13. Определение потерь и КПД

Основные электрические потери в обмотке статора

Потери на возбуждение

Магнитные потери в ярме статора

Примем kда =1,3; kдz = 1,7; p1/50 =1,4 Вт/кг;

Ва=1,14 Тл; ВZ1/3=1,47 Тл

Магнитные потери в зубцах статора

Механические потери

Поверхностные потери в полюсных наконечниках

где

Во = Вдо (kд1 -1)=0,8•(1,2-1)=0,16 Тл; k0=4,6.

Добавочные потери при нагрузке

Рдоб = 0,005Рн = 0,005•1150 = 5,75 кВт.

Общие потери при номинальной нагрузке

Коэффициент полезного действия

14. Расчёт превышения температуры обмотки статора

Удельный тепловой поток на 1 мІ внутренней поверхности статора

=

Вт/мІ .

Превышение температуры внешней поверхности статора над температурой охлаждающего воздуха

,

где Вт/(_СмІ).

Плотность теплового потока с внешней поверхности лобовых частей

,

где удельная проводимость меди при 75 °С , периметр паза (без учета клина) П 1 = 149,810-3 м.

Превышение температуры внешней поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха

.

Перепад температуры в пазовой изоляции обмотки статора (см. п. 30) .

Среднее превышение температуры обмотки статора

Рис. 8. Характеристика холостого хода

16. Расчёт и построение характеристик генератора

Угловая характеристика

Статическую перегружаемость генератора определяем по угловой характеристике, рис. 9,

kм= Рм*/Рн*=Мм*/Мн*,

где

Рн*=cos цн= 0,8.

Из рис. 9 Мм*=1,87,

kм = Рм*/Рн* = 1,87/0,8 = 2,34.

Данные для построения угловой характеристики (рис. 9)

Рис. 9. Угловая характеристика

Регулировочная характеристика Iв*= f(I*).

Для построения регулировочных характеристик задаем три значения тока якоря I* 0; 0,5; 1. По заданным значениям I* для U*=const и cosц=const строим векторные диаграммы Потье, совмещенные с характеристикой холостого хода и короткого замыкания, из которых находим значения Iв*.

В диаграмме Потье МДС реакция якоря не раскладывается на продольную и поперечную составляющие, как в диаграмме Блонделя, поэтому эта диаграмма применима в основном для неявнополюсных машин. Но она дает приемлемые по точности результаты и для явнополюсных синхронных машин (ошибка не превышает 5-10 %).

Рис. 10. Диаграмма Потье для

Построение диаграммы Потье для U*=1; I*=1, cos ц = 0,8.

На основании уравнения генератора

определяем вектор , как это было сделано при построении диаграммы Блонделя.

Пользуясь значением ЭДС , по характеристике холостого хода находим ток возбуждения , необходимый для её создания (на рис. 10 отрезок OD).

При построении диаграммы Потье применяют реактивное сопротивление Потье

.

Использование вместо учитывает повышенное насыщение магнитной цепи индуктора от потока рассеяния возбуждения. МДС реакции якоря определяется по характеристике короткого замыкания, которую строим как прямую из начала координат через точку L, для которой и = 1.

Для I* = 1 по характеристике короткого замыкания определяем МДС

(отрезок 0М), отложив на оси ординат , по характеристике холостого хода находим F?* (отрезок ОК). Тогда

(отрезок КМ). Чтобы получить МДС, соответствующую полному току возбуждения , необходимо геометрически сложить векторы , при этом учитываем, что МДС опережает на 90°, а МДС совпадает по направлению с током якоря . Результирующий ток возбуждения находим, прибавляя к отрезку ОD отрезок DD' = КМ, причем КМ проводим под углом (ц+г) к отрезку DS.

Принимая, что падение напряжения и реакция якоря прямо пропорциональны току якоря, можно построить подобные диаграммы для различных значений тока I*, напряжения U* и cosц.

На рис. 11 построены диаграммы для U*, равных 1,0; 1,1; 1,15; cosц=0,8. При этом принято, что

Падением напряжения на активном сопротивлении пренебрегаем. Данные построения сведены в табл. 5.

Таблица 5

По данным табл. 5 на рис. 12 построены регулировочные характеристики для напряжений U*, равных 1,0; 1,1; 1,15.

Рис. 11. Диаграмма Потье для построения регулировочных характеристик

Рис. 12. Регулировочные характеристики

Внешняя характеристика U* = f(I*).

Внешнюю характеристику строим, используя семейство регулировочных характеристик (рис. 12). Из точки, соответствующей U* = 1 и I* =1, проведем прямую параллельно оси абсцисс. Точки пересечения этой прямой с регулировочными характеристиками дадут значения тока I* при U* = 1,1 и U* = 1,15. Значение U* при I* =0 получим по характеристике холостого хода для Iвн*. Данные расчета сведены в табл. 6.

Таблица 6

По данным табл. 6 на рис. 13 построена внешняя характеристика.

Рис. 13. Внешняя характеристика

U-образная характеристика I*=f().

При построении U-образной характеристики должно быть обеспечено выполнение условий =const и = const. Принимая во внимание, что

,

можно отметить, что активная составляющая тока якоря также постоянна.

Для U-образной характеристики при U*=Uн* и

Р*=Р*н=cosц=0,8

активная составляющая тока равна 0,8. Для характеристик при , например при , активная составляющая = 0,9·0,8 =0,72 и т.д.

U-образную характеристику для случая Р*=0,8; U* = Uн* строим следующим образом. Откладываем по оси абсцисс в масштабе вектор напряжения . С ним совпадает по направлению вектор активного тока Iн*cosцн (рис. 14). Затем задаемся несколькими значениями тока I*, например двумя I(1)* =1, I(2)* =0,9 для индуктивной нагрузки (ц>0), одним для активной нагрузки I(3)* =Iн*cosцн и одним I(4)* =0,88 для емкостной нагрузки (ц<0), и размещаем их, как показано на рис. 14. Определяем для этих токов углы ц.

Рис. 14. Векторные диаграммы (к построению U-образной характеристики)

Рис. 15. Диаграмма Потье (к построению U-образной характеристики)

Для каждого значения I(1,2,3,4)* и ц(1,2,3,4) строим диаграмму Потье, как это делалось при построении регулировочных характеристик (рис. 15).

Данные расчёта сводим в табл. 7

Таблица 7

По данным табл. 7 строим U-образную характеристику (рис. 16).

Рис. 16. U-образная характеристика

Список использованных источников

1. Теоретические основы электротехники: Учеб. пособие для вузов: В 2 ч./ Л.А. Бессонов - 9-е изд., перераб. и доп. М.:Высшая школа, 1996. 623 с.

2. Электрические машины: Учебник для вузов/ А.И. Вольдек - 2-е изд., перераб. и доп. Л.:Энергия, 1974. 840 с.

3. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов: В 2 кн./ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др.; Под. ред. И.П. Копылова.- 2-е изд., перераб. и доп. М.:Энергоатомиздат, 1993. Кн. 2. 384 с.

4. Пахомин С.А. Проектирование синхронных генераторов: Учеб. пособие к курсовому проекту по электромеханике/ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - 91с.

5. СТП-40.459-007-82. Стандарт предприятия. Текстовые документы в учебном процессе. Общие требования/ НПИ. Новочеркасск, 36 с.

Размещено на Allbest.ru