ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ УЗЛОВ ГИДРОГЕНЕРАТОРА

ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Основные механические узлы гидрогенераторов 9
1.2 Методы диагностики состояния гидрогенераторов 11
1.2.1 Контроль местных перегревов 11
1.2.2 Контроль местных вибраций 11
1.2.3 Частичные разряды 11
1.3 Основные задачи, с которыми сталкиваются разработчики электрических машин 12
1.4 Влияние резонанса проектируемого гидрогенератора на планетарный колесный редуктор 13
1.5 Платформа для моделирования электрических машин Ansys 17
2 Моделирование синхронного гидрогенератора в Ansys 18
2.1 2D модель гидрогенератора с круглой формой демпферной обмотки 18
2.1.1 Номинальный режим работы гидрогенератора при круглой форме демпферной обмотки 19
2.1.2 Номинальный режим работы гидрогенератора при прямой форме демпферной обмотки 22
2.1.3 Режим работы гидрогенератора в случае КЗ при прямой форме демпферной обмотки 23
2.1.4 Режим работы гидрогенератора в случае КЗ при круглой форме демпферной обмотки 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 29
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 30
ПРИЛОЖЕНИЕ А Модель гидрогенератора в RMxprt 32
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 2D Модель гидрогенератора в MAxwell 33
ПРИЛОЖЕНИЕ В Основные характеристики моделируемого
гидрогенератора 34

Весь текст будет доступен после покупки

Сегодня развитие энергетики, распределенной в России невозможно без средств увеличения регулировки качества генерирующих устройств. Это связано с тем, что в настоящее время в России распределенная энергетика важна в изолированных энергосистемах с небольшой мощностью. К сожалению, в таких системах имеются недостатки в виде проблем с электроснабжением, связанные с потерей запаса динамической устойчивости, возникающих при коротких замыканиях или резких изменениях режима нагрузки.
Получение электроэнергии за счет использования водных источников (природных или искусственных) широко применяется во всем мире. Практически в каждой стране имеются гидроэлектростанции, позволяющее за счет силы напора воды вырабатывать электроэнергию. Малые гидроэлектростанции (МГЭС) играют в этой системе важную роль.
Параллельная работа гидрогенераторов электростанции, включенные в энергосистему, отличаются от работы генераторов на станции наличием линий электропередачи, соединяющих эти станции. Сопротивления линий электропередачи снижают синхронизирующую мощность генераторов и усложняют их параллельную работу. Кроме того, отклонения от нормального режима работы системы, которые происходят при отключениях, коротких замыканиях, внезапном сбросе или увеличении нагрузки, также могут привести к нарушению устойчивости, что является одной из наиболее тяжелых аварий, приводящей к перерыву электроснабжения потребителей. Поэтому изучение проблемы устойчивости очень актуально.
Процедура механизации производственной и другой деятельности существенно повысила поставленные задачи. Довольно большое распространение получили механизмы, предназначенные для передачи вращения и распределения создаваемого усилия. Существует довольно большое количество различных редукторов, все они характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками. Примером можно назвать планетарный редуктор, устройство которого имеет довольно большое количество различных особенностей.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Общая часть

1.1 Основные механические узлы гидрогенераторов

Статор – основной неподвижный узел гидрогенератора. В синхронном генераторе выполняет функцию якоря, через сердечник которого замыкается переменный магнитный поток, а в обмотке индуцируется переменная ЭДС. Статор состоит из корпуса, сердечника, обмотки и снабжается закладными частями для крепления к фундаменту. В процессе работы узлы статора подвергаются вибрациям и действию различных усилий от массы частей машины, давления воды, электромагнитного поля, магнитной неуравновешенности. Статор также должен противостоять силам, возникающим при технологических операциях в процессе изготовления и монтажа, чтобы внутренние напряжения в материале и сварных швах не привели к недопустимым деформациям и искажениям формы. Поэтому толщину стальных листов корпуса статора выбирают часто не из обеспечения прочности, а по условиям сохранения формы.
Ротор. Ротор представляет собой вращающуюся часть гидрогенератора, непосредственно соединенную с валом турбины. Ротор выполняет три функции: индуктора, образующего магнитное поле; маховика, обеспечивающего устойчивую работу агрегата; вентилятора, создающего необходимый напор для циркуляции воздуха, охлаждающего активные части гидрогенератора. Кроме того, к ротору крепится тормозное кольцо, используемое при остановках агрегата.
Гидрогенераторы имеют явнополюсный ротор, который представляет собой своеобразное колесо большого диаметра, состоящее из внутренней части – остова, насаживаемого с помощью втулки на вал, и наружной части – обода, собранного из штампованных сегментов. На ободе располагаются полюсы с обмоткой возбуждения. Чем меньше частота вращения ГГ, тем большее число полюсов и катушек необходимо разместить на ободе. Поэтому диаметры роторов у тихоходных гидротурбин значительно больше, чем у быстроходных.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Мамиконянц Л.Г., Элькинд Ю.М. Обнаружение дефектов гидрогенераторов. – Москва Энергоатомиздат 1985.
2. Современная система контроля и диагностики турбо-и гидрогенераторов СТК–ЭР // Энергетика и промышленность России. № 12 (152) июнь 2010 года. – C. 17.
3. Синюгин В. Ю. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике. – 2008. – № 1. – С. 283.
4. Расчет зубчатых передач с применением конечно-элементного анализа в рамках пакета ANSYS WB. / Смагулова А.С., Кияшова А.М. // Наука и техника Казахстана. 2018. № 3. С. 39-47.
5. Исследование индукторного генератора в пакете ANSYS Maxwell. Федий К.С., Пахомов А.Н., Встовский С.А. // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 15. № 6. С. 702-711.
6. Расчет внешней характеристики синхронного генератора с постоянными магнитами в программном обеспечении ANSYS MAXWELL. 16.0 / Татевосян А.А., Татевосян А.С., Захарова Н.В. // Актуальные вопросы энергетики. 2019. Т. 1. № 1. С. 124-128.
7. Расчет электрического поля высоковольтной линии в программном комплексе ANSYS MAXWELL. / Кондрукова Е.А. // Электроэнергетика. Пятнадцатая всероссийская (седьмая международная) научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: материалы конференции. В 6-ти томах. 2020. С. 125.
8. ANSYS MAXWELL для электромагнитных расчетов. / Мартьянов А.С., Неустроев Н.И. // Eastern European Scientific Journal. 2014. № 5. С. 203-207.
9. Распознавание аварийных ситуаций крупных гидрогенераторов и турбогенераторов путем многофакторного анализа сложнонапряженного состояния узлов и деталей. / Вакуленко А.Н., Кобзарь К.А., Третьяк А.В., Гакал П.Г., Партала А.А., Овсяникова Е.А., Морозинский М.И. // Проблемы машиностроения. 2015. Т. 18. № 4-2. С. 43-48.
10. Разработка математической модели планетарного мотора-редуктора с бесколлекторным вентильным двигателем обратной конструкции. / Иванов М.Е., Фадеев А.А., Ереско Т.Т. // Решетневские чтения. 2018. Т. 1. С. 488-489.

Весь текст будет доступен после покупки