پایان نامه کارشناسی رشته مهندسی برق –
بخش اوّل
ژنراتور
ماشین سنکرون
ماشین سنکرون سه فاز، ماشینی دوار است متشکل از یک استاتور سه فاز که سیم پیچ شده است و در شکافهای هسته با فواصل یکنواخت چیده شده که مدار آرمیچری نامیده میشود.یک روتور با میدانی سیم پیچ که در شکافهای هسته توزیع شده و دریک مدار تک فاز قرار گرفته تحریک نامیده میشود.استاتور و روتور بوسیله فضای هوا (فرمینگ هو) از هم جدا میشوند که شکاف هوا نامیده میشود. اصل کار براساس پدیده اسنتاج الکترومغناطیسی می باشد. جریان مستقیم که در میدان تحریک درجریان است، میدانی مغناطیسی ساکنی را تولید میکند. وقتی که میدان تحریک می چرخد، حوزه مغناطیسی برای استاتور بعنوان یک حوزه مغناطیسی دوار ظاهر میشود که در سطح تغییر میکند. با بیرون آمدن از قطبهای روتور، جریان (فلو) مغناطیسی، درون دندانه های استاتور جریان می یابد و مدار مغناطیسی بر روی یوغ استاتور بسته میشود.
کنداکتورهای استاتور، روی شیارهای استاتور قرار گرفته اند در عمقی که یک میدان مغناطیسی متغیر درآن وجود دارد که ولتاژ القاء شده طبق قانون لنز بدست می آید.فرمول(1-1)
درحالیکه φ فلوی عبوری را نشان می دهد.برای مصارف صنعتی ، تا جایی که ممکن است ولتاژ باید سینوسی شکل باشد.براین اساس، کارهای ذیل انجام میگیرد 1-توزیع سیم پیچ در شیارهای بیشتری در قطب هر فاز2-.اتصال قسمت اکتیو هر کویل3- در مسیری کوتاهتر از هر قطب.
تعداد قطبهای یک ماشین سنکرون، براساس سرعت مکانیکی و فرکانس الکتریکی در ماشینی که آماده بهره
برداری است تعیین میگردد. سرعت سنکرونی یک ماشین سنکرون، همان سرعت در ماشینهایی میباشد که بطور نرمال تحت شرایط یکنواخت و بالانس کار میکنند و با این فرمول داده میشود :فرمول (1-2)
در اینجا :
n = سرعت دور موتور در دقیقه
f = فرکانس الکتریکی در هرتز
p = تعداد قطبها
بنابراین ماشینهای سنکرون توسط سرعت دواری (ریتینینگ) مشخص میگردند که وابسته به فرکانس شبکه ای است، آنها به هم متصل می باشند و عملا“ ثابت هستند، و سرعت سینکرونیزم نامیده میشوند
. دور نمائی از ژنراتور
ژنراتور که براساس قرارداد طراحی شده ، ماشینی است دارای سیستم خنک کننده هوا، با یک جفت قطب با روتور سیلندری ، که تهویه آن بصورت مدار بسته توسط مبدلهای حرارتی هوا به آب انجام میگیرد که در قسمت پائین پوسته استاتور جای گرفته است. (شکل 1 را ببینید). یک فرورفتگی کوچک به عمق تقریبی هزار میلیمتر مسیر هوای خنک را کامل مینماید. ژنراتور توسط روتور به توربین گازی V94.2 متصل شده است.
استاتور:اجزای اصلی استاتور عبارتند از :
1)پوسته
2)ورقه های هسته شامل سیم پیچ
اتصال قسمتهای انعطاف پذیر هسته استاتوردر پوسته
پوسته:پوسته که از فولاد ساخته شده ، شیار افقی است که در بالا و ته به دو نیمه مساوی تقسیم شده است. ورقه های هسته، اولین باندول ایجاد شده است که در نیمه پائینی پوسته گذاشته میشود و سپس
نیمه بالایی با پیچ روی آن محکم میگردد. هر دو قسمت ، نیروها را به فونداسیون انتقال میدهند و جریان هوای خنک را هدایت میکنند. برای این منظور آخر، سرپوشهایی در انتهای آنها بکار میرود. سرپوش بیرونی ، مدار جریان خنک ژنراتور را از اطراف جدا می سازد، و سرپوش داخلی، محفظه ها را قبل و بعد از فن مجزا میکند (یعنی قبل از مکش و بعد از فشار)
ورقه های هسته شامل تعداد نسبتا“ زیادی بسته های ورقه شده نازکی است که بوسیله مسیرهای تهویه شعاعی هوا، جدا شده اند و عرض این کانالهای عبور هوا بوسیله فاصله گذار یک قسمتی و نقاط جوشکاری شده به یک قسمت محافظ، معین میگردند. هر ورقه هسته، شامل تلفات کم و غیرجهت دار
می باشد که اجزای آن از الکتروپلیت هایی که پوشش سیلیکون ساخته شده . اجزای آنها از رولهای ورقه فولادی هستند که مارک دار و مشخص هستند. آنها دندانه دار هستند و طرفین این ورقه ها با عایق وارینش پوشش داده شده اند که عایق وارینش با مقاومت دمای خاصی، از رزین مصنوعی با مواد معدنی ساخته شده است. در نتیجه ، مقاومت مابقی بالایی بین اجزاءنسبت به فرسودگی، بوجود می آید. هسته خودنگهدار، خارج از پوسته قرار دارد، زیگمنتها از یک سو لایه به لایه دیگر ، نیمه نیمه روی هم افتاده اند. اتصال کویلها در پشت هسته به دو منظور بکار رفته : آنها محل دقیق هر ورقه را و اتصال محکم به صفحه های پرس شده ای که به انتهای هر دو چسبیده شده اند را فراهم می آورد. این صفحه ها که از آلیاژ آلومینیوم آبکاری و سرد شده ساخته شده اند، با وجود آوردن یک پوشش خوب بین ورقه های انتهایی و انتهای
میدان پراکندگی، باعث کم شدن تلفات می شوند. (تلفات را در سطح کمی نگه می دارند). این صفحه های پرسی ، ندرتا“ شکلی به صورت بشقاب دارند و به شکل موثری مانند واشرهای بزرگ عمل میکنند. پرس
انگشتی هایی که بین صفحه پرس و انتهای صفحه جای داده شده اند، فشار اعمال شده را بوسیله صفحه پرس به هسته و خصوصا“ به دندانه های صفحه انتقال می دهند.
اتصال قسمتهای انعطاف پذیر ورقه های هسته:ورقه های هسته در پوسته بصورت فنری مونتاژ شده اند. در چنین حالتی ، بیشتر از لرزشهای هسته به فونداسیون فرستاده نمی شود. بنابراین با بکارگیری دو نقطه آویزان (معلق) هدایت و مستهلک میشود.
سیم پیچ استاتور
سیم پیچ استاتور، متشکل است از سه فاز، دو قطب، نوع رویهم و گام کوتاه.کویلها متشکل هستند از تعدادی استرند (کنداکتور) مسی توپر (جامد). هریک از این استرندها یا پیچکها توسط دو لایه داکرون اپوکسی و فیبرهای شیشه ای عایق بندی شده اند. یک دسته از استرندها (که کویل را تشکیل میدهد)، بر طبق روش روبل (ترانسپوزه) برای کاهش تلفات جریان چرخشی ، بهم پیچانده شده اند. عایق اصلی سیم پیچ استاتور تشکیل شده از نوار کاغذ میکا که روی آن از یک لایه فیبر شیشه که از قبل با رزین اپوکسی خورانده شده، تشکیل شده است. این نوار، بدور یکدسته از استرندها (کویل) پیچانده شده تا عایقی یکدست و یکنواخت را در طول شیارها و سوراخهای انتهای آنها ، ارائه دهد. حبابهای حبس شده هوا که در خلال نواربندی وارد کویلها شده اند توسط جریان گردشی وکیوم بیرون کشیده میشوند، و بعد با فشار و گرما برای پولیمرایز کردن رزین ها روبرو میشوند. در آخر ، سطح با نوار هادی کامل میشود که دارای ویژگیهای متفاوتی است در قیمت شیار و در پیشانی کویل، تا حفاظت کرونا مناس و درجه بندی بدست آید.
همچنین عایق بکار رفته شده دراین سیستم کلاس اف( f) می باشد و تحت شرایط بهره برداری ، عایق از خواص پایداری طولانی مدت الکتریکی و مکانیکی قابل توجهی برخورد است. بدنبال جاسازی آنها درون شیارهای استاتور، کویلها بوسیله پکیرهای موجی سمت هادی ، مسدود میشوند، بین ته و بالای کویلها ،
جداکننده ای جاسازی شده که در جایگاهی مطمئن ، سنسور جهت سنس نمودن درجه حرارت قرار گرفته است. با درمیان قرار دادن نوارهای فنری موج دار شعاعی، گوه ها ، کویلها را درون شیارها می بندند. این مواردآخریک نوار موج دار فنری تشکیل میدهد که باعث محکم نگهداشتن کویلها در شیارها میشود. سپس کویلها بوسیله جوشکاری خاصی ( که بریزینگ نامیده میشود) به یکدیگر متصل میشوند و با درپوشهایی که با خمیر عایق پرشده اند، عایق بندی میشوند. اتصال بین گروههای کویل توسط کویلهای
مسی عایق شده با همان سیستم عایق کردن یک کویل ، صورت میگیرد. ترمینالها از کویلهای مسی مربع شکلی (چهارگوش) هستند، با سوراخهایی برای بستن کابل (یا فلکسیبل) . سیستم عایق بندی کردن، خاصیت دای الکتریک قابل توجهی و حرارت خوبی به سیم پیچ میدهد. دارا بودن این مشخصات ، عمر زیادی را برای سیم پیچ گارانتی میکند. کلیه متریالهای استفاده شده در استاتور، از عایق کلاس F می باشند که دارای خاصیت شعله نگیر و خود خاموش کن هستند.
روتور
اجزای اصلی روتور عبارتند از :
1-بدنه روتور
2- سیم پیچ روتور
3-سیم پیچ خفه کننده (تضعیف کننده)
4-حلقه های جمع کننده (ریتینینگ رینگ)
5- هواکش ها (فن ها)
بدنه روتور:
از یک فولاد یکپارچه با آلیاژ مرغوب درست شده است و با چکهای لازم و زیادی که در هنگام ساخت توسط شرکت آنسالدو(طراح و سازنده نیروگاه) انجام میگیرد، خواص مغناطیسی ، شیمیائی و مکانیکی این قسمت مهم ماشین (بدنه) معین میگردد. اتصال با توربین، انجام شده است بوسیله ، یک آلیاژ یکپارچه که
در انتهای شافت قرار گرفته. جهت جاسازی سیم پیچ در بدنه روتور، شیارهای مربع شکلی داخل بدنه روتور برای سیم پیچها مهیا شده است. انتهای شافت یک منفذ محوری هم مرکز دارد که تا بدنه روتور امتداد می یابد و با دو سوراخ جهت اتصال جریان تحریک همراه است.
سیم پیچ روتور: دارای یک مسیر مستقیم خنک کننده است. که شامل کنداکتورهای توخالی و چهارگوشی است که از آلیاژ مس با 1/0 درصد نقره برای افزایش توان حرارتی ساخته شده اند. بالا رفتن حرارت هنگام بهره برداری ، باعث انبساط سیم پیچ روتور، بطور متقارن از وسط به طرف انتها به سمت بیرون میشود. کولینگ محوری، در افزایش درجه حرارت در مسیرهای شعاعی درون یک کویل، تفاوتهای اندکی را متضمن میشود به همین دلیل هیچ حرکتی از کنداکتور تحت شرایط ثابت و پایدار یا ناپایدار و گذرا اتفاق نمی افتد.
قدرت