تحقیق در مورد ژنراتور نیروگاه آبی

توضیحات

 تحقیق در مورد ژنراتور نیروگاه آبی دارای 35 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد ژنراتور نیروگاه آبی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی تحقیق در مورد ژنراتور نیروگاه آبی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن تحقیق در مورد ژنراتور نیروگاه آبی :

ژنراتور نیروگاه آبی

ژنراتــــــور مهمترین بخــــش نیــــروگاه آبی اســـت كه انـــــرژی مكـــــانیكی دورانـــی را تبدیـــــل به انرژی الكــــتریكی مــی‎كند و از دو بخــــش اصلــــی روتــور و استاتور تشكیل شده است.
ژنراتورهای نوع سنكرون عمودی شامل بخش‎های زیر می‎باشند:
– قاب استاتور(Stator Frame)
– هسته استاتور( Stator Core)
– سیم‎پیچ استاتور(ُStator Winding)
– روتور(Rotor)
– حلقه مورق روتور(Rotor Rim)
– قطبها(Poles)
– یاتاقان‎های كف‎گرد(Thrust Bearing)
– یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)
– سیستم روانكاری هیدوراستاتیك(Hydrostatic lubrication system)
– سیستم خنك‎كننده Cooling system
– واحد ترمز و بالابری (Braking and jacking unit)

استاتور فریم یا قاب استاتور(Stator Frame)
قاب استاتـــــور از اجـــــزاء فـولادی نورد شده ســــاخته شـده است كه هســـته، سـیم‎پیچ و اجـــزاء جــــانبی اســـتاتور نظـــیركولرهــای هوایی-آبی را روی خـــــود جـــای می‎دهد. قاب اســـتاتور با ســـاختار خـــاص خود كل وزن روتــور را از طــریق براكــت تراست تحمل می‎نمـــاید. عـــلاوه بر نیــروهای ناشی از گشــتار و وزن خود استاتـــور، قاب استاتـــور وزن كلیه اجراء گردان (ژنراتــور و توربیــــن)، وزن براكـــت تراست و بارهـای ناشـــی از فشــــار هیدرولیـــكی را از طریق سل پلیت ها یا حلقه‎هـــای نگهدارنده به فونداسیــــون منتقل می‎نمـــاید. دریچه‎هـــای خـــروج هـــوا نیز در قـــاب استاتـور تعبیه شده است.در شكل زیر می توانید نمای استاتور فریم یك ژنراتور آبی با توان 81 مگاولت آمپر را مشاهده نمایید.

هسته استاتور (Stator Core)

هسته استاتور مسیری با رلوكتانس مغناطیسی پایین جهت عبور شار مغناطیسی فراهم می سازد. قطر داخلی استاتور بوسیله گشتاور در حجم( Torque Per Volume) و اثر لختی GD² تعیین می شود.
هسته استاتور از دو قسمت تشكیل شده است :
1- ( یوغYoke ) : قسمتی است كه بین شیار و قطر خارجی قرار می گیرد.
2- (Teeth دندانه ها) : قسمتهایی از هسته كه بین شیارها قرار می گیرد.

قسمتهای انتهایی هسته ، جهت كاهش دمای ناشی از عبور شار مغناطیسی به روش خاصی تهیه می شوند و معمولا“ در این قسمتها فاصله هوایی بیشتر از مركز هسته می باشد. شیارها در بدنه هسته استاتور پانچ می شوند و محل قرار گرفتن سیم پیچی استاتور می باشند.
ورقه های هسته از سیلیكن با تلفات پایین و مقاوم در برابر پیری ( Non-Aging ) و با ضخامت 5/0 میلیمتر تهیه می شوند. این ورقه ها از هر دو طرف با لایه های وارنیش عایق شده اند ( عایق كلاس F ). هسته بر روی Stator Frame نصب می شود و در ضمن هنگام ورقه چینی ، ورقه‌های لایه‌های مختلف بر روی یكدیگر همپوشانی دارند. برای محكم كردن ورقه ها ، از تعدادی Pressure Finger كه بر روی Clamping Plate جوش می شوند و همچنین از تعدادی پیچ با مقطع دم‌چلچله‌ای (DoveTail ) استفاده می‌شود و ورقه ها به همدیگر پرس می شوند. در ماشینهای بزرگ از تعدادی Clamping Bolt كه از هسته نیز عایق می باشند برای استحكام بیشتر استفاده می كنند.

هسته استاتــور شامل صفحات دینامو كم تلفات است كه ضخامت هر یك 5/0 میلیمتر می‎باشد. برای خنك كردن هسته ، تعدادی كانال درون هسته جاسازی شده است كه جنس این كانالها از تعدادی میله های غیرمغناطیسی كه بر روی ورقه های سیلیكون با ضخامت 65/0 میلیمتر جوش می شوند، تشكیل شده است. جریان هوا از درون این كانالها عبور كرده و هسته را خنك می كند.
شیارهایی در داخلی ورقه‎ها تعبیه شده‎اند تا امكان استقرار سیم‎پیچ‎های استاتور فراهم گردد. وقتی كه سیم‎پیچ‎ها در شیارها قرار گرفتند توسط گوه‎هایی عایق به شكل دم چلچله در محل خود ثابت شده و محل شیار پر می‎گردد.
هسته استاتور از طریق Stator Frame ، نیروهای ناشی از وقوع خطا و یا انبساط حرارتی را به فونداسیون منتقل می كند.
در شكل زیر می توان Stator Frame ، هسته و پیچهای دم چلچله ای را مشاهده نمود.
سیم پیچ استاتور (ُStator Winding) روتور و روتور هاب

منبع : سایت نیروگاه برق آبی

در شكل زیر ، نحوه گردش هوا را در تهویه مستقل( فن با یك موتور مستقل می چرخد) یك ژنراتور آبی نمایش می دهد.

سیم‌پیچ استاتور را با نامهای سیم‌پیچ آرمیچر یا سیم‌پیچ اندویی ( Induced Winding) نیز بیان می كنند. این سیم‌پیچ شامل یك مدار الكتریكی است كه ولتاژ و جریان آن ( وقتی كه به شبكه وصل می شود) ، توسط یك شار مغناطیسی متغیر حاصله از “جریان روتور و حركت روتور” ، القا می شود.
نوع ، جانمایی و ابعاد این سیم‌پیچی توسط توان نامی ، ولتاژ ، تعداد قطبها(سرعت)، نیازمندیهای ناشی از حداكثر مجاز گرم شدن سیم‌پیچی، راكتانس، راندمان و هزینه كمتر تعیین می شود.

انواع سیم‌پیچ به صورت زیر می باشند :
1- كلاف ( چند دور)( Coil)
2- Bar (تك دور)

سیم پیچ استاتور از هادیهای مستطیلی تشكیل شده كه به منظور اعمال ولتاژ مورد نظر و انجام تستهای معین ، نسبت به هم عایق شده اند. سیم پیچ استاتور معمولا“ به صورت ستاره به هم متصل شده و دارای 3 ترمینال فاز و 3 ترمینال زمین می باشد. سیم پیچ استاتور از دو ماده گرانقیمت عایق و مس ساخته شده كه برای ساختن آن نیازمند ساعتهای كاری زیادی هستیم.
جهت ساخت سیم پیچ ، عملیاتی انجام می شود كه به آن VPI یا Vacuum Pressure Impregnation گویند و با توجه به اندازه ماشین این عملیات بصورت زیر انجام می شود:
1- VPI كلی برای ماشینهای با قدرت كم و متوسط با Coil یا Bar (هسته و سیم پیج به همراه هم به كوره می روند .)
2-VPI گروهی برای ماشینهای با قدرت متوسط یا زیاد كه بصورت Coil باشند ( در كوره های فولادی )
3- VPI جداگانه برای ماشینهای با قدرت متوسط یا زیاد كه بصورت Bar باشند ( در كوره های مخصوص )

باید توجه كرد كه Coil ها به صورت سیم پیچی حلقوی تولید می شوند كه در قسمت Over-Hang ترانسپوزه شده اند ولی Bar ها به صورت سیم پیچی موجی برای ماشینهای Water Cooled و سیم پیچی حلقوی برای ماشینهای Air-Cooled با 360 درجه یا 540 درجه ترانسپوزیشن ساخته می‌شوند.
در شكل زیر می توان Bar ها و Coil ها را برای یك ژنراتور نوعی دید.

Lap Bars

Wave Bars

Coils

عایقی كه برای عایق بندی سیم پیچها استفاده می شود میكالاستیك(MicaLastic) می‌باشد. این عایق از سال 1957 تا كنون استفاده می‌شود و تا به حال هیچ خطایی كه ناشی از پیری این عایق باشد گزارش نشده است .
میكالاستیك دارای كلاس عایقی F بوده و تا ولتاژ 27 كیلوولت و گرادیان ولتاژ 4/2 تا 8/2 KV/mm را می‌تواند تحمل كند. میكالاستیك شامل لایه های میكای غیر آلی ( میكای نرم) بعنوان ماده اصلی بوده كه تحت عملیات حرارتی در اپوكسی رزین بعنوان ماده پوشاننده قرارمی گیرد .
Coil ها یا Bar های ترانسپوز شده به صورت پیوسته توسط لایه های میكا پوشانده شده و سپس با فرایند فشار در خلاء، در اپوكسی رزین غوطه ور می گردند.
پس از عملیات (VPI) ، سیم پیچها در یك كوره با درجه حرارت بالا خشك می شوند.

پس از خشك كردن ، قسمتی از Bar كه درون شیار قرار می گیرد را با یك هادی گرافیتی رنگ می كنند تا از كورونا مابین عایق و سطح شیار جلوگیری كنند.
برای كاهش گرادیان ولتاژ در قسمت خم Bar ، این قسمت با مواد نیمه هادی( tape یا رنگ ) پوشانده می شود. قبل از قرار دادن سیم پیچ در شیار یك ورقه هادی در شیار قرار می دهند تا فاصله های هوایی بین شیار و Bar را پر كند و به یك تماس الكتریكی خوب دست پیدا كنیم. برای چسبیدن Bar به ورقه هادی از یك چسب هادی ( Putty ) استفاده می شود.
باید توجه كرد كه عایق هادیها در bar از جنس Fiber Glass می باشد در حالیكه عایق بین دورهای سیم پیچی در یك Coil از “میكا + Fiber Glass ” استفاده می شود. عایق بین هادیهای Coil نیز به همین صورت می باشد.
در شكل زیر قسمتهای مختلف سیم پیچ را به همراه نحوه قرار دادن آن در شیار می توان دید.

تصویر واضحتر را در لینك زیر می توانید مشاهده كنید.
http://i7.tinypic.com/24e6du0.jpg

در شكل زیر نیز می توانید نحوه گردش هوای تهویه را در یك ژنراتوربا استفاده از كانالهای هوای داخل روتور ریم و بدون استفاده از فن مشاهده نمایید.

واحد ترمز مكانیكی و بالابری(Bracking and Jacking Unit)
سیســـتم ترمز مكانیكی به گونــــه‎ای طراحــی شده تا مجمــــوعه ژنراتـــور و توربیــن را سریعـاً به حالت سكون برساند. عـــلاوه بر ترمز، این سیستم برای بالا بردن روتـــور هنگام نصــب و یا خارج كردن روتور مورد استفــــاده قرار می‎گیرند. سیستم بالابری همچنین برای خارج كردن یاتاقان‎های كف‎گرد از فشار و جدا كردن شفت توربین از ژنراتور به كار می‎رود. برای بكار انداختن ترمزها از هوا فشرده استفاده می‎شود كه ترمز نرم و با تنظیم مناسب را امكان‎پذیر می‎سازد. فشار لازم برای بالابری به طور قابل توجهی بیشتر از مقدار لازم برای ترمز می‎باشد. از این‌رو این فشار توسط موتورپمپ‎ها و از طریق مدار روغن برقرار می‎شود. سیستم ترمز و بالابری توسط شیرهای سه راهه از یكدیگر مجزا می‎گردند. در شكل زیر می توانید مجموعه ای را كه برای ترمز مكانیكی و جك كردن روتور بكار می رود مشاهده نمایید. معمولا” در یك ژنراتور از چند سگمنت ترمز/جك (مثلا” 4 تا) استفاده می شود.

نمای یك سگمنت ترمز/جك

نمای یك سگمنت ترمز/جك كه در زیر رینگ ترمز روتور ژنراتور قرار می گیرد.
مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه های ساخت قسمتهای مكانیكال و الكتریكال ژنراتور آبی
با وجود اینكه ژنراتور سنكرون، منبع اصلی تولید الكتریسیته در یك نیروگاه می‌باشد و مباحث مربوط به كاركرد آن در شاخه مهندسی برق مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ ولی بعنوان یك ماشین الكتریكی، قسمتهای بسیاری از آن توسط مهندسان مكانیك، طراحی شده و مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای اینكه ذهنیتی نسبت به حجم عملیات مكانیكی و الكتریكی یك هیدروژنراتور سنكرون عمودی ، زمان و هزینه‌های ساخت آن بشود ، مقایسه‌ای كه توسط شركت Voith-Siemens در این مورد انجام شده است، ارایه می‌گردد.

الف- مقایسه بین مدت زمان طراحی و كار مهندسی بر روی قطعات الكتریكی و مكانیكی هیدروژنراتور:

ب- مقایسه بین اوزان تجهیزات الكتریكی و مكانیكی هیدروژنراتور:

پارامترهای اولیه مورد نیاز برای طراحی ژنراتور

زمانی كه می خواهیم ژنراتوری را سفارش دهیم ، طراح نیازمند مقادیر الكتریكی زیر برای طراحی اولیه ژنراتور می باشد كه باید توسط خریدار به سازنده ارائه شوند :

– توان نامی و ماكزیمم
– سرعت نامی و سرعت فرار (Runaway Speed)
– فركانس نامی
– ممان اینرسی
– افزایش دمای مجاز
– راكتانسها ( Xd , X’d , X”d , X”q/X”d )
– نسبت اتصال كوتاه (Short Circuit Ratio)
– ثابت زمانی ها (Tdo و ‏Td و Tdo )
– شرایط محیط (دمای هوا وآب سرد ورودی به رادیاتورها)
– ولتاژ نامی و محدوده مجاز تغییرات ولتاژ
– و مقادیر دیگری مانند :
# حداقل قطر داخلی ژنراتورر
# حداقل راندمان

روتــور بخش‎گردان ژنـــــراتور می‎باشـــد كه شـــامل شفت، هــاب(Hub)، چـــرخ مغناطیسی(magnetic wheel) و قطبـــها مــی‌گردد. شفـت روتـور كه گشـــتاور را از توربین به ژنراتور منتقل می‎نماید، با فلنـج به شفت تــــوربین متصل شـــده است. در ژنراتورهای بزرگ، شفــت شامل دو بخــــش مــی‎شود (بخـــش بالا و پائین) كه به ترتیب مستقیمـــاُ به بالا و پائیـــن هاب روتور با فلنــج متصل مـــی‎شود. شفـــت كه از فــــولاد با كیفیـــت بالا ســاخته شــده است به گونـــه‎ای طراحی شــــده كه در مقـابل تنشهــــای ناشی از اتصـــال كـــوتاه ناگهـــانی و یا هنگام سنــــكرون كردن اشتباه، مقـــاومت نماید.
هاب روتـــور كه دارای ساختار صفحه‎ای است، از ورقهـــای فولادی نورد شده با كیفیت بالا ســـاخته شده است و ارتبـــاط بین شـــفت و طوقـــه مغناطیسی روتور را ایجاد می‎كند.

كاربرد روتور هاب:
– نگهداری روتور ریم، قطبها، فن‌ها و رینگ ترمز
– انتقال گشتاور شفت به روتور ریم و قطبها
– تحمل نیروهای ناشی از Shrinkage(عمل انقباض) روتور ریم

انواع روتورهاب:
– روتور هاب به همراه سیلندر مركزی ، اتصال به شفت با كمك اتصالات KEY شكل (شكل 1)
– روتورهاب به همراه فلنجهای فوقانی و تحتانی ، اتصال به شفت از طریق پیچ و مهره (شكل 2)
– روتورهاب به همراه بازشوهای فوقانی و/یا تحتانی به منظور محبوس كردن هوای تهویه (Rim Ventilation system)

شكل (1)

شكل (2)

روتور ریم(Rotor Rim)
روتـــور ریم (Rotor Rim) دارای ساختار مورق می‎باشــد. طوقه روتور ریم از قطعــــات مجـزای ورقه‎های فولادی تشكیـــل شده كه روی هم چیـــده می‎شوند. صفحات فولادی با استحـــكام بالا و دارای هم‎پوشانی، توسط تعـــداد زیـــادی پیچ‎های محــوری كه به طور یكنـــواخت روی محیط تعبیه شده‎اند بهم بسته می‎شوند.

قطبهای روتور و سیم پیچی آن
ورقه‎هـــای قطب از جنـــس فولاد با نـورد گرم می‎باشــنـد كه از دو طـــرف توســط یك لایه اكسید، عایق شــده اســـت. این لایه‎هــا توسط پیچ‎های محـــوری به یكدیگر محكــم می‎شوند. صفحـــات انتهــایی ورقـــه‎های قطبهـــا را محكم نگاه داشتـــه و نیروی گریز از مركز ناشی از سیم‎پیچ‎هـــای میـــدان را خنثی می‎نماید. سیم‎پیچ‎های میـــدان شامل نوارهای تخت مسی می‎شود كه به صـــورت یك لایه دور بدنه قطب پیچیـده شده است. سیم‎پیچ‎هـــا از كفش قطـب، صفحـــه كلمـپ و بدنه قطب عایق شده‎اند. بین دورهـــای سیم‎پیچـــی نیز لایه عایقی از جنــس رزین مصنوعـــی وجود دارد، سپــس یك رزین مصنوعی به صورت تحت فشـــار و گرم بین لایه‎ها تزریق می‎شـــود تا ساختــاری محكم، فشـــرده و پایدار را ایجاد نمــاید. شینه‎های تحریك نیز سیم‎پیچــی روتـــور را به حلقه‎هــــای لغـــزان (Slip Ring)متصل می‎نماید. این شینه‎هــا از جنس مـس الكترولیتیك می‎باشــند. ارتبـــاط قطبهــا به طوقـــه روتـــور(روتور ریم) توسط شیارهــــای T شكلـــی ایجاد می‎شـــود كه پایه T شـــكل قطبهـــا درون آنها مستقر می‎شود.

قطبهای برجسته در ژنراتورهای آبی

همانطور كه می‌دانید، قطبهای ژنراتورهای آبی از نوع برجسته می‌باشند. این قطبها از اجزای زیر تشكیل شده‌اند:
1- سیم پیچ میدان (Field winding)
2- دمپرها
3- هسته قطب (Pole core)

قطبها وظیفه ساختن میدان مغناطیسی چرخان در فاصله هوایی بین استاتور و روتور را بر عهده دارند. در زیر شكل یك قطب برجسته ژنراتور را می توانید مشاهده كنید

برای دریافت اینجا کلیک کنید