І визначення його параметрів

1 Підбір вертикального гідрогенератора. Гідрогенератори з вертикальним валом застосовуються двох типів: підвісний з частотою обертання n > 150 об/хв і парасольчатий з частотою обертання n < 150 об/хв.

В курсовому проекті наближене визначення габаритних і основних внутрішніх розмірів гідрогенераторів рекомендується виконувати на основі графіків ЛЕО «Електросила». Ці графіки відображають загальні закономірності зростання параметрів електричних машин з поправками перевірених експлуатацією гідрогенераторів.

Закономірності параметрів гідрогенераторів представлені на рис. 10.

Рисунок 10

На рис. 10 представлені криві, які характеризують залежність від питомого навантаження на полюс ,

де P – потужність генератора в кВА,

p – кількість пар полюсів, наступних величин:

- полюсної поділки, см.

- висота активного заліза, см;

- коефіцієнт Ессона, який характеризує міру використання гідрогенератора.

Коефіцієнт Ессона визначається за формулою:

, (4.1)

де - діаметр осердя статора, м;

- висота осердя статора, м;

- номінальна частота обертів, об/хв.

Крива С_E на рис. 7 відповідає гідрогенераторам із косвеним повітряним охолодженням.

Крива G/P характеризує масу гідрогенератора, віднесену до одиниці потужності кг/кВА (згідно даних наведених в ОСТ 16.0800.634-79).

2 Приклад підбору вертикального гідрогенератора. Активна потужність гідрогенератора визначєна за формулою:

= 7600 ´ 0,98 = 7448 кВт. (4.2)

Повна потужність гідрогенератора визначена за формулою:

= кВт. (4.3)

Кількість пар полюсів гідрогенератора визначено за формулою:

. (4.4)

Так, як номінальна частота обертів гідрогенератора =150об/хв, приймаємо парасольчатий тип генератора.

Питоме навантаження на полюс:

= , кВА. (4.5)

За величиною питомого навантаження на полюс визначаємо значення полюсної поділки = 35см.

Величина розточки статору визначєна за формулою:

. (4.6)

Діаметр турбінної шахти D_Ш = 4,8м, тому приймаємо

D_і= D_Ш + 0,2м = 4,8 + 0,2 = 5,0м. (4.7)

Висота активного заліза статора визначєна за формулою:

. (4.8)

Приймаємо l_t = 80 см.

Маса генератора визначається за величиною =18.5, що визначена за графіком на рис. 7:

. (4.9)

При обпиранні підп’ятника на кришку турбіни виконується корегування маси генератора:

т. (4.10)

Маса ротора генератора визначається:

т. (4.11)

3 Визначення параметрів гідрогенератора. Активна потужність гідрогенератора визначається за формулою:

, кВт (4.12)

де - номінальна потужність на валу турбіни, кВт;

- ККД гідрогенератора, приймається за табл. 4.1.

Таблиця 4.1 – Орієнтовні значення ККД гідрогенераторів (за даними ОСТ 16.0800.634-79)

Потужність МВА	n
51,8-100 об/хвил	100-187,5 об/хвил	187,5-300 об/хвил	300-500 об/хвил
25-60	96,15 96,8	96,50 97,1	96,30 97,0	96,1 96,9
60-100	96,8 97,2	97,1 97,8	97,0 97,6	96,9 97,5
100-250	97,5 98,3	98,2 98,35	98,0 98,3	-

Коефіцієнт потужності гідрогенераторів приймається по ГОСТ 5616-81:

= 0,8 при P<125000 кВА;

= 0,85 при P=125000 360000 кВА;

= 0,9 при P>360000 кВА.

Повну потужність гідрогенератора визначають за формулою:

, кВт. (4.13)

Кількість пар полюсів гідрогенератора визначають за формулою:

, (4.14)

деn – частота обертів гідрогенератора, об/хв.

p – округлюється в більшу сторону до цілого числа

Питоме навантаження на полюс представляє відношення , кВА.

За величиною питомого навантаження на полюс за рис. 7. визначаємо значення полюсної поділки , см.

Величина розточки статору D_i визначається:

, см. (4.15)

Висота активного заліза статора визначається:

, м. (4.16)

Примітка:

1 Найбільше допустиме значення за умовами залізничного перевезення не повинна перевищувати 2,7 м.

2 Якщо перевищує вказані межі, то обмотка статора повинна укладатись на монтажі.

3 Визначене значення l_t приймається згідно стандартних розмірів з ряду: 40, 80, 100, 110, 130, 140, 150, 175, 190, 210, 230, 250, 275, 300, 320 см.

Маса генератора визначається за величиною , що визначена за графіком на рис. 10:

. (4.17)

Маса ротора генератора визначається:

. (4.18)

При обпиранні підп’ятника на кришку турбіни виконується корегування маси генератора:

. (4.19)

4 Приклад визначення параметрів гідрогенератора. Активна потужність гідрогенератора визначєна за формулою:

= 7600 ´ 0,98 = 7448 кВт. (4.20)

Повна потужність гідрогенератора визначена за формулою:

= кВт. (4.21)

Кількість пар полюсів гідрогенератора визначено за формулою:

. (4.22)

Так, як номінальна частота обертів гідрогенератора =150 об/хв, приймаємо парасольчатий тип генератора.

Питоме навантаження на полюс:

= , кВА. (4.23)

За величиною питомого навантаження на полюс визначаємо значення полюсної поділки = 35см.

Величина розточки статору визначєна за формулою:

. (4.24)

Діаметр турбінної шахти D_Ш = 4,8м, тому приймаємо

D_і= D_Ш + 0,2м = 4,8 + 0,2 = 5,0м. (4.25)

Висота активного заліза статора визначєна за формулою:

. (4.26)

Приймаємо l_t = 80 см.

Маса генератора визначається за величиною =18.5, що визначена за графіком на рис. 7:

. (4.27)

При обпиранні підп’ятника на кришку турбіни виконується корегування маси генератора:

т. (4.28)

Маса ротора генератора визначається:

т. (4.29)

5 Визначення геометричних розмірів вертикальних гідрогенераторів. Основні розміри гідрогенераторів визначаються за даними, наведеними в табл. 1 Додатку Д і рис. 11-12.

Рисунок 11 - Конструктивна схема та основні розміри

вертикального підвісного генератора

Рисунок 12 - Конструктивна схема та основні розміри

вертикального парасольчатого генератора

6 Приклад визначення геометричних розмірів вертикальних гідрогенераторів. Основні розміри парасольчатого гідрогенератора визначаються за даними, наведеними в табл. 1 Додатку Д.

Таблиця 4.2 - Основні розміри парасольчатого генератора

Елемент конструкції	Параметр	Позначення	Парасольчатий тип генератора

Статор	Діаметр розточки статору	D_і	Визначається розрахунком, але D_і ³ D_Ш + 0,2м.	D_Ш = 4.8м, D_і = 5,0м
Висота активної сталі	l_t	l_t < 2,5м	l_t = 0,8м
Діаметр по корпусу	D₁	при n ³ 100 об/хв D₁ = (1,05+0,0017 n) D_і;	при n ³ 100 об/хв D₁ = (1,05+0,0017´ 150) ´ 5,0 = 6,5м
Висота корпуса	h₁	h₁=(1,7¸1,9) l_t	h₁= 1,8´0,8 = 1,44м
Діаметр по повітреохо-лоджувачу	D₆	D₆ = D₁+2(0,3¸0,4), м	D₆ = 6,5+2´0,35=7,2м
Висота повітреохо-лоджувача	h₆	h₆» l_t	h₆» 0,8м
Ротор	Висота	h₃	h₃ = l_t + (0,5¸0,8), м	h₃ = 0,8+0,5 = 1,3м
Діаметр	D₃	D₃» D_і	D₃» 5,0м
Верхня хрестовина	Висота	h₄	h₄ = (0,1¸0,12)D_і ³ 0,4м	h₄ = 0,1´5,0 = 0,5м
Діаметр променів	D₄	D₄= D₁	D₄= 6,5м
Підп¢ятник	Висота	h₇	h₇ = (0,15¸0,2)D_і	h₇ = 0,2´5,0 = 1,0м
Діаметр ванни	D₇	D₇ = (0,4¸0,5)D_і	D₇ = 0,5´5,0=2,5м
Нижня хрестовина	Висота	h₅	-	-
Діаметр променів	D₅	-	-
Надбудова	Висота	h₈	h₈ = (0,3¸0,5), м	h₈ = 0,4м
Діаметр	D₈	D₈ = (0,2¸0,25)D_і	D₈ = 0,2´5,0 = 1,0м
Мастилоприймач, для ПЛ турбін	Висота	h₉	h₉ = 1,5¸1,8, м	h₉ = 1,6м
	D₉	D₉ = (0,35¸0,40)D_і	D₉ = 0,40´5,0 = = 2,0м

Продовження табл. 4.2


Кратер генера-тора	Діаметр	D₂	D₂ = D₆+2(0,4¸0,5), м	D₂ = 7,2 + 2´0,5 = = 8,2м
Висота повітряного каналу над статором	h₂	h₂ ≤ h₄, h₂ ³ 0,3 м	h₂ = 0,4м
Висота повітряного каналу під статором	h₁₃	h₁₃ ³ 0,8 м	h₁₃ = 0,9 м
Висота зазору між ротором і гальмуючими колодками	h₁₁	h₁₁ = 0,01 м	h₁₁ = 0,01 м
Висота гальмуючих колодок	h₁₂	h₁₂ = 0,3 м	h₁₂ = 0,3 м
Габарит проходу	h₁₀	h₁₀ = 1,9¸2,0 м	h₁₀ = 2,0 м

Контрольні питання

1 Навести основні параметри гідрогенераторів.

2 Як визначити вагу і розміри гідрогенератора?

3 Навести послідовність монтажа гідрогенератора.

Завдання для самостійної роботи

1 Як визначити необхідну потужність гідрогенератора?

2 Навести класифікацію гідрогенераторів.

3. Укажіть відмінність підвісного і парасольчатого гідрогенераторів.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №5

ПІДБІР ТРАНСФОРМАТОРА, ПРОЕКТУВАННЯ ВІДКРИТОГО РОЗПОДІЛЬНОГО ПРИСТРОЮ (ВРП)

1 Підбір трансформатора, проектування відкритого розподільного пристрою (ВРП). Трансформатор підбирається за потрібною потужністю S_т і високою напругою U (на виводах) по каталогах трансформаторів (див. Додаток Е).

Повна потужність трансформатора знаходиться:

, кВА (5.1)

де N_г – номінальна активна потужність генератора, кВт;

m – кількість генераторів, при підключенні до одного трансформатора

m = 1;

h_Т – коефіцієнт корисної дії трансформаторів;

cos j - коефіцієнт потужності, cos j = 0,8-0,85.

Висока напруга на виводах трансформатора U визначається встановленою потужністю гідроелектростанції N_В: U = 110 кВ для N_В < 150 000 кВт, U = 220 кВ для N_В > 150 000 кВт.

Добираючи трансформатор, враховується що дозволяється його тимчасове перевантаження на 10 %.

Якщо потужність генератора значна, приймається схема підключення двох трифазних трансформаторів до одного генератора (m = 1/2) чи трьох однофазних трансформаторів (m = 1/3).

Наводиться схема трансформатора (див. рис. 13) із визначеними розмірами.

Рисунок 13 - Конструктивна схема трансформатора

На плані будівлі ГЕС необхідно розмістити трансформатори – запроектувати відкритий розподільний пристрій.

2 Приклад підбору трансформатора, проектування ВРП. Трансформатор підбирається за потрібною потужністю S_т і високою напругою U (на виводах) по каталогах трансформаторів (див. Додаток Е).

Повна потужність трансформатора знаходиться:

, (5.2)

де N_г – номінальна активна потужність генератора, кВт;

m – кількість генераторів, при підключенні до одного трансформатора

m = 1;

h_Т – коефіцієнт корисної дії трансформаторів, h_Т =0,97-0,98;

cos j - коефіцієнт потужності, cos j = 0,8-0,85.

Остаточно приймаємо високу напругу на виводах трансформатора U = 110 кВ, за довідковою таблицею приймаємо трансформатор ТДГ – 20000/110, трифазний, масляне охолодження з вдувом, грозозахисний. Повна вага трансформатора становить 59,6 т.

Добираючи трансформатор, враховується що дозволяється його тимчасове перевантаження на 10 %.

В записці наводиться схема трансформатора із визначеними розмірами.

Контрольні питання

1 Навести основні параметри трансформаторів.

2 Як визначити вагу і розміри трансформатора?

3 Навести послідовність монтажа трансформатора.

Завдання для самостійної роботи

1 Як визначити необхідну потужність трансформатора?

2 Навести класифікацію трансформаторів.

3. Проаналізувати маркування трансформаторів.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №6