Как найти суммарные потери генератора

6.1. Расчет генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Для
расчета генератора постоянного тока
с параллельным
возбуждением необходимо:

усвоить
устройство и принцип действия
электрических машин постоянного
тока; знать формулы_,
выражающие взаимосвязь между
электрическими величинами, характеризующими
данный тип электрической машины.

–
отчетливо представлять связь между
напряжением U
на зажимах машины, ЭДС Е
и падением напряжения IR
в
обмотке якоря генератора и двигателя.

Для
генератора Е
=U+
I_Я·
∑R,
для
двигателя U
= Е + I_Я·
∑R

В этих
формулах ∑R=
R_Я+
R_ДП
+
R_КО
+
R_С
+
R_Щ
– сумма сопротивлений всех участков
цепи якоря: R_Я
– обмотки якоря;

R_ДП
– обмотки добавочных полюсов; R_КО
– компенсационной обмотки;

R_Щ
– переходного щеточного контакта;
R_С
– последовательной
обмотки возбуж­дения.

При
отсутствии в машине (это зависит от её
типа и предложен­ной задачи) каких-либо
из указанных обмоток в формулу,
определяю­щую ∑R,
не входят соответствующие слагаемые.
Полезный
вращающий момент М
на валу двигателя определяется по
формуле

M
=Н·м,

где
Р₂
–
полезная механическая мощность,
Вт.
n
– об/мин.
– частота вращения вала двигателя.

Пример

Генератор
постоянного тока с параллельным
возбуждением ра­ботает в номинальном
режиме.

Его технические
данные:

Р_НОМ
=16000Вт – номинальная мощность;
Uном
=230 В – номинальное напряжение;

R_Я=0,13
Ом – сопротивление обмотки якоря;
R_В=164
Ом – сопротивление обмотки возбуждения;

η_НОМ

= 90,1
%
номинальный коэффициент полезного
действия.

Определить:

Iном
– ток нагрузки, I
_B
– ток возбуждения,
I
_Я
–
ток якоря,

Р_Я
–
потери мощности в якоре,
Р_В
–
потери мощности в обмотке возбуждения,

Р_Щ
– потери мощности в щеточном контакте,

Р_Х
=
Р_СТ
+Р_МЕХ
– потери холостого хода, состоящие из
по­терь в стали и механических потерь.
Р_ДОБ
–
добавочные потери,

∑P
–
суммарные потери мощности,
Е
– ЭДС генератора.

Решение

I.
Ток нагрузки
Iном
= Рном
/
Uном
=16000 Вт / 230 В = 69,6 А

2.
Ток возбуждения I_B
=
U
_H
0M
/
R
_B
= 230 В / I64
Ом = 1,4 А.

3.
Ток якоря

Iя
=
Iном
+ Iв
=69,6
А + 1,4 А = 71 А

4.
Потери мощности в обмотке якоря
Ря
=
I²я
·
Rя
=71²
А²
·0,13 Ом = 655
Вт.

5.
Потери мощности в обмотке воз­буждения

Р_В
= I²_В
·
R_В
=1,4²
А²
·
164 Ом
= 321 Вт.

6.
Потери мощности в щеточном контакте
Рщ
=
∆ U_Щ
·
Iя=2
В • 71 А= 1428 Вт.

Здесь
∆ U_Щ
= 2 В –
падение
напряжения на электрографитированных
щетках.

7.
Добавочные потери мощности Р_ДОБ
=
0,01·Р_НОМ
= 0,01 • 16000 Вт = 160 Вт.

8.
Мощность,
потребляемая генератором от первичного
двигателя

Р₁
=
Рном
/ η_НОМ
=
16000 Вт / 0,901 = 17758 Вт

9.
Суммарные потери мощности в генераторе
∑Р
= Р₁
–
Рном
= 17758 Вт –16000 Вт = 1758 Вт

10.
Потери холостого хода, состоящие из
потерь в стали и механических потерь

Рх
= ∑Р –
(Р_Я+
Р_В
+
Р_Щ+
Р_ДОБ)
=
1758 Вт – (655+321+142+160) Вт = 480 Вт

11.
ЭДС генератора, без учета потерь в
щеточном контакте

Е =
U+
I_Я
·
Rя
= 230 В + 71 А · 0,13 Ом = 239,23 В

С
учетом потерь в щеточном контакте

Е =U+
I_Я
· (Rя
+ Rщ)=
U
+(Iя
· Rя
+∆ U_Щ)
=230 В+(71 0,13
Ом +2 В) = 241,23 В

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Типовые расчеты по электротехнике

Пример 18. Генератор с параллельным возбуждением (рис. 89) рассчитан на напряжение Uном =220 В и имеет сопротивление обмотки якоря Ra= 0,08Ом, сопротивление обмотки возбуждения Rв = 55Ом. Генератор нагружен на сопротивление Rн =1,1 Ом. К.п.д. генератора ηг=0,85.

Определить: 1) токи в обмотке возбуждения Iв ; в обмотке якоря Iа и в нагрузке Iн ; 2) э. д. с. генератора Е; 3.) полезную мощность Р2; 4) мощность двигателя для вращения генератора P1; 5) электрические потери в обмотках якоря Pа и возбуждения Рв; 6) суммарные потери в генераторе; 7) электромагнитную мощность Рэм.

Решение. 1. Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:

Iв= Uном/Rв = 220 х 55 = 4 А; Iи = Uном / Rн =220 х 1,1 = 200 А; Iа = Iв + Iн =4+200=204 А;

Е=U ном÷ Iа Rа=220+204 х 0,08=236,3В

Р2 = Uном Iн 220 х 200= 44 000Вт = 44кВт.

4. Мощность приводного двигателя дли вращения генератора

5. Электрические потерн в обмотках якоря и возбуждения!

Ра = Ra = 2042 x 0,08 = 3320 Вт = 3,32 кВт;

Рв = Rв =42 х 55 = 880 Вт = 0,88 кВт.

6. Суммарные потери мощности в генераторе

7. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором:

Рэм=Е Iа= 236,3 х 204 = 48 300 Вт = 48,3 кВт.

Пример 19. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 90) рассчитан на номинальную мощность Рном = 10 кВт и номинальное напряжение Uном=220 В. Частота вращения якоря n= 3000 об/мин. Двигатель потребляет из сети ток I = 63 A. Сопротивление обмотки возбуждения Rа=85Ом, сопротивление обмотки якоря Ра = 0,3 Ом. Определить: 1) потребляемую из сети мощность Р1; 2) к. п. д. двигателя ηдв; 3) полезный вращающий момент М; 4) ток якоря Iа; 5) противо-э. д. с. в обмотке якоря Е; 6) суммарные потери в двигателе ∑Р; 7) потери в обмотках якоря Ра и возбуждения Рв.

Решение. 1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

P1 = Uном I = 220х63 = 13 900 Вт = 13,9 кВт.

3. Полезный вращающий момент (на валу)

М =9,55 Рисм/n =9,55 x10 x 1000/3000 =31,9 Н ·м.

4. Для определения тока якоря предварительно находим ток возбуждения

Ток якоря Iа= I – Iв =63 — 2,6 = 60,4 А.

5. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

E = Uном – Iа Rа = 220—00,4 х 0,3 = 202 В.

6. Суммарные потери в двигателе

∑ Р = Р1—Р2 = 13,9 — 10 = 3,9 к Вт.

7. Потери в обмотках якоря и возбуждения

Источник

Расчет генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Для расчета генератора постоянного тока с параллельным возбуждением необходимо:

усвоить устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока; знать формулы_, выражающие взаимосвязь между электрическими величинами, характеризующими данный тип электрической машины.

— отчетливо представлять связь между напряжением U на зажимах машины, ЭДС Е и падением напряжения IRв обмотке якоря генератора и двигателя.

Для генератора Е =U+ I_Я· ∑R, для двигателя U = Е + I_Я· ∑R

В этих формулах ∑R= R_Я+R_ДП +R_КО +R_С +R_Щ — сумма сопротивлений всех участков цепи якоря: R_Я — обмотки якоря;

R_ДП — обмотки добавочных полюсов; R_КО — компенсационной обмотки;

R_Щ — переходного щеточного контакта; R_С —последовательной обмотки возбуж­дения.

При отсутствии в машине (это зависит от её типа и предложен­ной задачи) каких-либо из указанных обмоток в формулу, определяю­щую ∑R, не входят соответствующие слагаемые. Полезный вращающий момент М на валу двигателя определяется по формуле

M = Н·м,

гдеР₂— полезная механическая мощность,Вт. n — об/мин. – частота вращения вала двигателя.

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением ра­ботает в номинальном режиме.

Его технические данные:

Р_НОМ =16000Вт — номинальная мощность; Uном =230 В — номинальное напряжение;

R_Я=0,13 Ом — сопротивление обмотки якоря; R_В=164 Ом — сопротивление обмотки возбуждения;

η_НОМ= 90,1 % номинальный коэффициент полезного действия.

Iном — ток нагрузки, I _B — ток возбуждения, I _Я — ток якоря,

Р_Я— потери мощности в якоре, Р_В— потери мощности в обмотке возбуждения,

Р_Щ — потери мощности в щеточном контакте,

Р_Х = Р_СТ +Р_МЕХ — потери холостого хода, состоящие из по­терь в стали и механических потерь. Р_ДОБ— добавочные потери,

∑P— суммарные потери мощности, Е — ЭДС генератора.

I. Ток нагрузки Iном = Рном/ Uном =16000 Вт / 230 В = 69,6 А

2. Ток возбуждения I_B = U _{H 0M} / R _B = 230 В / I64 Ом = 1,4 А.

3. Ток якоря Iя = Iном + Iв =69,6 А + 1,4 А = 71 А

4. Потери мощности в обмотке якоря Ря = I 2 я · Rя =71 2 А 2 ·0,13 Ом = 655 Вт.

5. Потери мощности в обмотке воз­буждения

Р_В = I 2 _В · R_В =1,4 2 А 2 · 164 Ом = 321 Вт.

6. Потери мощности в щеточном контакте Рщ = ∆ U_Щ · Iя=2 В • 71 А= 1428 Вт.

Здесь ∆ U_Щ = 2 В — падение напряжения на электрографитированных щетках.

7. Добавочные потери мощности Р_ДОБ = 0,01·Р_НОМ = 0,01 • 16000 Вт = 160 Вт.

8.Мощность, потребляемая генератором от первичного двигателя

Р₁ = Рном / η_НОМ= 16000 Вт / 0,901 = 17758 Вт

9. Суммарные потери мощности в генераторе ∑Р = Р₁ –Рном = 17758 Вт –16000 Вт = 1758 Вт

10. Потери холостого хода, состоящие из потерь в стали и механических потерь

Рх = ∑Р– (Р_Я+Р_В +Р_Щ+Р_ДОБ)= 1758 Вт – (655+321+142+160) Вт = 480 Вт

11. ЭДС генератора, без учета потерь в щеточном контакте

Е = U+ I_Я · Rя = 230 В + 71 А · 0,13 Ом = 239,23 В

С учетом потерь в щеточном контакте

Е =U+ I_Я · (Rя + Rщ)= U +(Iя · Rя +∆ U_Щ) =230 В+(71 0,13 Ом +2 В) = 241,23 В

7. Расчет двигателя посто­янного тока со смешанным возбуждением

Электродвигатель постоянного тока со смешанным возбуждением рассчитан на:

Р₂ном = 2000 Вт-номинальная мощность на валу двигателя;

U_НОМ = 27 В — номинальное напряжение, подведенное к двигателю;

I_НОМ = 100 Аток, потребляемый двигателем из сети;

п_НОМ= 8000 об/минчастота вращения якоря вала двигателя;

∑R= R_Я+R_ДП +R_С =0,01443 Ом – суммарное сопротивление,

гдеR _Я — сопротивление обмотки якоря;

Р_ДП — сопротивление обмотки добавочных полюсов;

R_С — сопротивление последовательной /сериесной/ обмотки возбуждения;

R_Ш =6,75 Ом — сопротивление параллельной /шунтовой/ обмотки воз­буждения

ПР –пусковой реостат;РР –регулировочный реостат;

ОВШ— параллельная (шунтовая) обмотка возбуждения;

ОВС –последовательная (сериесная) обмотка возбуждения; ОДП – обмотка добавочных полюсов.

P₁— мощность,потребляемую двигателем из сети; η ном — номинальный коэффициент полезного действия;

М — вращающий (полезный) момент на валу двигателя;

I_Я— ток в обмотке якоря (он же протекает через обмотку добавочных полюсов и последовательную обмотку воз­буждения);

Е – противо-ЭДС в обмотке якоря; ∑P — суммарные потери мощности в двигателе;

Р_Э== Р_Я+Р_ДП +Р_С +Р_Щ+Р_Ш —электрические потери мощности в обмотке якоря;

Рдп— электрические потери мощности в обмотке дополнитель­ных полюсов;

Р_С— электрические потери мощности в последовательной обмотке возбуждения;

P_Ш— электрические потери мощности в параллельной обмот­ке возбуждения;

Р_щ — электрические потери мощности в переходном контакте щеток коллектора, приняв ∆U =2В

Р_ДОБ — добавочные потери мощности;

Рх — потери холостого хода, состоящие из потерь в стали и механических потерь.

1. Мощность, потребляемая двигателем из сети Р₁ = Uном · I_НОМ =27 В ·100 А = 2700 Вт

2. КПД двигателя равен η_НОМ= 100 % = =74%

3. Полезный вращающий момент на валу двигателя М= = =2,38 Н·м

4. Ток параллельной обмотки возбуждения Iш=Uном / R_Ш = 27 В / 6,75 Ом = 4 А

5. Ток, протекающий через обмотку якоря, обмотку добавочных полюсов, последовательную обмотку возбуждения (все эти обмотки соединены последовательно) Iя =Iном – I_Ш =100 А – 4 А = 96 А

6. Противо-ЭДС в обмотке якоря Е=Uном – Iя(R_Я+R_ДП +R_С)–∆U_Щ =27–96 · 0, 01443 –2 =23,61В

Здесь∆U_Щ – потери напряжения в переходном контакте щеток на коллекторе.

7. Суммарные потери мощности в двигателе∑P =Р₁ – Р_2НОМ =2700 ВТ – 2000 Вт = 700 Вт

8. Электрические потери мощности в двигателеР_Э= Р_Я+Р_ДП +Р_С +Р_Щ+Р_Ш, где Р_Я= I 2 я · R_Я – потери мощности в якоре

Рдп= I 2 я · R_ДП – электрические потери мощности в обмотке дополнитель­ных полюсов;

Р_С= I 2 я · R_С – электрические потери мощности в последовательной обмотке возбуждения;

Р_щ = ∆U_Щ ·Iя — электрические потери мощности в переходном контакте щеток коллектора.

Р_Ш=U_НОМ · I_Ш илиР_Ш = I 2 _Ш · R_Ш или P_Ш = U 2 _НОМ / R_Ш — электрические потери мощности в параллельной обмот­ке возбуждения;

Тогда получаем: Р_Э =I 2 я(R_Я+R_ДП +R_С)+∆U_Щ · Iя +Uном · I_Ш =96 2 · 0,01443 + 2· 96 +27· 4=433Вт

9.Добавочные потери мощности, возникающие в обмотке якоря, вызванные искажением магнитного поля реакцией якоря и полями, возникающими вокруг секций, в которых происходит коммутация Р_ДОБ = 0,01· Р_2НОМ = 0,01 · 2000 = 20 Вт

10.Потери холостого хода, состоящие из потерь в стали и механических потерь

Рх =Рст +Рмех, т. к. ∑Р =Рэ +Рх +Р доб, то Рх =∑Р – (Рэ + Р доб) =700 – (433 + 20)=247 Вт.

Схемы двигателя постоянного тока смешанным возбуждением

Источник

Двигатель с параллельным возбуждением

Электрические машины постоянного тока.

Генератор с параллельным возбуждением.

Ток отдаваемый генератором в сеть:

Мощность отдаваемая сети: Р2 = U∙I =I 2 ∙R

Мощность приводного двигателя: Р1 = Р2/ η

Мощность потерь в обмотке якоря:

Мощность потерь в обмотке возбуждения:

Суммарные потери: ΣР = Р1 – Р2 .

Коэффициент полезного действия генератора:

Двигатель с параллельным возбуждением.

Напряжение двигателя: U = E + Iя ∙Rя.

Мощность потребляемая от сети: Р1 = U∙I

Коэффициент полезного действия двигателя:

Пример 6.1.Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением развивает номинальное напряжение Uн =220 В. Генератор нагружен на нагрузку Rн = 2,2 Ом. Сопротивление обмотки якоря Rя = 0,2 Ом, обмотки возбуждения Rв =220 Ом. КПД генератора η = 0,87. Определить следующие величины:

1.ток нагрузки; 2. ток якоря; 3. ток возбуждения; 4. эдс генератора;

5.полезную мощность; 6. потребляемую мощность; 7. суммарные потери в генераторе; 8. потери в обмотке якоря; 9. потери в обмотке возбуждения.

3.Ток якоря: Iя = I – Iв = 100 – 1= 99 А.

Е = U+ Iя ∙Rя = 220 + 99∙0,1 = 229,9 В.

Р2 = Uн∙I = 220∙100 = 22000 Вт = 22 кВт.

7.Суммарные потери в генераторе:

ΣР = Р1– Р2 = 25,87 – 22 = 3,87 кВт.

Ря = Iя 2 ∙Rя = 99 2 ∙0,2 = 1960,2 Вт.

9.Потери в обмотке возбуждения:

Ответ: I = 100А; Iв = 1 А; Iя = 99 А; Е = 229,9 В; Р2 = 22 кВт;

Р1 = 25,87 кВт; ΣР = 3,87 кВт; Ря = 1960,2 Вт; Рв = 220 Вт.

Пример 6.2.Рис.8.2.Двигатель постоянного токапараллельного возбуждения работает от сети Uн = 220 В. Частота вращения якоря n2 = 1450 об/мин. Ток двигателя I = 500 А, противо–эдс якоря Е = 202 В, сопротивление обмотки возбуждения Rв = 44 Ом. Кпд двигателя

η = 0,88. Определить:1.ток возбуждения; 2.ток якоря; 3. сопротивление обмотки якоря; 4.потребляемую мощность; 5.полезную мощность на валу; 6 Суммарные потери в двигателе; 7.потери в обмотке якоря; 8.потери в обмотке якоря; 9.вращающий момент на валу.

3. Сопротивление обмотки якоря:

4. Потребляемая мощность от сети:

Р1 = Uн∙I = 220 ∙500 = 110 000 Вт = 110 кВт.

5. Полезная мощность на валу:

Р2 = P1∙ η = 110 ∙ 0,87 = 95,7 кВт.

6. Суммарные потери в двигателе:

ΣР = Р1 – P2 = 110 – 95,7 = 14,3 кВт.

7. Потери в обмотке возбуждения:

Pв = Uн∙Iв = 220∙5 = 1100 Вт =1,1 кВт.

Ря = Iя 2 ∙ Rя =495 2 ∙0,016 = 3920,4 Вт = 3,92 кВт.

9. Вращающий момент на валу:

Ответ: Iв = 5 А,Iя = 495 А, Rя = 0,016 Ом,Р1 = 110 кВт, Р2 = 95,7 кВт,

ΣР = 14,3 кВт, Pв = 1,1 кВт, Ря =3,92 кВт М = 630,7 Нм.

Источник

Примеры решения задач

Пример 1. Генератор постоянного тока параллельного возбуждении имеет номинальную

мощность P

2

=10 кВт; номинальное напряжение U = 230 В; частоту вращения n =1450 об/мин;

сопротивление обмоток цепи обмотки возбуждения R

В

=150 Ом; сопротивление обмоток

якоря R

Я

= 0,3 Ом; КПД в номинальном режиме η = 86,5 %. Падением напряжения в

щеточном контакте пренебречь.

Определить: ток генератора, ток в цепи возбуждения, ток в цепи якоря, ЭДС якоря, электро–

магнитный момент, электромагнитная мощность, мощность приводного двигателя.

Генератор работает при номинальной нагрузке.

Решение:

Ток генератора:  













 

Ток в обмотке возбуждения: I

В

=







 





 

Ток в цепи якоря: I

Я

= I + I

В

= 43,5 +1,5 = 45А.

ЭДС якоря: E =U + I

Я

 R

Я

= 230 + 45  0,3 = 243,5 В.

Электромагнитная мощность: P

эм

= E  I

Я

= 243,5 45 =10957 Вт .

Электромагнитный момент: M

эм

= 9,55







 





   

Мощность приводного двигателя: P

1

=













 

Пример 2. В генераторе постоянного тока независимого возбуждения с номинальным

напряжением U = 440 В установился ток I = 64 А при частоте якоря n = 2800 об/мин. В новом

режиме работы нагрузка и магнитный поток не изменились, но частота якоря стала

n* = 740 об/мин.

Определить напряжение и ток в генераторе в новом режиме.

Решение:

В генераторе независимого возбуждения ток генератора равен току якоря, т.е. I = I

Я

.

В номинальном режиме:

Напряжение на нагрузке U = I  R

Н

.

ЭДС якоря E =U + I  R

Я

= I  R

Н

+ I  R

Я

, с другой стороны E = С

Е

 п Ф.

Получили: I  R

Н

+ I  R

Я

= С

Е

 п Ф.

В новом режиме, соответственно:

E* =U* + I*  R

Я

= I*  Rн + I*  R

Я

= С

Е

 п*  Ф.

Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:

I*=







  





   A и

U* =





 









   B

Пример 3. В электродвигателе постоянного тока с параллельным возбуждением, имеющим

номинальные данные: мощность на валу P

2

=130 кВт ; напряжение U = 220 В; ток,

потребляемый из сети I = 640 А; частоту вращения n = 600 об/мин; сопротивление цепи

обмотки возбуждения R

В

= 43 Ом; сопротивление обмотки якоря R

Я

= 0,007 Ом.

Определить номинальные суммарные и электрические потери в обмотках.

Решение:

Ток в обмотке возбуждения: I

В

=







 





 

Ток в цепи якоря: I

Я

= I − I

В

= 640-5,116 = 634,884 A.

Электрические потери мощности

в цепи якоря: ΔP

эл

Я

= I

Я

2

 R

Я

= 634,884

2

 0,007 = 2821,544 Вт;

в обмотке возбуждения:

ΔP

эл B

= I

B

2

 R

B

=U  I

B

= 220 5,116=1125,52 Вт .

Суммарные потери мощности:

ΣΔP = ΔP

эл B

+ ΔP

эл Я

=1125,52 + 2821,544 = 3947,064 Вт .

1. Потери холостого
хода

1.1.
Основные электромагнитные потери холостого хода

а) Основные
электромагнитные потери холостого хода в спинке сердечника статора и в его
зубцах определяются по следующим формулам соответственно:

Q_ca = 1,3∙q₀∙∙ G_a1∙10^-3

Q_cz = 1,5∙q₀∙k‘∙∙ G_z1∙10^-3,

где q₀ = 0,8 Вт/кг – удельные потери при 1 Тл и 50 Гц для
стали марки 3413 толщиной 0,5 мм;

 – среднее значение индукции ярма статора;

 – индукция на 1/3 высоты зубца статора;

коэффициенты 1,3 и 1,5
учитывают неравномерное распределение индукции и технологические отступления в
производстве, связанные с заусенцами, неравномерной толщиной листов стали и пр.

Эффективная длина стали сердечника
статора:

мм

Площадь спинки сердечника
статора:

 м²

Масса спинки сердечника
статора:

G_a1 = S_a∙l_e∙10^-3∙γ_э = 2,493∙4236,15∙10^-3∙7600
= 80261,676 кг

Тогда потери х.х в спинке
сердечника статора:

Q_ca = 1,3∙q₀∙∙ G_a1∙10^-3 = 1,3∙0,8∙1,34² ∙80261,676
∙10^-3 = 149,882 кВт

Площадь пазов статора:

Σq_п1 = Z₁∙b_п1∙ h₁ = 60∙ 38∙250 = 570000 мм²

Площадь зубцов сердечника
статора:

S_z = [π∙(D₁ + h₁)∙ h₁ – Σq_п1]∙10^-6 = [π∙(1275 + 250) ∙ 250 – 570000]∙10^-6
= 0,628 м²

Масса зубцов сердечника
статора:

G_z1 = S_z ∙l_e∙10^-3∙γ_э = 0,628∙4236,15∙10^-3∙7600
= 20218,297 кг

Тогда потери х.х. в
зубцах сердечника статора:

Q_cz = 1,5∙q₀∙k‘∙∙ G_z1∙10^-3 = 1,5∙0,8∙1,6∙1,58²∙ 20218,297
∙10^-3 = 96,908 кВт

1.2.
Добавочные потери холостого хода

Добавочные потери
холостого хода зависят от гармонического состава поля ротора, пульсации потока
в зубцах статора, потоков рассеяния в лобовом пространстве. Эти потери
ориентировочно могут быть оценены по приближенной зависимости

 кВт

1.3.
Суммарные потери холостого хода

Q_c = Q_ca + Q_cz + Q_d0 = 149,882 + 96,908 + 274,541= 521,269 кВт

2.
Потери короткого замыкания

2.1.
Основные электромагнитные потери

Основными
электромагнитными потерями в режиме короткого замыкания считаются омические
потери в меди проводников статора всех трех фаз:

Q_м = 3∙I_ф.н²∙r₁₍₇₅₎∙10^-3 = 3∙8625²∙0,001426∙10^-3
= 318,243 кВт,

где r₁₍₇₅₎ = 1,24∙r₁₍₁₅₎ = 1,24∙0,00115 = 0,001426 Ом –
сопротивление обмотки статора при t=75˚С.

2.2.
Добавочные потери в меди проводников обмотки статора

Добавочные потери в меди
проводников обмотки статора связаны с явлением поверхностного эффекта,
существованием поверхностного поля рассеяния в пазу, возбуждением током
статора. Обусловленные этими полями вихревые токи в отдельных проводниках тем
больше, чем дальше проводник от фазы.

В пазу статора генератора
расположено два ряда сплошных проводников, между которыми находится
вентиляционная трубка. В этом случае коэффициент добавочных потерь (коэффициент
Фильда) можно принять равным коэффициенту Фильда для сплошных проводников. Для
непосредственного охлаждения обмотки статора: .

Примем:

Добавочные потери в меди
проводников обмотки статора:

Q_м.Ф = (k_Ф – 1)∙Q_м
= (1,5 – 1)∙ 318,243 = 159,122 кВт

2.3.
Добавочные потери в торцевой зоне турбогенератора

Это
потери, вызванные полями рассеяния обмотки статора и ротора в лобовых частях,
приводящие к нагреву крайних пакетов и конструктивных элементов, расположенных
в лобовой части. Данные потери определяются по формуле:

 кВт

где A₁ = 1150 А/см – линейная нагрузка статора.

2.4.
Добавочные потери в активной зоне турбогенератора

Это
потери в зубцах сердечника статора и на поверхности ротора, обусловленные
высшими гармониками и зубчатым строением.

 кВт

2.5.
Сумма потерь короткого замыкания

Q_кΣ = Q_м + Q_м.Ф + Q_к.к + Q_кz = 318,243 + 159,122 + 107,494 + 383,755
= 968,614 кВт

3. Потери на
возбуждение

Потери на возбуждение определяются
по формуле:

Q_в = (i_н²∙r₂₍₇₅₎ + i_н∙ΔU_щ)∙10^-3
= (1880²∙0,2158 + 1880∙2)∙10^-3 = 766,483 кВт

где ΔU_щ = 2 В – падение напряжения под щетками на контактных
кольцах;

r₂₍₇₅₎ = 1,24∙r₂₍₁₅₎ = 1,24∙0,174 = 0,2158 Ом –
сопротивление обмотки ротора
при 75 ^оC.

Турбогенератор ТГВ – 200
имеет тиристорную систему самовозбуждения с последовательными трансформаторами
и управляемыми статическими выпрямителями. В этой системе возбуждения
возбудитель непосредственно присоединен к валу, поэтому необходимо учесть к.п.д.
возбудителя ().

кВт

4.
Механические потери

4.1.
Потери на трение в подшипниках

Потери в двух подшипниках
определяются по формуле

   

4.2.
Потери на трение вращающейся бочки ротора о газ

Потери на трение бочки
ротора и бандажей о воздух могут быть определены по зависимости

 кВт

Поскольку генератор
ТГВ-200 наполнен водородом, потери на трение будут меньше, так как плотность
водорода значительно меньше, чем воздуха. Если давление внутри корпуса
атмосферное, то потери на трение уменьшаются в 10 раз.

При давлении водорода в
корпусе в H раз выше атмосферного потери на
трение будут составлять

 кВт.

4.3.
Потери на вентиляцию

Расход охлаждающего газа

 м³/с,

где – отводимые газом потери;

с – удельная теплоемкость водорода;

–
нагрев газа в машине;

–
подогрев газа в вентиляторах.

Q = Q_c + Q_кΣ + Q_в + Q_2H = 521,269 + 968,614+ 806,825 + 163,758 = 2460,466кВт

Гидравлическое
сопротивление может быть определено только при вентиляционном расчете. При
водородном охлаждении напор вентилятора составит:

 Па

Потери на вентиляцию:

 кВт

где η_вн
– к.п.д. вентилятора осевого типа.

4.4.
Сумма механических потерь

Сумма механических потерь
для машины с водородным охлаждением

Q_mΣ = Q_m + Q_2H + Q_н = 252,145 + 163,758 + 149,119= 565,022 кВт

5.
Сумма потерь и к.п.д. при номинальной нагрузке

Сумма потерь при
номинальной нагрузке

Q_Σ = Q_c + Q_кΣ + Q_mΣ + Q_в = 521,269 + 968,614 + 565,022 + 806,825 = 2861,73 кВт

Коэффициент полезного
действия при номинальной нагрузке:

6.
Анализ результатов

Таблица
2 – Результаты
расчета

№	Вид потерь	Величина, кВт	Величина, %
Потери холостого хода
1	Основные потери мощности в спинке сердечника статора	149,882	5,24
2	Основные потери мощности в зубцах сердечника статора	96,908	3,39
3	Добавочные потери мощности в сердечнике и зубцах статора	274,541	9,59
	Суммарные потери холостого хода	521,269	18,22
Потери короткого замыкания
4	Основные потери короткого замыкания	318,243	11,12
5	Добавочные потери в меди проводников обмотки статора	159,122	5,56
6	Добавочные потери в торцевой зоне ТГ	107,494	3,76
7	Добавочные потери в активной зоне ТГ	383,755	13,41
	Суммарные потери короткого замыкания	968,614	33,85
Механические потери
8	Потери на трение в подшипниках	252,145	8,81
9	Потери на трение вращающейся бочки ротора о газ	163,758	5,72
10	Потери на вентиляцию	149,119	5,21
	Суммарные механические потери	565,022	19,74
Потери на возбуждение
11	Потери на возбуждение	806,825	28,19
Суммарные потери генератора при номинальной загрузке	2861,73	100
Коэффициент полезного действия		98.2

 кВт

Оценим погрешность расчетов:

 %

Список
использованных источников

1. 
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. – Электрическая
часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного
проектирования: Учеб. пособие для вузов. –  4-е изд., перераб. и доп – М.:Энергоатомиздат,1989.
-608с.

2. 
Абрамов А.И. и др. – Проектирование
турбогенераторов: Учеб. Пособие для электромехан. и электротехн. спец.
вузов/А.И. Абрамов, В.И. Извеков, Н.А. Серехин. – М.: Высш. шк., 1990. – 336
с.  

3. 
Хуторецкий Г.М. и др. – Проектирование
турбогенераторов/Г.М. Хуторецкий, М.И. Токов, Е.В. Толвинская. – Л.:
Энергоатоиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. – 256 с.