Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Расчет синхронного двигателя

Введение

статор ротор двигатель асинхронный

Прогресс современной науки и техники неразрывно связан с применением электроэнергии в различных производственных процессах и устройствах.

Электрические машины являются основными элементами энергетических установок, различных и механизмов, технологического оборудования, современных транспортных средств, связи. Они вырабатывают электроэнергию, осуществляют высокоэкономичное преобразование её в механическую.

Электрические машины широко применяются во всех отраслях народного хозяйства. Их преимущества - высокий КПД, достигающий в мощных машинах 95-99%, сравнительно малая масса и габариты, а так же экономичное использование материалов. Они характеризуются высокой надёжностью и долговечностью, простотой управления и обслуживания, удобством подвода и отвода электроэнергии, небольшой стоимостью при массовом и крупносерийном производстве и являются экологически чистыми.

Проектирование электрических машин - это искусство, соединяющее знание процессов и устройства электрических машин, преобразование энергии. Процесс проектирования электрических машин требует глубоких, профессиональных знаний не только в электромеханике, но и в теплофизике, механике и экономике.

При проектировании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть сконструированы так, чтобы при изготовлении машины трудоёмкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала наилучшими энергетическими показателями. При этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения её в электрических приводах.

Синхронные машины используют главным образом в качестве источника электроэнергии переменного тока. Их устанавливают на мощных тепловых, атомных и гидроэлектростанциях, а также на передвижных электростанциях и транспортных установках. Для генерирования или потребления реактивной мощности с целью улучшения коэффициента мощности и регулирования её напряжения применяют синхронные компенсаторы.

В бытовых электрических приборах (магнитофонах, проигрывателях, киноаппаратуре) и в системах управления широко применяют синхронные микромашины: с постоянными магнитами, индукторные, реактивные, гистерезисные, шаговые.

Основная электромагнитная схема синхронных машин с момента изобретения осталась неизменной, но усовершенствовалось их конструктивное исполнение и выросли электромагнитные нагрузки, что позволило улучшить массогабаритные и нагрузочные показатели и нагрузочную способность синхронных машин. Особенно большие выгоды в этом отношении дало применение в крупных машинах водородного и водяного охлаждения.

1. Номинальные величины

Проектирование синхронных машин, как, впрочем, и любой другой электрической машины, начинаем с выбора главных размеров. Для этого сначала необходимо определить номинальные параметры.

1. Номинальное фазное напряжение (предполагаем, что обмотка статора будет соединена в звезду):

(1.1)

2. Номинальная полная мощность:

(1.2)

где P_н - номинальная активная мощность, Вт;

cosц_н = 0.9 - коэффициент мощности;

з_н - КПД синхронного двигателя. По таблице 10.3 [1] принимаем согласно номинальным данным машины з_н=0.952.

3. Номинальный фазный ток:

(1.3)

4. Число пар полюсов:

(1.4)

5. Расчётная мощность:

(1.5)

где k_E - коэффициент, представляющий собой отношение ЭДС в якоре при номинальной нагрузке к номинальной нагрузке. При работе синхронного двигателя с опережающим током и cosц=0.9, можно принимать k_E в пределах 1.05 - 1.06. Принимаем k_E = 1.05.

2. Размеры статора

По рисунку 10.8 [1] для S'=686.3·10³ ВА, p=3 предварительно находим внутренний диаметр статора D=0.605 м.

7. Внешний диаметр статора по (10.3) [1]:

(2.1)

где k_D - коэффициент, который в зависимости от числа полюсов по таблице 10.6 [1] имеет значение k_д=1.4ч1.45.

По таблице 10.7 [1] ближайший нормализированный внешний диаметр статора D_а=850 мм (14-ый габарит).

Высота оси вращения h =500 мм = 0.5 м.

8. Полюсное деление:

(2.2)

9. Расчётная длина статора. Линейную нагрузку А и индукцию B_dн для машин мощностью более 100кВт выбираем по рисунку 10.9 [1]. При номинальном напряжении 6000 В.

Для =0.317 м, при p= 3 находим А=475·10² А/м, B_dн=0.72 Тл.

Задаемся a_d=0.65, k_B=1.2, a_d·k_B=0.78, k_обм =0.92.

(2.3)

где a_d - расчётный коэффициент полюсного перекрытия;

k_B - коэффициент формы поля;

k_обм - обмоточный коэффициент обмотки статора;

А - линейная нагрузка статора, А/м;

B_dн - максимальное значение индукции в воздушном зазоре при номинальной нагрузке, Тл.

10. Находим l по (10.6) [1]:

(2.4)

По рисунку 10.11 устанавливаем, что полученное значение l лежит в пределах, ограниченных кривыми при p=3.

11. Действительная длина статора:

(2.5)

12. Число вентиляционных каналов определяется при ширине канала b_к=0.01 м:

 (2.6)

Принимаем n_k= 8.

13. Длина пакета:

(2.7)

14. Суммарная длина пакетов сердечника:

(2.8)

3. Зубцовая зона статора

Для статоров синхронных машин находят применение петлевые обмотки, состоящие из многовитковых катушек и волновые обмотки с числом эффективных проводников в пазу не более двух. Применение волновых обмоток имеет определённые преимущества при токах в параллельной ветви более 1000 А. Для статоров синхронных машин общего назначения находят применение двухслойные катушечные петлевые обмотки с числом эффективных проводников в пазу более двух.

15. Число параллельных ветвей обмотки статора:

a=1, так как I_нф =62.96 А < 200 А

16. Зубцовое деление для t =0.317. По кривым [1] рисунка 10.13:

17. Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора:

 (3.1)

18. Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора:

(3.2)

19. Число пазов магнитопровода статора:

Так как D_а не больше 990 мм, то статор выполняем несегментированнным.

Из диапазона числа пазов выбирается такое число Z₁, при котором выполняются нижеследующие требования. Примем Z₁=72.

1) Z₁ должно быть кратным числу фаз m и числу параллельных ветвей , то есть .

2) число пазов на полюс и на фазу:

- причем d не может быть кратно m и должно быть меньше числа пар полюсов,

3) Число параллельных ветвей и число полюсов должно быть связано следующими соотношениями:

при целом q₁

при дробном q₁

- целое число

(3.3)

20. Число эффективных проводников в пазу:

(3.4)

По найденному значению U_n уточняем линейную нагрузку:

(3.5)

4. Пазы и обмотка статора

21. Ширина паза (предварительно):

(4.1)

22. Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора:

(4.2)

где J₁ - допустимая плотность тока;

(4.3)

где AJ₁=2700·10⁸ - определяется по рисунку 10.16 [1] при t=0.317 м.

23. Ширина изолированного проводника:

 (4.4)

В синхронных машинах от 100 кВт и выше, выпускаемых промышленностью, применяется непрерывная изоляция класса нагревостойкости B, спецификация которой дана в таблице 3.5 [1]. Двухсторонняя толщина изоляции составляет d_из.п=4.7 мм при U_н=6 кВ.

24. Размеры проводников обмоток статора. Принимаем, что эффективный проводник состоит из одного элементарного (q_эф=11.1 мм² < 18 мм²). Марка провода при U_н=6000 В-ПЭТВСД. Двухсторонняя толщина изоляции 0.5 мм. По таблице П3.4 размеры медного проводника a₁Чb₁=1.5Ч8 мм, q_эф=11.79 мм², a_1изЧb_1из=2Ч8.5 мм.

25. Ширина паза (уточнённая):

(4.5)

где n_ш=1 - число элементарных проводников по ширине паза;

d_из.п=4.7 мм - двусторонняя толщина паза;

d_р.ш=0.05•n_ш - допуск на разбухание изоляции;

d_ш=0.2 мм - технологический допуск на укладку.

26. Высота паза:

(4.6)

где h_к=4-5 мм - высота клина;

Sd_из=12.4 мм - суммарная толщина изоляции по высоте паза по

таблице 3.5 [1];

d_рв=0.05·n_в·U_п - допуск на разбухание;

d_в=0.2 мм - допуск на укладку;



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эскиз паза

27. Плотность тока в проводнике в проводнике обмотки статора:

(4.7)

28. Проверка индукции в зубе (приближённо):

(4.8)

где k_с=0.93 - коэффициент заполнения пакета стали (таблица 2.1) [1].

Индукция B_z1 лежит в пределах 1.6ч2 Тл, что удовлетворяет условию.

29. Проверка индукции в ярме статора (приближённо):

(4.9)

где - высота спинки статора.

B_a находятся в допустимых пределах (B_a =1.21.45 Тл).

30. Перепад температуры в изоляции паза:

(4.10)

где k_ф=1.1 - коэффициент добавочных потерь;

l_из=2.2•10^-5 Вт/(м•С) - теплопроводность изоляции по способу монолит.

31. Градиент температуры в пазовой изоляции:

(4.11)

Проведённая проверка показала, что размеры паза выбраны удачно.

32. Витки фазы обмотки статора:

(4.12)

33. Шаг обмотки:

(4.13)

где tп=3·q1=3·4=12;

34. Коэффициент укорочения шага:

(4.14)

35. Коэффициент распределения обмотки статора:

(4.15)

36. Обмоточный коэффициент:

(4.16)

5. Воздушный зазор и полюса ротора

Воздушный зазор в основном определяет технико-экономические показатели машины. При увеличении зазора возрастают размеры полюсов, обмотки возбуждения и потери в этой обмотке. С другой стороны, при малых зазорах повышаются добавочные потери на поверхности полюсных наконечников, а также повышается опасность деформации ротора при задевании его о статор. От зазора зависит возможность кратковременных перегрузок синхронных машин по моменту и мощности.

Как известно на Pm и Mm большое влияние оказывает синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси Xd. Чем больше зазор, тем меньше Xd и тем больше Mm/M и Pm/P.

Исходя из заданного соотношения Mm/M=1.75 по рисунку 10.18 [1] находим xd*=1.9.

37. Приближённое значение воздушного зазора:

(5.1)

где Bd0=0.95·Bdн=0.95·0.72=0.684 Тл - максимальная индукция в зазоре при холостом ходе.

38. Принимаем воздушный зазор под серединой полюса 0,0034 м (3,4 мм). Зазор под краями полюса dm=1.5·d=1.5·3.36=4.76 мм:

(5.2)

39. Ширина полюсного наконечника:

(5.3)

где a=0,7 - коэффициент полюсного перекрытия по § 10.9 [1].

40. Радиус дуги полюсного наконечника:

(5.4)

41. Высота полюсного наконечника по таблице 10.9 при =0.317 м:

hр=0.4 м.

42. Длина сердечника полюса и полюсного наконечника:

(5.5)

43. Расчётная длина сердечника полюса:

(5.6)

где lf=0.02 м - толщина одной нажимной щеки полюса.

44. Предварительная высота полюсного сердечника:

(5.7)

45. Коэффициент рассеяния полюсов:

(5.8)

где k=8.55 - коэффициент, зависящий от высоты полюсного наконечника.

46 Ширина полюсного сердечника. Задаёмся Bm=1.43 Тл, kср=0.95 - коэффициент заполнения полюса сталью при толщине листов 1 мм (полюса выполняются из стали Ст 3 толщиной 1 мм).

(5.9)

47. Длина ярма (обода) ротора:

(5.10)

48. Минимальная высота ярма ротора:

(5.11)

Принято =1.2 Тл; уточняется по чертежу.

6. Демпферная обмотка

Демпферную (пусковую) обмотку размещают в пазах полюсных наконечников ротора. Эта обмотка в двигателях необходима для асинхронного пуска и успокоения качания ротора. Расчёт демпферной обмотки заключается в определении количества и размеров стержней обмотки, а также размеров короткозамыкающих сегментов.

Короткозамыкающие сегменты замыкают все стержни с торцов полюса и соединяются с сегментами соседних полюсов, образуя кольцо. В этом случае демпферная обмотка называется продольно-поперечной. Если сегменты соседних полюсов не соединены, то обмотка называется продольной. Наиболее часто применяются продольно-поперечные обмотки. Стержни выполняются из меди или латуни круглого сечения. Чаще всего пусковую обмотку выполняют из медных стержней.

49. Число стержней пусковой обмотки на полюсе N_c=7.

50. Поперечное сечение стержня пусковой обмотки:

(6.1)

51. Диаметр стержня (материал - медь):

(6.2)

Выбираем d_c=125·10^-3, тогда q_c=122·10^-6 м².

52. Зубцовый шаг на роторе:

 (6.3)

Принимаем z=0.036 м - расстояние между крайними стержнем и краем полюсного наконечника.

53. Проверяем условие:

(6.4)

Пазы ротора выбираем круглые, полузакрытые.

54. Диаметр паза ротора:

(6.5)

Раскрытие паза b_sЧ h_s=4Ч2 мм.

55. Длина стержня:

(6.6)

56. Сечение короткозамыкающего сегмента:

(6.7)

По таблице П3.4 выбираем прямоугольную медь 855 мм (q_кз=429.1 мм²).

7. Расчёт магнитной цепи

Расчёт магнитной цепи проводят с целью определения МДС обмотки возбуждения F_fо, необходимой для создания магнитного потока машины Ф на холостом ходу. При вращении ротора этот поток наводит в обмотке статора ЭДС. Таким образом в результате расчёта магнитной цепи может быть построена зависимость E=f(F_fо), которая называется характеристикой холостого хода.

Для магнитопровода статора выбираем сталь 1511 (ГОСТ 214273-75) толщиной 0.5 мм. Полосы ротора выполняют из стали Ст3 толщиной 1 мм. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляют с помощью шпилек и гаек.

57. Магнитный поток в зазоре:

(7.1)

где w₁ - число витков статора;

k_об1 - обмоточный коэффициент фазы статора;

f - частота, Гц;

k_в=1.15 - коэффициент формы поля, находим по рисунку 10.21 [1], при

d_m/d=1.4;

a=0.7, .

58. Расчётная длина статора (уточнённая):

(7.2)

где ;

.

59. Индукция в воздушном зазоре:

(7.3)

60. Коэффициент воздушного зазора статора:

(7.4)

62. Коэффициент воздушного зазора:

(7.5)

63. Магнитное сопряжение воздушного зазора:

(7.6)

64. Ширина зубца статора на высоте 1/3 h_п1 от его коронки:

(7.7)

где .

65. Индукция в сечении зубца на высоте 1/3 h_п1:

(7.8)

66. Магнитное напряжение зубцов статора, А:

(7.9)

67. Индукция в спинке статора:

(7.10)

68. Магнитное напряжение спинки статора, А:

(7.11)

где x - коэффициент выбираемый по рисунку 10.22 [1] и учитывающий неравномерное распределение индукции по поперечному сечению спинки статора;

Длина магнитной линии в спинке статора:

 (7.12)

69. Высота зубца ротора:

(7.13)

70. Ширина зубца ротора по высоте от его коронки:

(7.14)

71. Индукция в зубце ротора:

(7.15)

72. Магнитное напряжение зубцов ротора:

(7.16)

73. Удельная магнитная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов:

(7.17)

74. Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников:

(7.18)

где ;

;

.

75. Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями:

(7.19)

76. Удельная магнитная проводимость для потока:

(7.20)

77. Магнитное напряжение ярма статора, зазора и зубцов полюсного наконечника:

(7.21)

78. Поток рассеяния полюса:

(7.22)

79. Поток в сечение полюса у его основания:

80. Индукция в полюсе, Тл:

(7.23)

81. Магнитное напряжение полюса:

(7.24)

где h_mp=h_p+h_m=0.04+0.105=0.145 м

82. Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора, А:

(7.25)

83. Индукция в ободе магнитного колеса (ярма ротора), А:

(7.26)

84. Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса:

(7.27)

где .

85. Магнитное напряжение сердечника полюса, ярма ротора, и стыка между полюсом и ярмом, А:

(7.28)

86. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс:

(7.29)

Результаты расчета магнитной цепи

Расчетная величина	E1* и Ф*
	0.5	0	1.1	1.2	1.3
E1, B	1732	3464	3811	4157	4503
, Вб	0.034	0.068	0.075	0.081	0.088
, Тл	0.348	0.697	0.766	0.836	0.906
, А	1195	2390	2630	2869	3108
, Тл	0.77	1.54	1.69	1.84	2
Hz1, A/м	233	4760	12200	27000	70000
, A	13.7	279	715	1582	4102
, Тл	0.7	1.39	1.53	1.67	1.81
	0.61	0.37	0.32	0.29	0.27
Hа, A/м	192	1720	520	10700	24000
, A	24.1	131	297.7	638.6	22,4
, Тл	0.76	1.53	1.68	1.84	1.99
Hz2, A/м	380	2710	6230	14100	27500
, A	5.5	39.6	91	205.9	401.5
, A	1238.6	2480	3733.1	5295.3	8944.8
, Вб	0.0031	0.007	0.0092	0.0131	0.0221
, Вб	0.037	0.075	0.084	0.094	0.11
, Тл	0.69	1.4	1.57	1.77	2.06
Hm, A/м	340	1490	3400	7570	25133
, A	49.2	215.5	491.9	1095.1	3635.9
, A	173	350.2	392.2	442	515.9
, Тл	0.67	1.35	1.52	1.71	1.99
Hj, A/м	554	1810	3100	5850	10800
, A	76	248	424	8008	1478
, A	298	813	1308	2337	5629
, A	1536	3653	5041	7633	14574
FB0*	0.42	1	1.38	2.09	3.99
Фm*	0.55	1.1	1.24	1.39	1.63
Fdza*	0.34	0.78	1.02	1.45	2.45
Fmj*	0.08	0.22	0.36	0.64	1.54

При B_m>1.6 Тл магнитное сечение полюса определялось по трём сечениям. Для этого определяют потоки в трёх сечениях полюса:

у его основания:

у полюсных наконечников:

в среднем сечении: .

Деля эти потоки на площадь поперечного сечения полюса определяют индукции, а затем и напряжённости H_m, H'_m, h_mср.

Расчётное значение напряжения полюса (приближённо):

(7.30)

По таблице 7.1 на рисунке 7.1 построена в относительных единицах характеристика холостого хода. На этом же рисунке приведена нормальная характеристика холостого хода.

Характеристика холостого хода (1 - расчётная, 2 - нормальная)

8. Параметры обмотки статора для установившегося режима

87. Длина лобовой части обмотки статора:

(8.1)

где b - коэффициент укорочения (п. 33);

B₁ - вылет прямолинейной части катушек из паза (таблица 9.49 [1]);

S_i - допустимое расстояние между медью проводников соседних катушек (таблица 9.49 [1]).

88. Средняя длина витка обмотки статора:

(8.2)

89. Активное сопротивление обмотки статора:

(8.3)

90. Активное сопротивление обмоток статора в относительных единицах:

(8.4)

где .

91. Индуктивное сопротивление рассеяния:

(8.5)

92. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния:

(8.6)

Коэффициент магнитной проводимости между стенками паза:

(8.7)

Размеры паза по рисунку 8.50а [1]:

h₂=6.33 см, h₁=0.785 см, h₀=0.67 см, при :

Коэффициент магнитной проводимости по коронкам зубов:

(8.8)

где a=0.7 - коэффициент полюсного перекрытия, при из рисунка 10.26 [1] l'_к=0.145

93. Коэффициент проводимости лобового рассеяния:

 (8.9)

94. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:

(8.10)

95. Индуктивное сопротивление рассеяния в относительных единицах:

(8.11)

96. Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря в относительных единицах:

(8.11)

где - МДС статора при номинальном токе;

k_ad=0.85 - по рисунку 10.24 [1];

По характеристике холостого хода (таблица 7.1) для E_1*=1, F_d0=2390.5 А

97. Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря в относительных единицах:

 (8.12)

98. Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси в относительных единицах:

(8.13)

99. Синхронное индуктивное сопротивление на поперечной оси в относительных единицах:

(8.14)

9. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения при нагрузке

100. По данным таблицы 7.1 на рисунке 9.1 построены частичные характеристики намагничивания.

Частичные характеристики намагничивания



Зависимость

Векторная диаграмма для номинальной нагрузки.

Из векторной диаграммы по I_нф*, U_нф*, cos определяем E_d*=1.042.

Из рисунка 9.3 по E_d*=1.042 находим и по рисунку 10.48 [1] находим коэффициенты: .

101. Магнитодвижущая сила (МДС):

(9.1)

где .

По найденной МДС из характеристики E_*=f(F_dza*) определяем ЭДС , отложив которую на векторной диаграмме получим направление, а затем и модуль E_rd*=-Ф_rd*=0.825. Находим Y=62^О, cosY=0.47,

sinY=0.88. Из характеристики E_*=f(F_dza*) по E_rd* находим F_rd*=0.94.

102. МДС продольной реакции якоря:

(9.2)

По сумме F_rd*+F''_ad*=0.94+1.35=2.292.

Из характеристики Ф_s=f(F_dza) определяем Ф_s*=0.3.

Поток полюса:

. (9.3)

Из характеристики Ф_m*=f(F_mj*) по Ф_m*=1.125 определяем F_mj*=0.245.

103. МДС обмотки возбуждения в относительных единицах при номинальной нагрузке:

(9.4)

104. МДС обмотки возбуждения:

(9.5)

10. Обмотка возбуждения

Выбираем однорядную обмотку с лобовой частью в виде полуокружности. Изоляция класса нагревостойкости, В.

105. Средняя длина витка обмотки возбуждения:

(10.1)

где - ширина проводников обмотки;

- односторонняя толщина изоляции полюса;

- расстояние от центра закругления с радиусом r до края штампованной части полюса.

Для питания обмотки возбуждения (таблица 10.10 [1]) выбираем тиристорное возбудительное устройство ТВУ-65-320, U_не=65 В, I_н=320 А. Напряжение на кольцах с учётом переходного падения напряжения в щёточном контакте принимаем U_e=63 В.

106. Сечение проводников обмотки возбуждения (предварительное):

(10.2)

где

- удельное сопротивление меди.

107. Ток возбуждения:

 (10.3)

где - плотность тока в проводниках обмотки возбуждения.

108. Число витков обмотки возбуждения:

(10.4)

109. Меньший размер прямоугольного проводника обмотки:

(10.5)

где d_п - изоляция между витками;

d_кп - суммарная толщина изоляции обмотки.

По таблице П3.2 выбираем проводник с размерами a_eЧb_e=3x12.5 мм, q_e=36.95 мм².

110. Расстояние между катушками соседних полюсов:

(10.6)

111. Плотность тока в обмотке возбуждения (уточнённая):

112. Превышение температуры обмотки возбуждения:

(10.7)

где

113. Высота полюса (уточнённая):

(10.8)

114. Активное сопротивление обмотки возбуждения:

(10.8)

115. Напряжение на кольцах обмотки возбуждения при номинальной нагрузке и J=130 С:

(10.9)

116. Коэффициент запаса возбуждения:

(6.10)

11. Параметры и постоянные времени

Параметрами машины называются активные и индуктивные сопротивления обмоток. Параметры даются в относительных единицах. Параметры цепей ротора приведены к числу обмоток статора.

117. Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения:

(11.1)

где

118. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения:

(11.2)

119. Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по продольной оси:

(11.3)

По отношению , при N_c=7 из рисунка 10.38 [1] определяем k_b=0.6, k_b+1=1.6, 1-k_b=0.4.

k_b=0.6 - коэффициент распределения пусковой обмотки.

Из рисунка 10.37 определяем коэффициенты приведения C_d=0.81 и C_q=1.95 для расчёта проводимостей короткозамкнутых колец.

Коэффициент проводимости пазового рассеяния:



Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния:

Коэффициент проводимости короткозамыкающих колец по продольной оси:

120. Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по поперечной оси:

(11.4)

Коэффициент проводимости короткозамыкающих колец по поперечной оси:

121. Активное сопротивление обмотки возбуждения при J=75⁰С:

(11.5)

122. Активное сопротивление пусковой обмотки при J=75⁰С по продольной оси:

(11.6)

С_с, С_кз - отношение удельных сопротивлений материала стержня и кольца к удельному сопротивлению меди. Для меди эти коэффициенты равны 1.

123. Активное сопротивление пусковой обмотки по поперечной оси

при J=75⁰С:

(11.7)

Постоянная времени представляет собой отношение индуктивности данной обмотки к её омическому сопротивлению. От постоянной времени зависит продолжительность протекания переходного процесса в синхронной машине.

12. Масса активных материалов

Для оценки массогабаритных параметров спроектированной машины, для расчёта потерь и др. возникает необходимость в определении массы активных материалов.

124. Масса зубцов статора:

(12.1)

где

125. Масса ярма статора:

(12.2)

126. Масса меди обмоток статора:

(12.3)

127. Масса меди обмоток возбуждения:

(12.4)

128. Масса меди стержней пусковой обмотки:

(12.5)

129. Масса меди короткозамыкающих колец:

(12.6)

130. Масса стали полюсов:

(12.7)

131. Масса стали обода ротора:

(12.8)

132. Полная масса меди:

(12.9)

133. Полная масса активной стали:

(12.10)

13. Потери и КПД

Потери в синхронных машинах делятся на основные и добавочные.

134. Основные электрические потери в обмотке статора:

(13.1)

135. Потери на возбуждение:

(13.2)

136. Магнитные потери в ярме статора:

(13.3)

137. Магнитные потери в зубцах статора:

(13.4)

138. Механические потери в зубцах статора:

(13.5)

139. Поверхностные потери в полюсных наконечниках:

(13.6)

где - индукция при E=U_нф.

140. Добавочные потери при нагрузке:



где

141. Общие потери при номинальной нагрузке:

142. Коэффициент полезного действия (КПД):

(13.7)

14. Превышение температуры обмотки статора

143. Удельный тепловой поток на 1 м² внутренней поверхности статора:

(14.1)

144. Превышение температуры внешней поверхности статора над температурой охлаждающего воздуха:

(14.2)

145. Плотность теплового потока с внешней поверхности лобовых частей:

(14.3)

где - удельная проводимость меди при 75⁰С;

П₁=- периметр паза без учёта клина.

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

(14.4)

147. Превышение температуры в пазовой изоляции обмотки статора:

- см. пункт 30

148. Среднее превышение температуры обмотки статора:

(14.5)

15. Характеристики синхронной машины

149. Статическая перегружаемость:

(15.1)

При МДС обмотки возбуждения F_вн* по продолжению прямоугольной части характеристики холостого хода находим Е'_0*.

По рисунку 10.43 [1] при находим k_pc.

150. Угловая характеристика М_*=f(Q) по (15.2):

(15.2)

Алгоритм расчёта угловой характеристики:

1. Задаёмся значениями угла в пределах от 0⁰ до 180⁰.

2. С учётом (1.1 и 1.2) определяем ток обмотки якоря.

3. Потребляемую активную мощность.

4. Суммарные потери.

5. Полезную мощность.

6. Момент.

151. U-образные характеристики I_*=f(I_в*) построены по векторным диаграммам для двух значений мощности P₁=265 и P₁=530.

Алгоритм расчёта U-образной характеристики:

1. Задаёмся мощностью P₁.

2. Задаёмся рядом значений угла .

3. Согласно (2.1) для каждого значения определяем E₀.

4. По (1.1 и 1.2) для каждого Е₀ определяем I_d и I_q.

5. Ток обмотки якоря:

6. Ток возбуждения:

152. Рабочие характеристики I, P₁, M, cos, =f(P₂), при I_в=I_вн.

Алгоритм расчёта рабочих характеристик:

1. Задаётся значение угла .

2. Согласно (1.1 и 1.2) определяем I_d и I_q.

3. Ток якоря:

4. Коэффициент мощности:

5. Потребляемая активная мощность:

6. Потери:

- сумма потерь в стали, механических и на возбуждение.

7. Полезная мощность:

8. Коэффициент полезного действия:

9. Электромагнитный момент:

153. Пусковые характеристики:

Алгоритм расчёта пусковых характеристик:

1. Полное сопротивление по продольной оси:

(15.3)

2. Полное сопротивление по поперечной оси:

(15.4)

3. Ток якоря частоты f₁:

(15.5)

4. Ток якоря частоты (2s-1):

(15.6)

5. Действующее значение тока статора:

6. Момент вращения:

(15.7)

7. Для построения пусковых характеристик задают ряд значений скольжения S в пределах от 1 до 0,05 и для каждого его значения определяют ток и момент.

Список использованных источников

1. Проектирование электрических машин: учебное пособие для ВУЗов \ И.П. Копылов, П.К. Клоков и др.; под ред. И.П. Копылова: - М.: «Высшая школа», 2005 - 767 с., ил.

2. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов/ И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; под ред. И.П. Копылова.-М.: Энергия, 1980. - 496 с., ил.

3. И.П. Копылов Электрическме машины для студентов вузов. - Москва: Энергоиздат, 1986.

4. Романов В.В. Расчёт характеристик синхронных двигателейц на ПЭВМ методическое пособие для вузов. - Минск: БГПА, 1994.

Размещено на Allbest.ru