شماره ركورد
26240
شماره راهنما
ELE2 532
عنوان
طراحي و تحليل يك توربو-ژنراتور 200 مگاولت- آمپر دوقطب با خنك سازي هوا
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق - الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1405.06.18
صفحه شمار
126 ص.
استاد راهنما
دكتر آرش كيومرثي
لينك پروفايل استاد راهنما
استاد مشاور
دكتر بهزاد ميرزائيان دهكردي
كليدواژه فارسي
توربو-آلترناتور , ژنراتورسنكرون , عكس العمل آرميچر , گام سيم پيچي , ، گام كسري , المان محدود , مدل سازي و شبيه سازي
چكيده فارسي
امروزه در دنيا افزايش روزافزون نياز به انرژي الكتريكي در شبكههاي قدرت و رشد بارهاي صنعتي باعث شده است كه ژنراتورهاي سنكرون با توان بالا به عنوان قلب نيروگاههاي حرارتي، هنوز هسته اصلي توليد انرژي به شمار روند. توربوژنراتورها با توجه به امكان توليد توان بالا و راندمان قابل قبول، فارغ از نوع محرك مكانيكي؛ بعنوان اصلي ترين ماشين هاي توليد توان الكتريكي به كار برده ميشوند. با پيشرفت علم وكشف مواد بهتر در زمينه طراحي وساخت و استفاده از روش جديد در افزايش بازدهي توربوژنراتورها، تاكنون ژنراتورهاي با سطح توان بالاي 2000 مگاوات نيز ساخته شده اند. در چنين توانهايي، طراحي دقيق اجزاي ژنراتور، انتخاب سيستم خنككاري مناسب و تحليل جامع رفتار ديناميكي ماشين از جمله مهمترين چالشهاي مهندسي برق درگرايش قدرت محسوب ميشوند.
در اين پژوهش پس از مطالعه منابع و مقالات در اين زمينه با انتخاب پارامترهاي لازم جهت طراحي؛ به طراحي يك ژنراتور سنكرون (توربو- آلترناتور) قطب صاف، دو قطب با توان نامي 200 مگاولت-آمپر و ولتاژخط 75/15 كيلوولت پرداخته شده است و در مقايسه با ژنراتور واقعي، صحت انجام محاسبات بررسي شده است.
در بخش استاتور و رتور، با توجه به عدم وجود اطلاعات كافي براي طراحي ژنراتور در اين حد توان الكتريكي، برخي از محاسبات نياز به تحقيق و مطالعه بيشتر داشتهاند، تا بتوان به مقادير طراحي شده در ژنراتور واقعي دست پيدا كرد؛ از جمله انتخاب مناسب و دقيق چگالي جريان الكتريكي هادي و چگالي شار مغناطيسي و فاصله هوايي ماشين.
پس از انجام طراحي، تحليل ماشين با استفاده از روش المان محدود انجام پذيرفته است و تحليل رفتار ژنراتور طراحي شده مورد بررسي قرار گرفته است و چگالي شار و ميدان هاي ماشين مورد ارزيابي قرار گرفته اند و رفتار ماشين در سه حالت بدون بار، متصل به شبكه بي نهايت و اتصال كوتاه مورد بررسي قرار گرفته است.
در بخش تحليل اتصال كوتاه ماشين با المان محدود، پارامترهاي ماشين از جمله: Xd ، X’d ،X”d ، T’dوT”d ؛ از تحليل المان محدود در اتصال كوتاه ماشين محاسبه شده و با مقادير ژنراتور واقعي مجددا مقايسه شده اند. در نهايت، با مقايسه مقادير پارامترهاي ژنراتور طراحي شده و ژنراتورهاي ساخته شده، صحت طراحي بررسي شده است.
كليدواژه لاتين
Turbo-Alternator , Synchronous Generator , Armature- Reaction Field , Coil Pitch , Fraction Pitch , The Finite Element Method , Modeling and Simulation
عنوان لاتين
Design and Analyis of a 200MVA Two-pole Air-Cooled Turbo-Generator
گروه آموزشي
مهندسي برق
چكيده لاتين
Today, the continuously increasing demand for electrical energy in power systems and the expansion of industrial loads have made synchronous generators in thermal power plant as the primary source of electrical power generation. Owing to their high power capability, acceptable efficiency, and compatibility with various types of prime movers, turbo-generators remain the most important electrical machines for large-electrical power generation. With advances in modern manufacturing techniques, synchronous generators with ratings exceeding 2000 MW have been developed. At such very high power levels, the precise design of generator components, the selection of an appropriate cooling system, and comprehensive design and analysis of the machineʹs dynamic behavior are among the most significant challenges in electrical power engineering.
In this research, following an extensive review of the relevant literature and by selecting the required design parameters, a two-pole cylindrical-rotor synchronous turbo-generator,rated at 200 MVA with a 15.75 kV terminal voltage is designed. The calculated results are then compared with the data of an actual synchronous generator to verify the accuracy of the design procedure.
Since detailed design information for generators of this power rating is not widely available in the literature, several design calculations require further study. In the design process, parameters such as current density in the stator conductors, magnetic flux density, and air-gap length were carefully selected to achieve values consistent with those of a practical generator.
After completing the design process, the generator is analyzed using the Finite Element Method (FEM). The magnetic flux distribution and magnetic field of the machine are evaluated, and its performance is investigated under three operating conditions: no-load, connection to an infinite bus, and three-phase short circuit.
In the short-circuit analysis, the machine parameters, including the direct-axis synchronous reactance (Xd), transient direct-axis reactance (Xʹd), subtransient reactance (Xʹʹd), direct-axis transient time constant (Tʹd), and direct-axis subtransient time constant (Tʹʹd), are obtained from the finite element analysis. These values are then compared with those of an actual generator. In the end, by comparing the calculated and measured parameters, the validity and accuracy of the proposed generator design are confirmed.
تعداد فصل ها
6
فهرست مطالب pdf
171918
نويسنده