Содержание Содержание…………………………………………………………………………………3 1. Введение…………………………………………………………………………………….4 2. Выбор основных размеров…………………………………………………………………5 3. Расчет обмотки статора…………………………………………………………………….7 4. Расчет пусковой (демпферной) обмотки…………………………………………………11 5. Расчет магнитной цепи……………………………………………………………………12 6. Расчет обмотки возбуждения……………………………………………………………..19 7. Расчет параметров и постоянных времени………………………………………………21 8. Масса активных материалов……………………………………………………………...23 9. Потери и КПД……………………………………………………………………………...24 10. М……………………………………………………………………...26 Литература………………………………………………………………………………….31 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Лит. | Лист | Листов |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Введение. Синхронные машины имеют широкое распространение и выпускаются в большом диапазоне мощностей и частот вращения. В энергетике их применяют в качестве генераторов на электростанциях, и мощность их доходит до 1200 МВт для турбогенераторов и 560 МВт для гидрогенераторов. В промышленных установках большое применение находят синхронные двигатели и генераторы. Синхронные двигатели предназначаются для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, таких, как компрессоры, насосы и т. п. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Выбор основных размеров. Номинальное фазное напряжение (предполагается, что обмотка статора будет соединена в звезду):
Номинальная полная мощность:
(по табл.7-3 лит.1, исходя из номинальных данных машины, задаемся ηн = 0,967). Номинальный фазный ток:
Число пар полюсов:
Расчетная мощность:
По рис. 7-8 лит. 1 для S’ = 301,6 кВ*А при р = 3 предварительно находим внутренний диаметр статора D = 0,95 м. Внешний диаметр статора:
По табл. 7-7 лит. 1 ближайший нормализованный внешний диаметр статора Dа = 1,43 м ( 17 габарит ). Высота оси вращения h = 0,63 м. Поскольку найденный диаметр Dа не лежит в пределах, задаваемых коэффициентом kд, то производим пересчет диаметра D.
Принимаем внутренний диаметр статора D = 1 м. Полюсное деление:
По рис. 7-9 лит. 1 для τ = 0,523 м при р = 3 находим А = 47000 А/м – линейная нагрузка статора, Вδн = 0,93 Тл – максимальное значение индукции в воздушном зазоре при номинальной нагрузке. Задаемся αδ = 0,66 – расчетный коэффициент полюсного перекрытия, kв = 1,15 - коэффициент формы поля, kоб1 = 0,92 – обмоточный коэффициент обмотки статора. Определяем расчетную длину статора:
Находим λ:
По рис. 7-11 лит. 1 устанавливаем, что найденные значения λ лежат в пределах, ограниченных кривыми при р = 3. Действительная длина статора:
Число вентиляционных каналов при bк = 0,01 м:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Принимаем nк = 10. Длина пакета:
Суммарная длина пакетов сердечника:
Число параллельных ветвей обмотки статора. Так как Iн. ф. = 165,84 А < 200 А, то выбираем а = =1. Из рис. 7-13 ( кривые 2 ) для τ = 0,523 м находим t1min = 0,042 м; t1max = 0,046 м. Максимальное число пазов ( зубцов ) магнитопровода статора:
Минимальное число пазов ( зубцов ) магнитопровода статора:
Число пазов магнитопровода статора. Так как Da > 990 мм, то статор выполняется сегментированным. В диапазоне Z1max – Z1min требованиям п. 1 – 4 § 7 – 6 лит. 1 удовлетворяет число пазов 72.
Расчет числа проводников в пазу
Числа сегментов sст и хорды
Линейной нагрузки
Сводим в табл. 1 Таблица 1
Наилучший результат дает вариант 3, который и принимаем для дальнейших расчетов.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Расчет обмотки статора. Ширина паза предварительная:
Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора (предварительно):
где
Возможная ширина изолированного проводника:
Выбираем изоляцию катушек класса нагревостойкости В по табл. 3-2 лит. 1 Двусторонняя толщина изоляции δиз. п = 0,006 м. Размеры проводников обмотки статора. Принимаем, что эффективный проводник состоит из одного элементарного. Марка провода ПСД с толщиной двусторонней изоляции 0,5 мм. По табл. П-29 лит.1 размеры медного проводника a1 x b1 = 2,5 х 11,2 мм (с изоляцией a1из х b1из = 2,83 х 11,53 мм), qэф = 27,5*10-6 м2. Ширина паза (уточненная):
Высота паза:
Где δр. в = 0,00005 * nв * uп = 0,05 * 1 * 12 = 0,0006 м – допуск на разбухание изоляции; δр. ш = 0,00005 * nш =0,00005 * 1 = 0,00005 м - допуск на разбухание изоляции; δш = δв = 0,2 мм – технологические допуски на укладку; Σδиз = 0,0154 м – суммарная толщина изоляции по высоте паза (определена по табл. 3-2 лит. 1) Масштабный эскиз паза представлен на рис. 1, а спецификация паза представлена в табл. 2. Плотность тока в проводнике обмотки статора (уточненное значение):
Проверка индукции в зубце (приближенно):
Проверка индукции в ярме статора (приближенно):
kс = 0,93 – коэффициент заполнения пакета сталью (из табл. 2-1 лит.1). Bz и Ва находятся в допустимых пределах. Перепад температуры в изоляции паза:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 1 Таблица 2
kф – коэффициент добавочных потерь (kф = 1,03…1,1); λиз – теплопроводность изоляции, λиз = 2,2*10-5 Вт/(м * ºС). Градиент температуры в пазовой изоляции: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Проведенная проверка показала, что размеры паза выбраны удачно. Витки фазы обмотки статора:
Шаг обмотки:
Коэффициент укорочения шага:
Коэффициент распределения обмотки статора:
Обмоточный коэффициент:
Задаемся отношением Приближенное значение воздушного зазора:
Принимаем воздушный зазор под серединой полюса 0,005 м (5 мм). Зазор под краями полюса δm = 1,5 * δ = 0,0075 м. Среднее значение воздушного зазора:
Ширина полюсного наконечника:
Радиус дуги полюсного наконечника:
Высота полюсного наконечника по табл. 7-9 лит.1 при τ = 0,523 м: hр = 0,062 м Длина сердечника полюса:
Расчетная длина сердечника полюса (принимаем толщину одной нажимной щеки полюса lf = = 0,02 м):
Предварительная высота полюсного сердечника:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коэффициент рассеяния полюсов (к = 11 – коэффициент, зависящий от высоты полюсного наконечника; из табл. на стр. 287 лит. 1):
Задаемся индукцией в полюсе Bm =1,5 и коэффициентом заполнения полюса сталью kс. р = =0,95 (полюсы выполнены из стали Ст3 толщиной 1 мм). Ширина полюсного сердечника:
Выбираем bm = 0,226 м. Так как
Длина ярма (обода) ротора:
Выбираем Δlс = 0,12 м. Минимальная высота ярма ротора:
Индукция в ободе магнитного колеса Bj = 1,2 Тл. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. Расчет пусковой (демпферной) обмотки. Число стержней пусковой обмотки на полюсе: Nc = 10 Поперечное сечение стержня пусковой обмотки:
Диаметр стержня (материал стержня – медь):
Выбираем dc = 1,25 * 10-2 м, тогда qc = 1,22 * 10-4 м2. Зубцовый шаг на роторе. Принимаем z = 0,01:
Проверяем условия:
Условия выполняются. Пазы ротора выбираем круглые, полузакрытые. Диаметр паза ротора:
Раскрытие паза bs x hs = 4 х 2 мм. Длина стержня:
Сечение короткозамыкающего сегмента:
По табл. П – 32 лит. 1 выбираем прямоугольную медь 8 х 80 мм (сечение qк. з. = 6,39 * 10-4 м2). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. Расчет магнитной цепи. Для магнитопровода статора выбираем сталь 1511 (ГОСТ 214273 – 75) толщиной 0,5 мм. Полюсы ротора выполняют из стали Ст3 толщиной 1 мм. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляют с помощью шпилек и гаек. Толщину обода (ярма ротора) принимаем hj = =116 мм. Магнитный поток в зазоре, Вб:
По рислит. 1 при Уточненное значение расчетной длины статора:
Индукция в воздушном зазоре, Тл:
Коэффициент воздушного зазора статора:
Коэффициент воздушного зазора ротора:
Коэффициент воздушного зазора:
Магнитное напряжение воздушного зазора, А:
Ширина зубца статора на высоте 1/3 hп1 от его коронки:
Индукция в сечении зубца на высоте 1/3 hп1, Тл:
Магнитное напряжение зубцов статора, А:
Индукция в спинке статора, Тл:
Магнитное напряжение в спинке статора, А:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Высота зубца ротора:
Ширина зубца ротора на высоте hz21/3 от его коронки:
Индукция в зубце ротора, Тл:
Магнитное напряжение зубцов ротора, А:
Удельная магнитная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов:
Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников:
Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями:
Удельная магнитная проводимость потока рассеяния:
Магнитное напряжение ярма статора, зазора и зубцов полюсного наконечника:
Поток рассеяния полюса, Вб:
Поток в сечении полюса у его основания, Вб:
Индукция в полюсе, Тл: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнитное напряжение полюса, А:
Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора, А:
Индукция в ободе магнитного колеса (ярме ротора), Тл:
Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса, А:
Магнитное напряжение сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом, А:
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс:
Результаты расчета магнитной цепи сводим в табл. 3. При переводе магнитных напряжений Fδza, Fmj и потока Фm в относительные единицы за базовые значения приняты МДС FВО и Ф при Е1* = 1. По табл. 3 на рис. 2 построена в относительных единицах характеристика холостого хода. На этом же рисунке приведена нормальная характеристика холостого хода.
Рис. 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 3.
Средняя длина витка обмотки статора:
Активное сопротивление обмотки статора:
V = 15ºC
V = 75ºC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Активное сопротивление обмотки статора в относительных единицах:
Индуктивное сопротивление рассеяния:
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:
Коэффициент магнитной проводимости между стенками паза:
Размеры паза по рис. 1 и 6 – 38, а лит. 1: h2 = 0,0775 м, bп1 = 1,8*10-2 м, h1 = 0,0086 м, h0 = 0,082 м. При
Коэффициент магнитной проводимости по коронкам зубцов:
При Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
Индуктивное сопротивления рассеяния в относительных единицах:
Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря в относительных единицах:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kad = 0,85 из рис. 7 – 23 лит. 1. По характеристике холостого хода табл. 3 для Е1* = 1 Fδ0 = =4512,83 А, для Е* = 0,5
Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря в относительных единицах:
Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси в относительных единицах:
Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси в относительных единицах:
Рис. 3 По данным табл. 3 на рис. 3 построены частичные характеристики намагничивания, а на рис. 4 - зависимость
Рис. 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 5 Из векторной диаграммы рис. 5 по Iн. ф.*, Uн. ф.*, cosφн определяем Еδ* = 1,05. Из рис. 4 по Еδ* = 1,05 находим Находим МДС
Где По найденной МДС из характеристики Е* = f(Fδza*) определяем ЭДС Находим ψ = 50º, cosψ = 0,64; sinψ = 0,77. Из характеристики Е* = f(Fδza*) по Еrd* находим Frd* = 0,9. Магнитодвижущая сила продольной реакции якоря:
По сумме Frd* + F’’ad* = 0,9 + 1,149 = 2,049 из характеристики Фσ = f(Fδza) определяем Фσ* = 0,3. Поток полюса Фm* = Фrd* + Фσ* = 1,02 + 0,3 = 1,32. Из характеристики Фm* = f(Fmj*) по потоку Фm* = 1,32 определяем Fmj* = 0,35. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения в относительных единицах при номинальной нагрузке:
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
18 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6. Расчет обмотки возбуждения. Выбираем однорядную обмотку с лобовой частью в виде прямолинейного участка с двумя закруглениями. Изоляция класса нагревостойкости В. Средняя длина витка обмотки возбуждения:
Для питания обмотки возбуждения (из табл. 7 – 10 лит. 1) выбираем тиристорное возбудительное устройство ТВУ-80-320 (Uне = 80 В, Iн = 320 А). Напряжение на кольцах с учетом переходного падения напряжения в щеточном контакте принимаем Uе = 78 В. Сечение проводников обмотки возбуждения (предварительное значение):
Ток возбуждения:
Принимаем Jе = 5*106 А/м. Число витков обмотки возбуждения:
Меньший размер прямоугольного проводника обмотки:
Принимаем δк. п. = 0,01 м, δп = 3*10-4 м. По табл. П – 29 лит. 1 выбираем проводник с размерами ае х bе = 3,75 х 16 мм (qе = 5,91*10-5 м2). Расстояние между катушками соседних полюсов:
Плотность тока в обмотке возбуждения (уточненное значение):
Превышение температуры обмотки возбуждения:
Уточненное значение высоты полюса:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Так как нет расхождения с ранее выбранной высотой, то пересчет магнитного напряжения полюса не производим. Активное сопротивление обмотки возбуждения:
Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при номинальной нагрузке и v = 130ºС:
Коэффициент запаса возбуждения:
| ||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | |
20 | ||||||
7. Расчет параметров и постоянных времени. Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения:
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения:
Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по продольной оси: По отношению Из рис. 7 – 36 лит. 1 : Cd = 1,58, Cq =2,5. Тогда
Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по поперечной оси:
Активное сопротивление обмотки возбуждения при v = 75ºС:
Активное сопротивление пусковой обмотки по продольной оси при v = 75ºС:
Активное сопротивление пусковой обмотки по поперечной оси при v = 75ºС: | ||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | |
21 | ||||||
| ||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | |
22 | ||||||
8. Масса активных материалов. Масса зубцов статора:
Масса ярма статора:
Масса меди обмотки статора:
Масса меди обмотки возбуждения:
Масса меди стержней пусковой обмотки:
Масса меди короткозамыкающих колец:
Масса стали полюсов:
Масса стали обода ротора:
Полная масса меди:
Полная масса активной стали:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9. Потери и КПД. Основные электрические потери в обмотке статора:
Потери на возбуждение:
Магнитные потери в ярме статора:
Магнитные потери в зубцах статора:
Механические потери:
Поверхностные потери в полюсных наконечниках:
Добавочные потери при нагрузке:
Общие потери при номинальной нагрузке:
Коэффициент полезного действия:
Удельный тепловой поток на 1 м2 внутренней поверхности статора:
Превышение температуры внешней поверхности статора над температурой охлаждающего воздуха:
Плотность теплового потока с внешней поверхности лобовых частей: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
24 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Удельная проводимость меди при 75ºС γv = 46*106 См/м; периметр паза (без учета клина) по рис. 7 – 43 лит. 1 П1 = 0,2126 м. Превышение температуры внешней поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха:
Перепад температуры в пазовой изоляции обмотки статора:
Среднее превышение температуры обмотки статора:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10. Характеристики синхронной машины. Статистическая перегружаемость:
При МДС обмотки возбуждения FВ. Н.* = 2,4 по продолжению прямолинейной характеристики холостого хода находим Е’0* = 1,4. По рис. 7 – 42 лит. 1 при Угловая характеристика М* = f(θ):
Построенная по этому уравнению характеристика дана на рис. 6.
Рис. 6. U – образные характеристики I* = f(Iв*) построены по векторным диаграммам для трех значений мощности: Р1* = 0,9, 0,5 и 0,2 (за базовое значение мощности принята мощность При Р1н векторные диаграммы для трех значений тока I(1)* = 0,95; I(2)* = 0,9 и I(3)* = 0,93 представлены на рис. 7. Расчетные значения, необходимые для построения векторных диаграмм и определения тока возбуждения, сведены в табл. 4 (в относительных единицах). Ток возбуждения IВ*, соответствующий номинальному току якоря при Р1н, был определен раньше. Для других значений мощности U – образные характеристики строятся аналогично. Характеристики приведены на рис. 8. Рабочие характеристики I, P1, M, cosφ, η = f(P2) при IВ = IВ. Н. даны на рис. 9. Из рис. 8 при IВ. Н.* = 2,4 находим токи якоря: для Р1н* = 0,9 (2585,3 кВт) ток I* = 1 (165,8 А), для Р1* = 0,5 (1436,3 кВт) ток I* = 0,82 (136 А) и для Р1* = 0,2 (574,5 кВт) ток I* = 0,7 (116,1 А). Расчет рабочих характеристик приведен в табл. 5. При расчете потерь ΣР пересчитываются электрические потери в обмотке статора и добавочные потери (пропорционально I2). Остальные потери принимаются неизменными. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
26 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 7 Таблица 4
Рис. 8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
27 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 9 Таблица 5
Пусковые характеристики. Ранее для пусковой обмотки были выбраны круглые медные стержни. Проведенный расчет пусковых характеристик показал, что в этом случае получается низкий пусковой момент (Мп* = 0,61). В целях повышения пускового момента заменяем четыре медных стержня из десяти на латунные того же размера. Проведем пересчет активных сопротивлений пусковой клетки. Активное сопротивление пусковой обмотки по продольной оси:
Активное сопротивление пусковой обмотки по поперечной оси:
Параметры (в относительных единицах), необходимые для расчета пусковых характеристик: r’e* = 10*rв* = 0,002*10=0,02; хσе* = 0,366; хkd* = 0,078; хkq* = 0,033; rkd* = 0,03; rkq* = 0,0129; xσ*= = 0,064; xad* = 1,61; xaq* = 0,858. Расчет пусковых характеристик сведен в таблицу 6. По данным этой таблицы на рис. 10 построены характеристики. Начальный пусковой момент Мп* = 1,352. Начальный пусковой ток Iп* = 9,151. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
28 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 6
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
29 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 10. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
30 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Литература. 1. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов/, , и др.; Под ред. .-М.: Энергия, 1980. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № докум. | Подп. | Дата | Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||




































