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 СE 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 DШ = 4,8м, тому приймаємо
Dі = DШ + 0,2м = 4,8 + 0,2 = 5,0м. (4.7)
Висота активного заліза статора визначєна за формулою:
. (4.8)
Приймаємо lt = 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 Di 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 lt 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 DШ = 4,8м, тому приймаємо
Dі = DШ + 0,2м = 4,8 + 0,2 = 5,0м. (4.25)
Висота активного заліза статора визначєна за формулою:
. (4.26)
Приймаємо lt = 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 | Dі | Визначається розрахунком, але Dі ³ DШ + 0,2м. | DШ = 4.8м, Dі = 5,0м |
| Висота активної сталі | lt | lt < 2,5м | lt = 0,8м | |
| Діаметр по корпусу | D1 | при n ³ 100 об/хв D1 = (1,05+0,0017 n) Dі; | при n ³ 100 об/хв D1 = (1,05+0,0017´ 150) ´ 5,0 = 6,5м | |
| Висота корпуса | h1 | h1=(1,7¸1,9) lt | 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 » lt | h6 » 0,8м | |
| Ротор | Висота | h3 | h3 = lt + (0,5¸0,8), м | h3 = 0,8+0,5 = 1,3м |
| Діаметр | D3 | D3 » Dі | D3 » 5,0м | |
| Верхня хрестовина | Висота | h4 | h4 = (0,1¸0,12)Dі 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)Dі | h7 = 0,2´5,0 = 1,0м |
| Діаметр ванни | D7 | D7 = (0,4¸0,5)Dі | 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)Dі | 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)Dі | 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 Sт і високою напругою U (на виводах) по каталогах трансформаторів (див. Додаток Е).
Повна потужність трансформатора знаходиться:
, кВА (5.1)
де Nг – номінальна активна потужність генератора, кВт;
m – кількість генераторів, при підключенні до одного трансформатора
m = 1;
hТ – коефіцієнт корисної дії трансформаторів;
cos j - коефіцієнт потужності, cos j = 0,8-0,85.
Висока напруга на виводах трансформатора U визначається встановленою потужністю гідроелектростанції NВ: U = 110 кВ для NВ < 150 000 кВт, U = 220 кВ для NВ > 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 Sт і високою напругою U (на виводах) по каталогах трансформаторів (див. Додаток Е).
Повна потужність трансформатора знаходиться:
, (5.2)
де Nг – номінальна активна потужність генератора, кВт;
m – кількість генераторів, при підключенні до одного трансформатора
m = 1;
hТ – коефіцієнт корисної дії трансформаторів, hТ =0,97-0,98;
cos j - коефіцієнт потужності, cos j = 0,8-0,85.
Висока напруга на виводах трансформатора U визначається встановленою потужністю гідроелектростанції NВ: U = 110 кВ для NВ < 150 000 кВт, U = 220 кВ для NВ > 150 000 кВт.
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 %.
Якщо потужність генератора значна, приймається схема підключення двох трифазних трансформаторів до одного генератора (m = 1/2) чи трьох однофазних трансформаторів (m = 1/3).
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