculul unui generator sincronindrumar proiectare generator sincron

Upload: licente-navale

Post on 02-Jun-2018

352 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    1/41

    Cap. 3. Proiectarea generatorului sincron

    Sunt cunoscute calitile deosebite ale mainii sincrone, att ca generator , ct i ca motor.Ca generator, maina sincrona se folosete, practic in excluzivitate, n procesul de

    producere a curentului electric alternativ.

    Ca motor, maina sincrona prezint o importan cu totul aparte, att prin funcionarea sala turaie constant, ct mai ales datorit posibilitii de a ac iona asupra cuplului motor prin treielemente:tensiune, frecven si excitaie. Aceastaface ca folosirea motorului sincron s cuprinddomenii din ce n ce mai largi, n special odata cu apariia posibilitailor de reglare a tensiunii ifrecvenei prin circuite cu semiconductoare.

    Din aceste motive, mainile sincrone s-au dezvoltat i au evoluat continuu att spre formeconstructive specifice ca: turbogeneratoare,hidrocentrale, motoare sincrone speciale etc., ct ispre forme generale noicum este rotorul in varianta combinat, inventie dr. Ing. Ion Cioc, carembina avantajele functionale ale mainii sincrone cu poli apareni cu avantajele economice alemainii sincrone cu poli inecai.

    Mainile sincrone prezint o larg varietate constructiv.

    Astfel, n funcie de forma costructiva rotorului se disting:- maini cu poli apareni;- maini cu poli necai;- maini cu rotorul n varianta combinat.n funcie de modul cum sunt amplsate cele doua armturi (indusul i inductorul) se

    disting :- maini n construcie normal, cu statorul indus i rotorul inductor (cu nfsurarea de

    excitaie) ;- maini n construcie invers, cu statorul inductor (similar ca la mainile de curent

    continuu, ns far poli auxiliari) i rotorul indus (cu nfaurarea trifazat legat lainele colectoare).

    Cea mai raspndit form este construcia normalcu statorul ca indus construit identicca la maina asincron i rotorul ca inductor n una din cele trei forme constructive posibile (poliapareni, necai sau varianta combinat).

    n cele ce urmeaz se va avea n vedere maina sincron trifazat n construcie normal,att pentru regimul de generator ct i pentru cel de motor.

    De asemenea , prezenta lucrare va conine numai elemente de calcul electromagnetic .Calculul i construcia mainii sincrone ca i la celelalte maini, se fac pornind de la

    anumite date care s precizeze att performanele tehnice ct i cele constructive i funcionale .Aadar, tema de proiect a unei masini sincrone cuprine urmatoarele date :

    A. Datele nominale :

    a)puterea nominal:-

    pentru generator : SN, in VAsau kVA ;- pentru motor : PN, in W sau kW;

    b) tensiunea nominalUN , in V sau KV, care este tensiunea de linie ;c) numarul de faze m: pentru trifazat m = 3 ;d) turaia sincron ni, in rot/min ;e) frecvena f1, in Hz, care :

    - pentru motor este frecvena tensiunii de alimentare ;- pentru generator este frecvena tensiunii furnizate la borne ;

    f) factorul de putere cos N,care daca nu se impune, se alege din STAS 1893-78 i anume :- cos N = 0.8 (inductiv)pentru generator ;

    -

    cos N = 0.9 (capacitiv)pentru motor ;- cos N= 0pentru compensator (generator de energie reactiv).

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    2/41

    5

    B. Datele funcionale i constructive :

    - gradul de protecie conform STAS 625-76 ;- alte condiii specifice legate de tipul constructiv, mediu i altitudinea de

    funcionare, serviciul de lucru (S1, S2, ...).La motorul sincron se mai impun i caracteristicile de pornire in asincron : MP/MN , IP/IN

    , Mi/MN necesare la dimensionare coliviei de pornire (Mi, este cuplul de intrare in sincronism, laalunecare s = 0,05).n funcie de destinaia mainii mai pot fi impuse i unele marimi eseniale :

    - raportul de scurtcircuit RSC = 1/xd , unde reactana sincron longitudinalxd = 0,8 1.7 u.r. ;

    - viteza periferic:- momentul de volant GD2 etc.

    O importana deosebita pentru datele de proiectare o au, uneori, condiiile concrete ncare este pus s funcioneze maina, cerute de destinaia acesteia, care pot fi hotrtoare nstabilirea soluiei constructive. Astfel, pentru turbogeneratoare, al caror puteri i turaii sunt mari,se are n vedere, de fiecare dat, la stabilirea definitiv a soluiei adoptate, rezolvarea, mai ntai, a

    problemelor mecanice i, apoi, ncadrarea n performanele impuse a parametrilor icaracteristicilor tehnico-economice.

    n cazul hidrocentralelor, caracterizate prin puteri mari, nsa la turaii reduse, cerute decondiiile specifice ale turbinelor folosite, probleme eseniale ce trebuiesc rezolvate, datoritadimesiunilor mari care rezult, sunt legate, n primul rnd, de posibilitaile de transport pn ladestinaie, n funcie de care se adopt cele mai indicate soluii, att pentru stator, ct i pentrurotor, soluii care trebuie s corespund, evident, i din punct de vedere mecanic i al

    performanelor tehnico-economice.O categorie aparte o constituie, n ultimul timp, generatoarele sincrone destinate traciunii

    electrice. Sub aspect funcional, care influeneaz datele, aceste masini prezinta urmatoareleparticularitati :

    -

    sarcina lor, constituit din puntea redresoare, este puternic deformant pentrumarimile sinusoidale. Se au n vedere deci pierderile suplimentare ce apar ;

    - sistemul de amortizare al acestora trebuie s fie foarte puternic, pentru caarmonicele superioare s nu patrund i n inductor ;

    - datele nominale sunt indicate, de regula, pentru doua situaii posibile nfuncionare : a) tensiunea maxim i curentul de sarcin minim corespunztoarevitezei de croaziera locomotivei ;b) tensiune minim i curent de sarcin maximcorespunzatoare condiiilor grele de funcionare ale locomotivei. Se observa deci

    c maina trebuie dimensionat pentru ambele situaii: n prima situaiepredomin solicitrile magnetice, iar n cea de a doua solicitrile electrice.Alte aspecte care pot influenta datele de proiectare ale mainii sunt legate de timpul i

    forma constructiva, condiiile de mediu, altitudine, sisteme de ventilaie etc. n lucrare se au nvedere mainile cu condiii normale indicate de STAS 1893-78, n construcie protejat (tip IP23) i cu autoventilaie (ventilator propriu); pentru alte condiii sunt prevzute, la fiecare

    paragraf, observaii corespunztoare.

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    3/41

    6

    Cap. 4. CALCULUL ELECTROMAGNETIC AL GENERATORULUI SINCRON

    Urmatorul calcul are drept scop parcurgerea intregii metodologii de proiectare a masiniisincrone, n regim de generator, pe un exemplu concret.

    Pentru o edificare ct mai concreta calculului electromagnetic, se va avea n vedere maintai maina sincron cu poli apareni, apoi n aproximativ acelai stator se vor exemplifica icelelalte variante constructive de rotoare (variant combinat i cu poli necai).

    Ca urmare, exemplul de calcul se va efectua n 3 cazuri :- cazul 1, cuprinde calculul unei maini sincrone n regim de generator cu poli

    apareni ;- cazul 2, cuprinde calculul unei maini sincrone n regim de generator cu rotorul n

    varianta combinat, care va avea aceeai laime a piesei polare i aproximativacelai stator ca n cazul 1 (recalculate nsa n funcie de solicitrileelectromagneice indicate pentru aceast variant) ;

    - cazul 3, cuprinde calculul unei maini sincrone n regim de generator cu poli

    necai, cu aproximativ acelai stator ca n cazul 1(recalculat, ca i n cazul 2, n funcie de solicitrile electromagnetice indicate) .

    Se proiecteazun GENERATOR SINCRON TRIFAZAT avnd urmtoarele date :SN = 440 kVA ; 12.8 kVAUN = 6 300 V ;120Vn1= 1 000 rot/min ; 3800 rot/minf1= 50 Hz ;m = 3 ;

    cos N= 0,8 (inductiv) ;Tipul constructiv : IMB3 STAS 3998/1-74 ;

    Tipul de constructie : IP 23 STAS 625-71 ;Construcia rotorului : cu poli apareni ;Serviciul : S1(continuu) STAS 1893-78.ntruct pentru fazele statorului nu se impune nici o condiie se alege, conexiunea stea

    (Y).

    Cazul 1. Generatorul sincron trifazat cu polii apareni4.1 Calculul principalelor marimi

    1. Curentul nominal pe faz, pentru conexiunea Y este :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    4/41

    7

    0,85

    0,91

    0,90

    0,89

    0,88

    0,87

    0,86

    0,96

    0,95

    0,94

    0,93

    0,92

    100 700500300200 1000 2000

    Pn

    12

    18

    24

    4

    P=1

    P=2i3

    Figura 1.1Randamentul al generatoarelor sincrone

    2. T.e.m. nominal pe faz:

    (2.1)n care tensiunea nominal pe fazpentru conexiunea Y este :

    3. Puterea aparent interioar nominal: OBSERVAIE. Dimensiunile principale ale mainii se vor stabili pentru valoarea

    cea mai mare a puterii interioare, urmnd ca valoarea exact a solicitrilorelectromagnetice s se determine in funcie de regimul ales.

    Ca urmare stabilirea dimensiunilor principale se va face cu putera interioaraSiN= 500 kVA.

    4. Numrul de perechi de poli :

    5. Factorul de nfasurare k, de forma a t.e.m. kB i coeficientul de acoperire ideal apasului polar i.

    - Factorul de nfurare :k= 0,92 (2.5)

    - Factorul de forma kB i coeficientul de acoperire ideala pasului polar i :

    ;i = 0,61. (2.6)

    ;

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    5/41

    8

    4.2 Calculul dimensiunilor principale

    1. Diametrul interior al statorului (orientativ) :

    n care :

    Pentru a obine dimensiuni mai mici se estimeaz= 2.Pentru SiN= 500 kVA si p = 3, rezult:

    2. Diametrul exterior al statorului, pentruprima valoare a lui D (calculat), rezult

    ,iar pentru diametrul D (conform curbelor din graficul 1.4), rezult: Valoare normalizata diametrului exterior cea mai apropiateste :

    pentru care rezulta diametrul interior D, recalculat:

    3.

    Pasul polar :

    4. Solicitrile electromagnetice A i B au valorile : ;

    ntrucat se folosete clasa de izolaie F se adopt o valoare a pturii de curent majorat cu7%. Se obin astfel : ;

    5.

    Lungimea ideala :

    unde :

    6. Verificarea coeficientului :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    6/41

    9

    adicfoarte aproape de valoarea estimat n calculul diametrului D.

    7. Geometria miezului. Pentru valorile lui lii D stabilite rezult o construcie divizatamiezului magnetic.

    Se impun orientativ

    = 9 canalele de ventilaie radial cu laimea

    = 1 cm.

    Deoarece maina este cu poli apareni se ia : Conform relaiei rezult lungimea geometric: Lungimea uniu pachet de tole, considernd ctoate pachetele sunt uniforme :

    ntruct se ncadreaz n limitele admise (46 cm) rezult cmiezul magnetic va avea= 9 canale de ventilaie cu laimea = 1 cm i + 1 = 10 pachete de tole cu lungimea

    rotunjit= 5 cm.Recalculnd, rezulturmatoarele dimensiuni ale miezului magnetic :

    -

    lungimea fierului miezului (a tuturor pachetelor): - lungimea geometric - lungimea ideal.

    care este apropiat de valoarea rezultat cu relaia (2.10).

    4.3 nfurarea i crestturile statorului1. Tipul i izolaia nfurrii

    Fiind maina de nalt tensiune, nfurarea statorului va fi cu bobine prefabricateseciirigide, de forma indicat n figura 2.1Pentru astfel de nfurari crestaturile sunt descchise (vezi si tabelul 1.4). Forma

    crestturii, modul de dispunere al conductoarelor i de izolare al bobinei n crestatur suntindicate n figura 1.3 b.

    Astfel in conformitate cu anexa 7 (fig. 7-II a si tabelul 7-I), pentru clasa de izolaie F,schema de izolaie a infaurarii este urmatoarea :

    - pe partea activ (in crestatur) : teac izolant cu grosimeea de 1,8 mmunilateral;

    - pe partea frontal : band izolant clas F de 0,15 x 20 mm, in 6 straturi suprapuse, peste care se prevede in strat cap la cap, banda de contractie pentru

    consolidare ;- izolatia intre straturi : sticlotextolit sau liatex grosime de 2 mm.

    2. Numarul de crestturi ale statorului n care s-a ales

    Considernd numrul de cai de curent n paralel a = 1, se verific condiiile de simetrie :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    7/41

    10

    unde l = cel mai mare divisor comun (Z1; p) = c.m.m.d.c. (72;3) = 3.

    3. Pasul dentar al statorului :

    se incadreaz in limitele (orientative) indicate.

    Pasul infurarii in conformitate cu relaia (1.17) rezult: adic y1= 111, ceea ce inseamn c infurarea se poate face fie cu bobine egale (nc= numr

    par ), fie cu bobine neegale (nc= numr impar) ns grupate dou cate dou, deoarece y1/2 = 5 =numar impar.

    4. Factorul de infasurare al statorului, valoarea exact rezult, din anexa 1, tabelul 1-I

    5. Numrul de spire pe faz, conform relatiei (1.23)

    6. Numrul de conductoare efective intr-o cresttur, considernd o singura cale de curent

    (a=1), conform relatiei (1.24) este :

    Se iau nc= 22 conductoare/cresttur.

    7. Verificri necesarea) Numrul real de spire pe faz:

    b) Verificarea ncadrrii n limite a pturii de curent:

    foarte apropiate de valoarea ales iniial.c) Fluxul maxim util la sarcin nominal (Npentru E1N) pe pol:

    d) Fluxul nominal la functionarea in gol (pentru U1N) :

    e) Fluxul undei fundamentale pentru tensiunea nominal:

    f) Valoarea maxim a induciei n ntrefier:

    fat de 0,8 T aleas initial din curbe, ceea ce inseamn c dimensionarile, pna in aceast etap,sunt bine fcute.

    8. Sectiunea conductorului:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    8/41

    11

    n care densitatea de curent J1= 6,25 A/mm

    2.Pentru nfurarea de nalt tensiune se alege conductor profilat, izolat cu email tereftalic

    si dou straturi de fibra de sticl (vezi tabelul 1.4).9. Dimensiunile conductorului, se stabilesc in functie de dimensiunile crestturii si de

    modul de aezare al conductoarelor in crestatur ; aceast aezare, precum i izolaiile folosite nconformitate cu anexa 7, tabelul 7-I, sunt prezentate in figura 2.2 tabelul 2.1

    Materialul, grosimea i numrul de straturi sunt indicate n tabelul 2.1 cu ajutorul caruiase calculeaz bizi hiz.

    OBSERVAIE. Dupa bobinare, infasurarea se va impregna cu lac clasa de izolaieF.

    - Laimea (orientativ) a crestaturii, avnd n vedere relaia (1.32), rezult nlimitele : ,

    unde se ia conform relaiei (1.29).

    -

    Laimea (orientativ) a conductorului, conform relaiei (1.33)

    unde grosimile totale ale izolaiilor, jocului, istmului i penei pe laime bizi pe nlime(generator) hiz se iau din tabelul 2.1.

    TABELUL 2.1Poziiile, denumirea si dimensiunile materialelor utilizate in crestatura statorului

    Poz.

    din fig.2.2

    Denumirea, grosimea i

    nr. de straturi utilizate

    Grosimea rezultant

    Pe laime(mm) Pe inlime (mm)Gen.

    1Izolaia conductorului (E2S)

    cu grosimea bilateral dinanexa 6

    1x6,45=0,45 22x0,45=9,90

    2

    Izolaia bobinei pe parteaactiva (teac izolant dinamicafoliu sau din band

    izolant special)

    2x1,8=3,60 4x1,8=7,20

    3Izolaie fund crestatur

    (grosime 0,5 mm)- 1x0,5=0,50

    4Izolaie ntre straturi

    (sticlotextolit grosime1 mm =2 bucaii)

    - 2x1=2,00

    5Izolaie sub pan

    (sticlotextolit grosime0,5 mm)

    - 1x0,5=0,50

    6Pana, sticlotextolit grosime

    4 mm)- 4,00

    7 Istmul crestaturii - 1,008 Joc 0,25 6,30

    biz= 4,30 h

    iz= 25,40

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    9/41

    12

    Din STAS 2873-78 (anexa 5) se alege conductor din CuEm (cupru electrolitic moale),izolat cu E2S :

    CuEm 6,7 x 1 PE2S = 6,48 mm2.

    1

    2

    3

    5

    6

    4

    5

    b =11c

    h

    =56

    h

    =37,

    5

    4

    1

    h

    =37,

    5

    c

    10.Dimensiunile definitive ale crestaturii (vezi tabelul 2.1 si fig. 2.2), rezult :- laimea crestturii

    b c= bcux numrul conductoarelor pe limea crestturii + biz= 6,7 x 1 + 4,3 = 11,0 mm ;

    - nalimea crestturiihc= hCux numrul conductoarelor pe limea crestturii + hj1

    Se stabilete, prin rotunjire, cresttura cu dimensiunile : Verificari necesare :a) Inducia n jugul statorului, conform relaiei

    n care nalimea jugului statorului, far canale axiale de ventilaie este:

    ntruct Bj1nu se ncadreaz n limitele impuse, trebuie modificat inlimea jugului prin

    modificarea diametrului interior. Astfel :- se impune Bj1= 1,45 T ;- se calculeaz

    - se determin diametrul interior :

    ( )

    Figura 2.2Seciune prin crasttura

    statorului mainilor sincrone de 440 kVA

    400 kW; 6,3 kV; 1000 rot/min (aezarea

    conductoarelor i izolaiilefolosite).

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    10/41

    13

    Se adopt valoarea pentru care se recalculeaz urmtoarele mrimi la valorile definitive (dac se ncadreaz n limitesolicitrile) :

    Se ia pentru lungimea idealvaloare rotunjit

    creia i corespunde B= 0,78 T pentru generator, adic n limtele date.Valoarea definitiv a raportului este

    Miezul magnetic va avea tot 9 canale radiale de 1 cm fiecare i 10 pachete de tole de cte

    4,8 cm fiecare.

    Valorile definitive pentru dimensiunile miezului magnetic al statorului vor fi deci : iar pentru pasul dentar i ptura de curent vor fi :

    adic n limitele indicate de relatia (1.26 a).

    Valoarea definitiv a inductiei n jugului statorului este :

    n care :

    b) Inducia aparent maxim n dinii statorului:

    unde :

    Dup cum se observ att Bj1 ct i se nscriu n limitele indicate.c) Valoarea exact a densitii de curent este:

    d) Valorile rapoartelor dimensiunilor constructive :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    11/41

    14

    sunt apropiate de limitele indicate de relatiile (1.29).

    4.4

    Calculul limii ntrefieruluiLaimea ntrefierului:

    unde s-au adoptat urmtoarele valori : Se stabilete valoarea rotunjit

    4.5 Dimensionarea circuitului magnetic

    Dimensionare circuitului magnetic al statorului i a ntrefierului s-au fcut odat custabilirea dimensiunilor principale i a infaurrii indusului, respectiv odat cu calculul laimiintrefierului.

    Deoarece se urmrete ca dimensiunile principale ca generator i ca motor sa fie acelaidimensionarea circuitului magnetic al rotorului se face pentru maina mai solicitat magnetic,adic pentru motor, urmnd ca determinarea solicitarilor magnetice reale pentru dimensiunilestabilite s se fac pentru fiecare main electric in parte (in cazul acesta doar pentru generator),odat cu ntocmirea tabeluluicaracteristicilor magnetice.

    4.5.1

    Dimensiunile piesei polare- Diametrul exterior al rotorului: - Limea pieseipolare: - Raza de form a polului:

    unde : i deci

    - nalimea piesei polare conform relaiei (1,45) :

    n care s-a luat, constructiv .

    4.5.2 Dimensiunile polului-

    Limeapolului:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    12/41

    15

    n care :

    - coeficientul de scpri se determin cu relaia (1.50)

    unde pentru ;- lungimea polului : ;- inducia n miezul polului. - pentru tole de tabl de 12 mm grosime din care se vor face polii.- nlimea polului.

    OBSERVAIE. Valoarea definitiv a nalimii polului hmse determin pe calegrafic, la scar, dup dimensionarea nfaurrii de excitaie.

    4.5.3

    Dimensiunile jugului rotorului- nalimea jugului rotorului:

    unde :

    - Diametrul interior al rotorului: ( )

    Din motive mecanice, STAS 3432/1-74 sa ia pentru cuplul nominal determinat cu relaia : ,diametrul captului arborelui d=120 mm. n funcie de aceasta se determin diametrul maxim alarborelui care este cu 2030% mai mare i care este chiar Dir, adica :

    pentru care se vor recalcula hj2i Bj2.4.6 Dimensionarea nfurrii de amortizare

    - Seciunea total a barelor pe pol:

    -

    Pasul crestturii nfurrii de amortizare: n care

    - Numrul de bare pe pol:

    Se adopt

    Pasul lase menine la valoarea , urmnd ca distanele de la extremitailepiesai polare s fie ceva mai mari dect ta

    /2.-

    Seciunea unei bare de amortizare:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    13/41

    16

    - Diametrul barei de amortizare, considernd barele rotunde

    Pentru o amortizare mai bun ca generator se ia valoarea da=8 mm. Pentru generatorbarele vor fi din cupru.

    Pentru da=8 mm rezult

    Se adopt, pentru istmul crestturii valorile :

    - Seciunea transversal a inelului de scurtcircuitare: Se adopt pentru inelul de scurtcircuitare, bar din cupru cu dimensiunile :

    4.7

    Parametrii nfaurrii indusuluiDupa cum s-a manionat, nfurarea statorului fiind pentru nalt tensiune, este construitadin conductor profilat, n dou straturi, cu bobine izolate (secii rigide).

    - Lungimea frontal a bobinei statorului, se determin efectund la scar construciagrafic indicat n figura 1.21. Valorile dimensiunilor constructive sunt luate din tabelul 1.8.

    Pentru construcia grafic s-au folosit deci urmatoarele valori :

    (2.49)

    Din construcia la scar, lungimea frontal lungimea totala a bobinei stator msurat pe

    vederea desfaurat din stnga figurii (vezi figura 1.21), rezult : (2.50)

    - Lungimea medie a unei jumatai de spir a nfurarii statorului : 1. Rezistena pe faz a nfurrii statorului se calculeaz cu relaia :

    n care :

    unde : - Permeana specific a scprii a scprilor n cresttur :

    n care:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    14/41

    17

    - Permeana specific a scprilor difereniale, se calculez conform indicaiilor de

    la paragraful 1.8, punctul 2, care prezint o metod precis de determinare a acestor scpri.

    Pentru nfaurare statorului rezult relaia : =0,334 (2.54)n care : unde :

    cu

    cu

    Permeana specific a scprilor prin capetele dinilor :

    Permeana specific a scprilor n prile frontale :

    ( )

    Permeana de scpri pe faz a nfurrii statorului : Reactana de scpri pe faz a nfurrii statorului :

    n care se confirm relaia :

    2.

    Reactana util (nesaturat) corespunztoare fluxului de reacie longitudinal a indusului :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    15/41

    18

    n care

    3. Reactana util (nesaturat) corespunztoare fluxului de reacie transversal a indusului :

    unde 4. Reactana sincron longitudinal : 5. Rectana sincron transversal : 6. Rectana sincron transversal : 7.

    Reactana homopolar :

    ( ) *

    +

    *

    +

    unde rezult : ( ) ( ) ( ) 4.8 Caracteristicile magnetice i solenaia de excitaie la sarcin nominal

    4.8.1 Tensiunile magnetice i tensiunea magnetomotoare la t.e.m. nominal

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    16/41

    19

    - T.m. a ntrefierului principal pe o pereche de poli :

    U1

    E

    A

    jx01I1

    1

    1

    Figura 1.2Reprezentarea fazorial a ecuaiei (1.4), pentru cazul cnd R1

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    17/41

    20

    a) Lungimea medie a liniei de cmp :

    b) Din anexa 2, avnd n vedere valorile induciilor n jug, rezult :

    pentru T.m. a jugului statorului este :

    unde - T.m. a polului pentru p pereche de poli

    a) Coeficientul de scpri al rotorului:

    n care cu

    unde :

    i in care, deoarece , pentru cmse poate folosi relaia :

    [ ( )] * +

    n care, deoarece 2p=6, rezult :

    [ ( ) ]

    b) Cele trei valori ale induciei magnetice n corpul polului sunt :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    18/41

    21

    Corespunztor induciilor de mai sus, din anexa 3 rezult intensitile cmpului magnetic: Valoarea medie a intesitaii cmpului magnetic :

    T.m. a polului : ( ) - T.m. a ntrefierului de mbinare, dintre pol i jugul rotorului pentru o pereche de

    poli :

    unde :

    , jogulu rotorului fiind din tole de tabl din oel.- T.m. a jugului rotorului pentru o pereche de poli

    a) Lungimea medie a liniei de cmp n jugul rotorului :

    n care,pentru Dir=15 cm, nlimea recalculat a jugului este :

    [ ] b) Inducia magnetic n jugul rotorului (valoarea exact) :

    pentru care din anexa 3 se gsete c) T.m. a jugului rotor este :

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    19/41

    22

    T.m.m. pentru t.e.m. nominal 4.8.2 Construcia caracteristicilor magnetice i determinarea solenaiei de

    excitaie nominal

    A. Caracteristicile magneticeSe construiesc pe baza indicaiilor din tabelul 2.2. Cu tabelul 2.2 se construiesc :a) Caracteristica magnetic la funcionarea n gol

    TABELUL 2.2

    Relaia

    u.r. 0,55 0,85 1(U1NM) (U1NG) kE(ENM) 1,23 1,3

    V 1905,2 2944,4 3464 3637 3654426

    0,74503,2

    1 2 3 4 5 6 7 8 9

    Wb 10-2 3,75 5,8 6,82 6,51 7,2 8,4 8,86 T 0,417 0,644 0,758 0,72 0,8 0,932 0,985

    A 3202 4950 5823 5531 6144

    7163

    7570

    T 0,9 1,39 1,64 1,55 1,73 2,01 2,13 T 0,77 1,19 1,40 1,33 1,48 1,72 1,82 T 0,67 1,04 1,23 1,17 1,30 1,51 1,6

    Hd max A/cm

    2 10 52 25 95 300 525

    Hd med A/cm 1,5 5 10 7,5 18 90 125

    Hd min A/cm 1,2 3 5,5 4,3 7 90 37,5

    1 2 3 4 5 6 7 8 9

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    20/41

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    21/41

    24

    A 334 594 960 759 1173 3,952 6656 A 3579 5,690 7110 6505 7865 13,271 17520

    u.r. 0,576 0,89 - 1 1,105 1,29 1,36

    u.r. 0,635 0,986 - 1,101 1,23 1,463 1,566 u.r. 0,06 0,095 - 0,101 0,125 0,174 0,23 u.r. 0,55 0,874 - 1 1,21 2,04 2,7 u.r. 0,498 0,783 - 0,883 1,028 1,423 1,67

    u.r. 0,051 0,091 - 0,116 0,18 0,6 1,023

    b) Caracteristicile magnetice pariale: ( ) () Caracteristicile magnetice sunt reprezentate n figura 2.3 a.

    B. Solenaia de excitaie la sarcin nominalSe determin cu metoda caracteristicilor magnetice din figura 2.3 a.Astfel, raportul de saturaie este:

    pentru care din figura 1.37 b (valorile cu (~), deoarece M/=2) rezult:

    Solenaia de reacie a indusului n u.r., este:

    unde din tabelul 2.2, pentru U1NG i U1NGrezult: Solenaia transversal, cu influena saturaiei magnetice este:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    22/41

    25

    0,1

    0,2

    0,3

    0,7

    0,6

    0,5

    0,4

    1

    0,9

    0,8

    1,5

    1,4

    1,3

    1,2

    1,1

    0,5 1,5 21 2,5

    E1

    E1

    F

    E1q

    M

    N

    P

    S

    D

    C

    V

    AB

    I

    00'

    N

    P P

    T

    TH

    G

    m

    Fadq

    ~

    ~

    ~

    ~

    UmR

    Umo

    Um

    UmRFeN

    Figura 2.3

    Caracteristicile magnetice ale generatorului sincron de 440 kVA; 6,3 kV; 1000 rot/min.

    pentru care din figura 2.3 a rezult: Dup determinarea direciei axei transversale (q) rezult .

    Solenaia eficient de reacie a indusului care ine cont de efectul demagnetizant alcomponentelor longitudinale i transversal:

    Din construcia grafic rezult solenaia de excitaie la sarcin nominal, n u.r. Dup majorare cu 46%, rezult:

    Solenaia de excitaie la sarcin nominal, n A este:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    23/41

    26

    Se ia pentru ambele regimuri Cdera de tensiune, n procente:

    care se ncadreaz n limitele impuse de STAS 1893-78.

    4.9 Calculul nfurrii de excitaie- Seciunea conductorului nfurrii de excitaie, considernd c toate bobinele

    sunt n serie, este:

    unde:

    Pentru determinarea lungimii medii a spiralei, considernd forma bobinei ca n figura1.43 c, se stabilesc:

    n cadrul acestor limite ale limii conductorului (bobinei), considernd bobina din

    conductor (bar) ndoit pe muchie, se va stabili conform STAS 2873-78 (anexa 5, tabelul 5-II),

    limea conductorului ntre 3645 mm. Se adopt preliminar: lungimea medie a spiralei nfaurrii de excitaie conform desenului din figura 1.43 c. n care, constructiv (din desenul la scar) se adopt: Din STAS 2873-78 se ia conductorul CuEm (cupru moale)

    Din figura 1.43 c rezult c raza de ndoire pe muchie a conductorului va fi

    Verificarea razei pentru posibilitatea ndoirii pe muchie (adic RRc):

    Deoarece R

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    24/41

    27

    Deoarece, n acest caz, este ndeplinit condiia impus, se va lucra n continuare cu acest

    conductor.Lungimea medie a spirei (recalculat), valoare definitiv:

    -

    Curentul de excitaie: n care se adopt:

    - Numrul de spire pe pol:

    Se ia :

    Curentul de excitaie la funcionarea n gol:

    - Considernd la scar bobina de excitaie, reiese grosimea considerat a bobinei bb

    i deci aceeai lungime medie a spirei.- Reyistena ohmic a nfurrii de excitaie :

    - Verificarea tensiunii de excitaie:

    - Tensiunea nominal de excitaie, este: Tensiunea de excitaie la funcionarea n gol, este:

    - Putera de axcitaie nominal: nlimea exact (definitiv) a polului

    Distana de izolaie ,dintre bobinele de excitaie, s-a realizat prin frezarea bobinelor labaza cca 8 mm i ajustarea bavurilor rezultate.Izolaia ntre spirele bobinei de excitaie este din folie de micafoliu P 717 cu grosimea de

    0,2 mm. Primele i ultimile dou spire se izoleaz suplimentar cu micaband pe sticl 0,1520mm, un strat suprapus + un strat cap la cap band de construcie 0,220 mm. Consolidarea

    bobinei pe pol se face cu liatex gros 1 mm (jos i sus).Calculnd nlimea bobinei i efectund, la scar,, construcia polului bobinat rezult:

    valoarea apropiat de cea estimat iniial: .

    4.10

    Parametrii nfurrilor rotorului n regim staionar4.10.1 Parametrii nfurrii de excitaie

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    25/41

    28

    A. Rezistena nfurrii de excitaie,

    unde .B. Reactanele nfurrii de excitaieC. Reactana total a nfurrii de excitaie: u.r. (2.89)

    n care: (2.89 a) unde conform relaiilor: ;

    (2.89 b)

    - Reactana de scpri a nfurrii de excitaie u.r. (2.90)4.10.2 Parametrii nfurrii de amortizare

    A. Rezistenele nfurrii de amortizareB. Rezistena dup axa longitudinal, pentru inelul de scurtcircuitare complet:

    unde, pentru o nfurare pentru na=10 si unghiul 2este dat de relaia:

    rezult:

    ; iar ceilali termini au valorile: , pentru bare cu mm; ; , pentru bare de cupru; ma) Rezistena dup axa transversal, pentru inelul de scurtcircuitare complet:

    u.r. (2.92)

    unde, pentru si , rezulta:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    26/41

    29

    ; .C. Reactanele de scpri ale nfurrii de amortizare

    a) Reactana de scpri dup axa longitudinal, pentru inelul de scurtcircuitare complet:

    [ ]

    unde, conform relaiilor (1.171 a), (1.171 c), (1.171 d) i (1.171 e), rezult: (2.93 a)

    n care pentru i rezulta

    iar

    b) Reactanade scpri dup axa transversal pentru cayul inelelor de scurtcircuitarecomplete:

    [ ]

    unde :

    4.11

    Parametrii i constantele de timp ale regimului tranzitoriu4.11.1 Parametrii n regim tranzitoriu

    a) Reactana tranzitorie longitudinal, conform relatiei (1.174)

    b) Reactana tranzitorie transversal, conform relaiei(1.174 a)

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    27/41

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    28/41

    31

    s

    x

    xTT

    d

    d

    ddd 0141,0

    303,0

    218,00197,0

    '

    ''

    '''

    e) Constanta de timp a nfurrii statorului:

    0227,00256,0*50*2

    183,0

    1

    2

    x

    xTa s.

    4.12 Cureni de scurtcircuit

    4.12.1 Cureni de scurt circuit trifazat simetric

    - Curentul permanent (staionar) de scurtcircuit:

    u.r.

    sau

    A.

    - Curentul tranzitoriu de scurtcircuit:

    u.r. (2.103 a)

    sau

    - Curentul supratranzitoriu de scurtcircuit:

    u.r. (2.103 b)

    sau

    A.

    4.12.2 Cureni de scurtcircuit bifazat

    - Curentul permanent de scurtcircuit bifazat:

    u.r. (2.104)

    sau

    A.

    714,04,1

    11

    xI

    d

    d

    3,3303,0

    11'

    '

    xI

    d

    d

    58,4218,0

    11''

    ''

    xI

    d

    d

    6,18432,4058,4''''

    III Ndd

    09,1183,04,1

    33

    2

    xx

    Id

    dII

    9,4332,4009,1 dIIdII

    8,2832,40714,0 dd

    ~

    ~

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    29/41

    32

    - Curentul tranzitoriu de scurtcircuit bifazat:

    u.r. (2.104 a)

    sau

    5,14332,40*56,3''

    III NdIIdII A.

    - Curentul supratranzitoriu de scurtcircuit bifazat:

    u.r. (2.104 b)

    sau

    7,17332,40*31,4''''

    III NdIIdII A.

    4.12.3 Cureni de scurtcircuit monofazat

    - Curentul permanent de scurtcircuit monofazat:

    I = u.r. (2.105)

    I 1,7232,40*79,111 Ndd II A.

    - Curentul tranzistorului de scurtcircuit monofazat:

    I u.r. (2.105 a)

    sau

    I N =5,25 6,21132,40* A.

    - Curentul supratranzitoriu de scurtcircuit monofazat:

    I u.r.

    sau A.

    56,3183,0303,0

    33

    2

    '

    '

    xxI

    d

    dII

    31,4183,0218,0

    33

    2

    ''

    ''

    xx

    Id

    dII

    dI 79,10853,0183,04,1

    33

    02

    xxxa

    25,5

    0853,0183,0303,0

    33

    02

    1

    '

    xxx dd

    ' 11 II dd

    16,60853,0183,0218,0

    33

    02"

    xxx ddI

    3,24832,4016,6"" 11 III Ndd

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    30/41

    33

    4.12.4 Curentul maxim de scurcircuit brusc (oc)

    Amplitudinea curentului de oc:

    2,12218,0

    205,18,1

    205,18,1

    "

    max

    x

    IId

    socku.r. < 21 (2.106)

    49232,40*2,12max

    Nocock IIII A.

    Valorile ce se incadreazn limitele impuse de STAS 1893-78.

    4.12.5 Raportul de scurtcircuit

    -Curentul de exercitaie la funcionarea n gol, s-a determinat anterior:

    A. (2.107)

    - Curentul de excitaie la funcionarea in sarcinnominal, n uniti relative, este dat derelaia:

    u.r. (2.108)

    - Curentul de scurtcircuit pentru excitaia la funcionarea n gol.conform relaiei (1.188).adicraportul de scurtcircuit:

    u.r. (2.109)

    - Unde din figura 2.5 a rezult pentru : =1,05 u.r.;

    Pentru : 29,2"0 I u.r.

    - Curentul de scurtcircuit pentru excitaia nominal:

    16,50Ie

    23,2

    6,51

    115

    0

    I

    II

    e

    eN

    eN

    753,04,1

    05,1'00

    RSGxE

    Id

    k

    Ie0 E0

    IeN

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    31/41

    34

    0

    2

    1,8

    1,6

    1,4

    1,2

    1

    0,8

    0,6

    0,4

    0,2

    2,4

    2,2

    0,5 1 1,5 2

    E~

    E~ 0

    ~E0

    Ieo=1 IeN

    Ie

    U1N

    =

    Figura 2.5

    Caracteristicile de funcionare n gol i determinarea curentului de scurtcircuit,

    a generatorului de 440 kVA; 6 kV; 1000 rot/min.

    4.13 Caracteristicile maini sincrone

    A. Cderea de tensiune %U , este determinat anterior (vezi relaia (2.78))

    U=30% (2.111)

    B. Curenii de scurtcircuit, sunt determinai in paragraful 2.12.

    C. Capacitatea staticde suprasarcin:

    18,205,18,0

    67,1

    cos 2

    KI

    kN

    kN

    M u.r. (2.112)

    unde:

    rezult:

    328,08,029,2

    8,04,1

    ~

    "

    0

    xE

    xx

    q

    qd

    M

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    32/41

    35

    Valorile lui sunt in limitele normale pentru aceste masini.

    D. Cuplul de rotaie la scurtcircuit brusc:

    2124420218,0

    05,105,1 2

    "

    2

    3 M

    xM N

    d

    k

    daNm

    unde:

    4201000

    440956956

    1

    nP

    M N

    NdaNm.

    E. Pierderile i randamentul mainii sincroneSe efectueazconform cap.6 din vol. I, la relaiile cruia se vor face dealtfel ireferirile

    din acest paragraf.

    1. Pierderile principale n fier

    a) Pierderile principale n jugul statorului, conform relaiei(6.1) din vol.I (in locul indiceluis stators-a pus indicele 1)

    72,2404*18,5*3,1111 GpkP jjjj kW (2.114)

    n care: ;3,1kj

    conform relaiei (6.1 b)

    18,547,150

    504,2

    50

    2

    3,12

    1

    3,1

    50/101

    Bpp jj

    fW/kg (2.114 a)

    unde:

    - pentru tabla silicioas, laminatla rece cu cristale neorientate, de0,5 mm grosime;

    - masa fierului , considernd 8,7Fe

    Kg/dm 3 , conform relaiei (6.1 a )

    ( )

    cu:cmhD cijD 5,6375,4*2542

    2

    11

    cmDD eej 741

    b)

    Pierderile principale in dinii statorului, conform relaiei (6.2 a) vol.I

    .05,12k

    MMk NMM

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    33/41

    36

    177*97,4*8,1111

    GpkP dddd = 1,58 kW (2.115)n care:

    8,1kd conform relaiei (6.2 b)

    97,444,150

    504,250

    3,12

    1

    3,1

    50/101

    Bpp medddf

    W/kg; (2115 a)

    conform relaiei (6.2 a )17710*8,7*72*95,0*48*46,1*75,410 33

    1111 ZklbhG FeFeFemeddcd kg (2.115 b)

    c) Pierderile principale totale n fier3,458,172,2

    11 PPP djFepr kW. (2.116)

    2. Pierderile suplimentare n fier la funcionarea in gol

    a) Pierderile pe suprafaa pieselor polare, conform relaiei (6.5) i pentru 2/ M

    41,01177*59*7,0*2,28*3*2*5,0102*5,0 1supsup

    plP rppr p kW (2.117)

    n care, conform relaiei (6.5 a)

    1177)35,2*16,0*10(10000

    2

    5,1

    11

    0sup

    nZkp r W/m

    2 (2.117 a)

    unde conform tabelului 2.3. pentru tabla de oel cu grosimea de 1 mm din care se fac polii ,rezult:

    5,40k pentru fara prelucrare.

    TABELUL 2.3Valoarea coeficientului k0

    Marimea toleoGrosimea tolei

    [mm]

    Modul de prelucrare

    Frprelucrare

    Prelucratsuperficial

    Prelucrat

    Tabl silicioas

    laminat la cald

    0,5 1,4 1,8 2,0

    Tabl silicioaslaminat la rece

    0,5 1,3 1,6 1,9

    Tabl din oel 0,5 2,0 2,5 2,8Tabl din oel 1,0 4,5 5,0 5,5Tabl din oel 2,0 7,2 8,0 8,6

    - masiv - - 23,3

    Pentru calculul lui B0se va folosi 0luat din figura 2.6. Asfel pentru

    75,2

    4

    111

    ba es

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    34/41

    37

    rezulta (pentru pierderile pe suprafaa rotorului se ia assi invers)

    0,5

    0,4

    0,3

    0.1

    0,2

    asr

    0

    0

    0

    ta

    sr

    pentru care amplitudinea variaiei induciei magnetice la suprafaa piesei polare este

    16,078,0*2,1*18,000

    BB kc T. (2.117 b)OBSERVAIE. Deoarece deschiderea istumului crestturilor infurrii de amortizare

    este mic, iar intre fierul mare, se neglijeaz att pierderile suplimentare pe suprafaastatorului ct i pierderile suplimentare pulsatorii n cele dou armturi. Acest lucru se observ

    de altfel i din figura 2.6 , din care pentru 62,04/5,2/0

    b rezult 025,002 , care

    conduce la valori ale pulsaiei inductanei magnetice, neglijabile

    b) pierderile totale n fier la funcionarea in gol

    kW (2.118)

    3. Pierderile electrice principale la funcionarea in sarcin

    71,441,03,4sup

    PPP rFeprFe

    Figura 2.6Coeficientul 0pentrudeterminarea variaiei oscilaiei

    amplitudinii induciei la suprafaa

    miezului magnetic stator (s) sau

    rotor (r).

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    35/41

    38

    a) Pierderile electrice n indus:

    2,1132,40*31,2*3 22

    111 IRmP Nel kW. (2.119)

    b) Piederile datoritcurentului de excitaie, considernd excitaie static sau grup separat deexcitaie, sunt date de relaia (2.87)

    635,5115*49 IPP eNeNeN kW (2.120)

    c) Pierderile electrice principale totale

    kW (2.121)

    4. Pierderile mecanice prin frecare i de ventilaie:

    kW (2.122)

    in care:

    Rezulta:

    unde:

    84,2760

    1000*532,0*

    60

    1

    nDr m/s;

    unde:

    (pentru inele )18,016,0 pe

    ;

    daN/cm 2 (limitele normale:0,16 0,22 daN/cm );

    Seciunea necesar

    a tuturor periilor, considernd o densitate n perie 2/10 cmA

    Jpe

    2310

    11522

    JI

    Spe

    eN

    pecm 2 .

    Se aleg cte douperii de 25x32 mm pe fiecare inel, ceea ce rezult

    )2,35,2(4 xSpe 32 cm2 ;

    83,16635,52,111

    PPP eNelel

    94,214,08,2 PP fpefr

    17,0pe

    2,0Ppe2

    2

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    36/41

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    37/41

    40

    7. Pierderile suplimentare electrice, lafuncionarea in sarcin(datoritfenomenuluide refulare) se neglijeaz, deoarece dimensiunea pe nlimea crestturi a conductoriuluinfsurrii indusului cm este mic.

    8. Pierderile totale i randamentul mainii

    a)

    pierderile totale b) randamentul maini la funcionarea n sarcinnominal

    apropiat de valoarea estimatiniial.

    Cazul 2. Generatorul trifazat cu rotorul n varianta combinatS se proiecteze un generator un GEBERATOR SINCRON TRIFAZAT cu acealei date

    nominale ca n cazul 1, diferind doar construcia rotorului, care este n varianta combinat, cuaceeai lime a piesei polare ca i la polii apareni.

    La dimensionarea statorului toate elementele de calcul sunt identice ca n cazul 1, cudeosebirea coeficientului de acoperire ideal icare este:

    Se va lua

    unde: Dac s-ar lua acelai stator ca n cazul 1 ar rezulta n baza relaiei (2.27) valoriale

    induciei n ntrefier mult mai mici dect cele date de relaia (2.28) adic

    ceea ce ar corespunde unei maini cu solicitri magnetice mult sub limite.

    De aceea se recalculeaz statorul (sumar, deoarece calculele de detaliu sunt similare ca ncazul 1), pentru ncadrarea n limite a solicitarilor electromagnetice, considernd aceleaidiametre D i Deprecum i acelai numr de crestturi Z1.

    4.14 Dimensionarea statorului1. Lungimea ideal,conform relaiei (1.15) i (2.10) ns cu D=54 cm, ct a fost

    recalculat i n cazul 1 (vezi relaia (2.26)).

    unde:

    2.

    Geometria miezuluiSe iau

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    38/41

    41

    i rezult:

    - lungimea geometric: - lungimea total a pachetelor de fier:

    -

    lungimea pachetului de fier: 3. Elementele nfurrii

    - Ca i n cazul polilor apareni se menin - Numarul de conductoare n cresttur se stabilete ceva mai marae ca n cazul 1, deoarece

    se poate lua o ptur de curent mai mare, maina cu rotorul n variant combinat racindu-se maibine dect cea cu poli apareni (piesele polare pot fi considerate ca paletele unui ventilator careantreneaz aerul din canalele radiale ale rotorului).

    Se aleg deci:

    - Numrul de spire pe faz, considernd a=1

    Dup cum se observ la generator nceste numr impar, ceea ce nseamn c vor fi bobineneegale. n acest caz, pentru a avea n fiecare cresttur o latur a unei bobine mari i o latur aunei bobine mici este necesar fie a se alege pasul nfaurarii y1numr impar (n cazul de fa 9sau 11) care s-ar abate mai mult de la scurtare se recomand ( =10 conformrelaiei (2.17)), fie bobine mici, ns pasulo trebuie ales un numr multiplu de 2, impar. n cazul

    de fa dac se ia acelai pas dat de relaia (2.17) se obine numrul multiplu de 2 ceea ce trebuia.

    n consecin, nfurarea va avea acelai pas y1=10 i acelai factor de nfurare ca i dou bobine mici (la y1=numr impar se putea lua cte o bobin mare i unamic).

    4. Verificri necesare- Ptura de ccurent

    - Fluxul maxim util la sarcin nominal (Npentru E1N) pe pol se recalculeaz din relaia(2.22) pentru noul numr de spire:

    - Fluxul nominal la funcionarea n gol (pentru U1N)

    - Fluxul undei fundamentale a induciei, pentru tensiunea nominal, se recalculeaz din

    relaia (2.22 b) pentru noul numr de spire:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    39/41

    42

    - Inducia maxim n ntrefier:

    Deoarece au rezultat valori mai mici dect cele impuse se stabilete: 5. Dimensiunile conductorului i ale crestturii

    Deoarece numrul de conductoare n cresttur ncdifer fa de maina cu poli apareni,ct i pentru ncadrarea n limite a induciei n jurul statorului, se vor recalcula dimensiunilconductorului astfel nct s rezulte o cresttur mai scund i mai lat. De asemenea, mainafiind mai bine ventilat se va alege i o densitate de curent mai mare.

    Seciunea conductorului:

    unde s-a luat

    Pe baza celor menionate cu scopul creterii limii crestturii, se alege din STAS 2873-78 (anexa 5) conductorul

    cruia i corespund urmtoarele valori recalculate ale densitaii de curent

    valori care se consider bune, deoarece se ncadreaz n limite:- Dimensiunile crestturii calculate:- limea crestturii - nlimea crestturii

    unde iar i s-au recalculat cu valorile din tabelul 2.1 la care s-a adugat cte o izolaie a conductorului n

    plus (0,45 mm deoarece nceste mai mare) i s-a sczut izolaia fund cresttur (poziia 3 de 0,5mm) i cte o izolaie sub pan (poziia 5 de 0,5 mm).

    Se stabilete prin rotunjire, cresttura cu dimensiunile:

    6. Verificarea induciei n jugul statorul i dinii statorului

    a) Inducia n jugul statorului:

    unde:

    b) Inducia maxim aparent n dintele statorului:

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    40/41

    43

    unde: 4.15 Dimensionarea rotorului

    1.

    Dimensiunile piesei polare- Limea piesei polare:

    adic aceai valoare ca la polii apareni.- Raza de form a polului, sa ia tot aceeai ca la polii apareni (vezi relaia (2.38))

    pentru - nalimeapiesei polare:

    Se ia

    - nalimea extremitii piesei polare: ( ) 2. Diametrul rotorului: [ ( )]

    Se ia valoarea rotunjit

    urmnd ca valoarea exact s se stabileasc dup construcia la scar a rotorului.3. Numrul de crestturi ale rotoruluiNumrul de crestturi ale rotorului n ipoteza c ar fi uniform repartizate pe circumferina

    rotorului: - Numrul real de crestturi:

    4.16 Calculul nfurrii de amortizare1. Seciunea total a barelor pe pol:

    2. Pasul crestturii nfurrii de amortizare conform paragrafului 1.7 seia astfel nct ssatisfac relaia (1.75)astfel nct se corespund unui numr de crestturi

    Se ia adic vor fi cte 4 bare de fiecare parte a urubului de fixare al piesei polare.

    Bibliografie

    1. Constantin BalaMasini electrice- Ed.Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1982.

  • 8/10/2019 Calculul Unui Generator Sincronindrumar Proiectare Generator Sincron

    41/41

    2. Marius Babescu Masini electrice. Culegere de probleme rezolvate Ed. Tehnica,Bucuresti 1996.3. N_stase Bichir, Constantin Raduti, Ana Sofia Diculescu Masini electrice - Ed.Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1979.4. Ioan Boldea Transformatoare si masini electrice - Ed.Didactica si Pedagogica,Bucuresti 1994.

    5. Ioan Boldea, Gheorghe Atanasiu Analiza unitara a masinilor electrice Ed.Academiei RSR, Bucure_ti 19876. Ion Cioc, Nastase Bichir,Nicolae CristeaMasini electrice. Indrumar de proiectare.Vol. I, II, III. - Ed. Scrisul Romnesc ,Craiova, 1981.