U образная характеристика синхронной машины

U – образные характеристики. В процессе работы синхронно­го двигателя в его обмотке статора наводятся ЭДС, сумма которых [см. (20.29)] приблизительно равна подведенному к обмотке

статора напряжению сети . Эта сумма ЭДС эквивалентна ре­зультирующему магнитному полю, вызванному действием двух магнитодвижущихся сил: возбуждения и статора .

При неизменном напряжении сети резуль­тирующее магнитное поле постоянно. Поэтому при изменении МДС возбуждения (изменении тока возбуждения ) МДС ста­тора изменяется таким образом, чтобы их совместное действие оставалось неизменным, т. е. чтобы оставалось неизменным ре­зультирующее магнитное поле синхронного двигателя. Это изме­нение МДС может происходить только за счет изменения вели­чины и фазы тока статора , т. е. за счет изменения реактивной составляющей тока статора .

Например, при увеличении тока возбуждения , начиная от наименьшего его значения возрастает МДС ротора, при этом МДС статора уменьшается. Это уменьшение МДС происхо­дит при уменьшении индуктивной (по отношению к напряжению сети ) составляющей тока статора , которая оказывает на маг­нитную систему подмагничивающее влияние.

При этом полный ток статора уменьшается, а ко­эффициент мощности двигателя , увеличивается. При неко­тором значении тока возбуждения индуктивная составляющая тока статора падает до нуля. При этом ток статора достигнет ми­нимального (при данной нагрузке) значения, так как станет чисто активным , а коэффициент мощности .

Увеличение тока возбуждения сверх значения , т. е. пере­возбуждение двигателя, вызовет увеличение тока , но те­перь этот ток будет опережающим (емкостным) по отношению к напряжению . Таким образом, при недовозбуждении синхронный двигатель работает с отстающим током, а при пе-ревозбуждении – с опережающим. Зависимость тока статора от тока возбуждения для синхронного двигателя представлена U – образными характеристиками (рис. 103).

То есть, синхронный двигатель является генератором реактивного тока: индуктивного по отношению к напряжению сети при недовозбуждении и емкостного при перевозбуждении. Указанная способность синхронных двигателей является их цен­ным качеством, которое используют для повышения коэффициен­та мощности электрических установок.

Аналогично синхронному генератору, включенному на парал­лельную работу с сетью, синхронный двигатель имеет предел устойчивости при минимальном токе возбуждения (штри­ховая линия в левой части рис. 103).

Рабочие характеристики. Рабочие характеристики синхрон­ного двигателя представляют собой зависимость частоты враще­ния ротора , потребляемой мощности полезного момента , коэффициента мощности и тока в обмотке статора от по­лезной мощности двигателя (рис. 104). Частота вращения рото­ра всегда равна синхронной частоте , поэтому гра­фик имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс, Полезный момент на валу синхронного двигателя . Так как рабочие характеристики снимают при условии , то график имеет вид прямой, выходящей из начала координат. Мощность на входе двигателя . С ростом нагрузки на валу двигателя увеличиваются также и потери поэтому потребляемая мощность растет быстрее полезной мощ­ности и график имеет несколько криволинейный вид.

Вид графика зависит от вида настройки тока возбуждения: если в режиме х.х. ток возбуждения установлен та­ким, что , то с ростом нагрузки коэффициент мощности снижается, если же установить при номинальной на­грузке, то при недогрузке двигатель будет забирать из сети реак­тивный опережающий ток, а при перегрузке – отстающий. Обыч­но устанавливают ток возбуждения таким, чтобы при средней нагрузке (рис. 22.6). В этом случае коэффициент мощно­сти во всем диапазоне нагрузок остается достаточно высоким. Ес­ли же установить ток в обмотке возбуждения синхронного двига­теля таким, чтобы был при нагрузке несколько превышающей номинальную, то при номинальной нагрузке и двигатель будет потреблять из сети опережающий по отношению к напряжению сети ток, что приведет к повышению коэффициента мощности этой сети. В этом отношении синхрон­ные двигатели выгодно отличаются от асинхронных, работающих с отстающим по фазе током (особенно при недогрузке двигателя) и снижающих энергетические показатели питающей сети.

. U – образные характери­стики. Рабочие характеристики

синхронного двигателя синхронного двигателя

Ток в обмотке статора двигателя . Из этого выражения видно, что ток с увеличением нагрузки на валу дви­гателя растет быстрее, чем потребляемая мощность , вследствие уменьшения .

Так как ротор синхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и поле статора, то направление вращения ротора определяется порядком следования фаз линейных проводов, подведенных к обмотке статора, и порядком расположения фаз обмотки статора. Для изменения направления вращения трехфазного синхронного двигателя необходимо переключить два линейных привода, подведенных из сети к выводам обмотки статора.

В заключение необходимо отметить, что синхронные двигате­ли по сравнению с асинхронными имеют преимущество, заклю­чающееся в том, что они могут работать с , не создавая в питающей сети индуктивных токов, вызывающих дополнительные потери энергии. Более того, при работе с перевозбуждением син­хронные двигатели создают в сети емкостный ток, чем способст­вуют повышению коэффициента мощности энергосистемы в це­лом. Другое достоинство синхронных двигателей состоит в том, что, как это следует из (21.11), основная составляющая электро­магнитного момента пропорциональна напряжению сети , а у асинхронных двигателей электромагнитный момент пропорциона­лен [см. (13.14)]. По этой причине при понижении напряжения в сети синхронные двигатели сохраняют большую перегрузочную способность, чем асинхронные.

К недостаткам синхронных двигателей относятся их более сложная конструкция и повышенная стоимость по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Кроме того, для работы синхронного двигателя требуется устройство для питания постоянным током обмотки возбуждения.

Опыт эксплуатации показал, что применение синхронных дви­гателей общего назначения наиболее целесообразно при мощности 200 кВт и более в установках, не требующих частых пусков и ре­гулирования частоты вращения (мощные насосы, вентиляторы, компрессоры и т. п.).

3.Тиристоры, симисторы,динисторы

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Источник

U-образные характеристики синхронного генератора

Зависимость тока статора I₁ от тока в обмотке возбуждения I_Bпри неизменной активной нагрузке генератора выражается графически U-образной кривой. На рис. 21.11 представлены U-образные характеристики I₁=f(I_B) при P₂= const, построенные для разных значений активной нагрузки: P₂= 0; P₂= 0,5P_номиP₂=P_ном.U-образные характеристики синхронного генератора показывают, что любой нагрузке генератора соответствует такое значение тока возбужденияI_B’, при котором ток статора I₁становится минимальным и равным только активной составляющей: I_1min=I₁cosφ₁=I_q. В этом случае генератор работает при коэффициенте мощности cosφ₁=1. Значения тока возбуждения, соответствующие cosφ₁=1 при различной нагрузке генератора, показаны на рис. 21.11 пунктирной кривой. Некоторое отклонение этой кривой вправо указывает на то, что при увеличении нагрузки ток возбуждения, соответствующий cosφ₁=1, несколько возрастает. Объясняется это тем, что при росте нагрузки необходимо некоторое увеличение тока возбуждения, компенсирующее активное па­дение напряжения.

21.Синхронный компенсаторСинхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронную машину, предназначенную для генерирования реактивной мощности. Синхронный компенсатор включают в электрическую систему с целью повышения ее коэффициента мощности. Принцип происходящих при этом явлений состоит в том, что необходимую для работы некоторых потребителей реактивную мощность вырабатывает не синхронный генератор, установленный на электростанции, а синхронный компенсатор, установленный в непосредственной близости к потребителю. К числу потребителей переменного тока, требующих значительной реактивной мощности, в первую очередь относятся асинхронные двигатели. На рис. 22.7 показана система, состоящая из синхронного генератора (СГ), повышающего ТрI и понижающего ТрII трансформаторов, линии электропередачи (ЛЭП), потребителя Z и синхронного компенсатора(СК), включенного непосредственно на входе потребителя. Синхронный компенсатор, включенный в сеть, работает как синхронный двигатель без нагрузки (P₂=0), т. е. в режиме х. х., и при вырабатывает реактивную мощностьQ_ск,необходимую для работы потребителя Z, например группы асинхронных двигателей. Благодаря этому реактивная мощность в СГ и ЛЭП доведена до неко­торого минимального значенияQ_min. Это способствует повышению технико-экономических показателей всей электрической системы.

22.Синхронные двигателиИспользуются в качестве приводных двигателей, мощных насосов, компрессоров, вентиляторов и др. подобных механизмов требующих постоянства скорости вращения.СД обладают абсолютно жесткой характеристикой, т.к. скорость вращения двиг-ля не зависит от его нагрузки. Двигатели изготавливают явнополюсными и с числом полюсов от 6 до 24. Конструкция СД практически не отличается от СГ, однако для СД используется понятие “пусковая обмотка”Пусковой называют демпферную обмотку расположенную в пазах полюсных наконечников. При отсутствии этой обмотки пуск двигателя прямым включением в сеть был бы невозможен.При включении обмотки якоря в 3-х фазную сеть обмотки возбуждения к возбудител.ю, вращающееся пле якоря(статора) взаимодействует с неподвижным полем ротора- индуктора, и создает вращающий момент, знак которого изменяется с частотой 100ГцПреимущества СД перед АД-постоянство частоты вращения при изменениях нагрузки-возможность работать с cosφ=1-при увеличении тока возбуждения, СД может вырабатывать реактивную мощность-вращающий момент СД пропорционален напряжению сети в 1 степени, а у АД пропорционален квадрату напряжения, поэтому СД менее чувствителен к изменению напряженияНедостатки СД-более сложная конструкция-высокая цена-необходимость в источнике постоянного тока

23.Качания синхронных машинКачание СМ возникает при изменении моментов на валу машины. В установленном режиме вращающий момент равен моменту сопротивлений. Нарушение этого равенства приводит к ускорению или замедлению ротора и изменению угла θ. При изменении одного из моментов, ротор поворачивает относительно результирующего магнитного поля на угол θ’˃θ, который превышает угол соответствующий новому установившемуся режиму из-за большой мех-й инерции При этом новый эл.магнитный момент оказ-ся больше вращающего и ротор начинает замедляться, угол нагрузки вновь изменяется, но теперь оказывается θ’’˂θ и ротор вновь получается ускорение Перемещение ротора в магнитном поле приводит к тому, что тело ротора пронизывается переменным магнитным потоком, в нем наводятся вихревые токи, взаимодействие этих токов с магнитным полем машины, оказывает на ротор успокаивающее действиеВявнополюсных машинах вихревых токов для успокоения ротора не достаточно, поэтому исп-ся демпферная (успокаивающая) обмотка

34.Реакция якоря машин постоянного токаПри х.х. генератора постоянного тока, магнитное поле в нем задается только полюсом возбуждения.При появлении тока в проводниках якоря возникает магнитное поле якоря и посколько направление токов в проводниках м/у щетками остается неизменным, магнитное поле якоря оказывается неподвижно относительно щеток и полюса возбужденияОсь потока якоря всегда совпадает с линией щеток, если щетки установлены на геометрической детали, то поток якоря является поперечным по отношению к потоку возбуждения.Т.о. реакция якоря в машинах постоянного тока является поперечной

35.Компенсационная обмоткаРеакция якоря в машинах постоянного тока приводит к искажению магнитного поля под полюсами и изменению магнитного потока при больших нагрузках, когда поступает насыщение магнитной цепи. Из-за этого в генераторе может уменьшаться напряжение, а у двигателей вращающий электромагнитный момент.Сильное искажение поля может привести к опасной аварии называемое “Круговым огнем’ на коллекторе. Для упразднения таких явлений, в машинах большой мощности применяется специальная компенсационная обмотка, она укладывается в пазах полюсных наконечников и включается последовательно с обмоткой якоря, создаваемый ей поток должен быть равен и противоположен потоку якоря

36.Коммутация тока якоряКоммутацией называется процесс переключения секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую. Этот процесс совершается быстро и непрерывно с помощью щеток коллектора.Переключение секции связано с изменением направления тока. Во время коммутации щетка замыкает коммутируемую секцию накоротко, при последующем размыкании возможно образование искрового разряда м/у щеткой и коллекторной пластиной

37. Искрение на коллекторе. Добавочные полюсыПри изменении тока в комм-ой секции возникает ЭДС самоиндукции и взаимной индукции, которая стремится сохранить ток неизменным.Если создать в секции доп-ую ЭДС, равную и противоположную ЭДС самоиндукции и взаимной индукции, то коммутация не сопровождается искрением на коллекторе.Для создания этой ЭДС используются специальные добавочные полюсы.Магнитный поток доб-го полюса должен быть направлен навстречу потоку якоря. Катушки доб-го полюса включаются последовательно в цепь якоря. Добавочные полюсы имеют машины свыше 1000 Вт. В машинах до 1000 Вт коммутацию улучшают сдвигая щетки на физ. нейтраль.

38. Явление кругового огняПри эксплуатации машины постоянного тока на коллекторе иногда возникает электрическая дуга или множество мелких электрических разрядов. Это явление называют круговым огнем.Реакция якоря в машинах постоянного тока приводит к искажению магнитного поля под полюсами и изменению магнитного потока при больших нагрузках, когда поступает насыщение магнитной цепи. Из-за этого в генераторе может уменьшаться напряжение, а у двигателей вращающий электромагнитный момент.Сильное искажение поля может привести к опасной аварии называемое “Круговым огнем’ на коллекторе. Для упразднения таких явлений, в машинах большой мощности применяется специальная компенсационная обмотка, она укладывается в пазах полюсных наконечников и включается последовательно с обмоткой якоря, создаваемый ей поток должен быть равен и противоположен потоку якоря Причиной возникновения кругового огня является чрезмерно высокое напряжение между смежными пластинами. В эксплуатации изоляционные промежутки между смежными коллекторными пластинами перекрывается угольной пылью и осколками щеток, которые могут замыкать между собой пластины, образуя «мостики».

39.Способы возбуждения машин постоянного токаОбмотка возбуждения машины постоянного тока может получать питание от независимого источника или от цепи якоря. Во втором случае машины называется машиной самовозбуждения. При этом обмотка возбуждения может подключаться к цепи якоря последовательно, параллельно, смешанное подключение. Т.е. различают 4 способа возбуждения машин постоянного тока: независимое, параллельное, последовательное, смешанное

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ МАШИН

10.20.1. Основные характеристики

Рабочие свойства машины определяются ее характеристиками. Для генераторов основными характеристиками являются внешняя, регулировочная, U-образная и угловая, для двигателей — рабочие, U –образная и угловая. Для построения всех указанных характеристик используют векторные диаграммы [6].

Регулировочная характеристика генератора представляет собой зависимость при =const и =const (рис. 10.39). Для построения этой характеристики задают ряд значений тока якоря в пределах от 0 до 1 и при одних и тех же значениях и строят векторные диаграммы, из которых находят ток возбуждения. Ток возбуждения при =0 определяют из характеристики холостого хода по заданному напряжению. Для регулировочной характеристики при =1=const и = =const ток возбуждения, соответствующий номинальному току якоря, можно определить по векторной диаграмме, построенной раньше для нахождения МДС обмотки возбуждения (см. § 10.14). Эта МДС в относительных единицах равна току возбуждения .

Рис. 10.39. Регулировочные характеристики

Внешняя характеристика при =const и =const (рис. 10.40) определяет зависимость напряжения генератора от его нагрузки. Исходная точка этой характеристики имеет координаты =1 и =1. При токе =0 напряжение = берут из векторной диаграммы, построенной для номинального режима машины. Промежуточные точки характеристики можно найти, построив ряд регулировочных характеристик при различных значениях напряжения . Напряжения , при которых строят регулировочные характеристики, берут в пределах от до 1, а = . Точки пересечения регулировочных характеристик с прямой, проведенной параллельно оси абсцисс, при дают искомые точки внешней характеристики.

Рис. 10.40. Внешняя характеристика

U-образные характеристики при (рис. 10.41) можно получить путем построения ряда векторных диаграмм при =1=const и =const (рис. 10.42). Из построенных векторных диаграмм для каждого значения тока определяют ток возбуждения .

Рис. 10.41. U — образные характеристики

Рис. 10.42. К построению U — образных характеристик

Угловые характеристики дают зависимость активной мощности от (угла нагрузки): при = 1 и =const. Угол является углом между осями полюсов и результирующего магнитного поля или между векторами ЭДС и напряжения . Построение угловых характеристик с учетом насыщения машины связано с большими трудностями. Ниже приведен расчет этой характеристики без учета насыщения. Параметры в этом случае принимают постоянными, равными их значению для ненасыщенной машины, а .

Характеристику при = l в относительных единицах строят по уравнению

. (10.174)

Электродвижущую силу определяют по продолжению прямолинейной части характеристики холостого хода при токе возбуждения . При построении характеристики угол изменяется в пределах от 0 до .

По угловой характеристике определяют статическую перегружаемость машины, равную отношению . Номинальная мощность в относительных единицах равна . Если пренебречь активным сопротивлением (что возможно для машин средней и большой мощности), то можно принять

= , (10.175)

где и — максимальный и номинальный моменты.

Статическую перегружаемость можно также рассчитать по формуле

. (10.176)

Коэффициент учитывает реактивные составляющие мощности и момента, обусловленные неодинаковыми индуктивными сопротивлениями и . Он принимается по рис. 10.43 в зависимости от отношения .

Рис. 10.43. К определению коэффициента

Как уже отмечалось ранее, статическая перегружаемость синхронных двигателей общего назначения должна быть не ниже 1,65.

Для синхронных двигателей U-образные и угловые характеристики строят так же, как и для генераторов, с использованием соответствующих векторных диаграмм.

Рабочие характеристики двигателей, т. е. зависимости , , , , , при =1=const и =const могут быть получены по U-образным характеристикам. Для этого необходимо построить несколько U-образных характеристик при различных значениях =const и =1=const. По этим характеристикам при находят ток I при данном значении мощности и . Затем определяют мощность на валу: ( — потери в машине для данного режима работы), .

10.20.2. Токи короткого замыкания

При расчете механических усилий, воздействующих на лобовые части обмотки статора и на их бандажи, исходят из наибольшего мгновенного значения тока трехфазного короткого замыкания на выводах машины при данном значении возбуждения. Этот ток называется ударным током короткого замыкания.

Согласно ГОСТ 183 синхронная машина должна выдерживать ударный ток короткого замыкания при напряжении холостого хода, равном 105% номинального:

. (10.177)

Коэффициент 1,8 учитывает затухание апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Для машин без демпферной обмотки в (10.177) вместо следует подставить .

Практический интерес представляют кратности установившихся токов короткого замыкания. Под этим понимают отношение установившегося тока короткого замыкания к номинальному току обмотки якоря.

Кратность при возбуждении холостого хода, т. е. при возбуждении, которое при номинальной частоте вращения и разомкнутой обмотке якоря дает на выводах машины номинальное напряжение, обозначают ОКЗ (отношение короткого замыкания):

ОКЗ = , (10.178)

где — ЭДС, определяемая по продолжению прямолинейной части характеристики холостого хода при =1.

Кратность при номинальном токе возбуждения

. (10.179)

10.20.3. Пусковые характеристики

Основным методом пуска синхронных двигателей в настоящее время является асинхронный пуск. Для этого в полюсах ротора размещается пусковая обмотка по типу короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя.

Оценку пусковых свойств двигателя производят по пусковым характеристикам, т. е. зависимостям тока в статоре и момента от скольжения . Наибольший интерес на этих характеристиках представляют величины, соответствующие s=l: начальный пусковой ток и начальный пусковой момент , а также момент при скольжении s=0,05 — входной момент в синхронизм .

При расчете пусковых характеристик необходимо учитывать, что в отличие от ротора обычного асинхронного двигателя ротор синхронного явнополюсного двигателя имеет магнитную и электрическую несимметрии. Если условно подразделить пусковую обмотку на две части, то можно принять, что по продольной оси машины на роторе располагаются две обмотки, одной из которых является обмотка возбуждения, а другой — часть пусковой обмотки, представляющая ее эффект по продольной оси. По поперечной оси на роторе имеется только пусковая обмотка, представляющая ее эффект по поперечной оси. Необходимо также учитывать, что обмотка статора по продольной и поперечной осям имеет неодинаковые индуктивные сопротивления .

На основании сказанного полное сопротивление по продольной оси машины, которое зависит от скольжения s, будет равно:

, (10.180)

где [ — по (10.135)].

Полное сопротивление по поперечной оси

. (10.181)

В приведенных формулах значения всех параметров принимают в относительных единицах (здесь и далее звездочка в обозначениях величин в относительных единицах опускается).

Вследствие магнитной и электрической несимметрий машины в статоре кроме тока I’ основной частоты протекают токи I» частоты 2s—1. Значения их могут быть найдены по следующим формулам:

ток якоря частоты

; (10.182)

ток якоря частоты

; (10.183)

действующее значение тока статора

; (10.184)

, (10.185)

где — активная составляющая тока .

Последний член выражения в скобках соответствует моменту, создаваемому током . При скольжениях s > 0,5 этот момент положительный, а при s 2 (11,7 мм 2 ),

А/м

— по рис. 10.16, кривая 2 .

23. Возможная ширина изолированного проводника по (10.25)

мм.

Изоляция катушек выбрана для класса нагревостойкости B по табл. 3.5. Двусторонняя толщина изоляции мм.

24. Размеры проводников обмотки. Принимаем, что эффективный проводник состоит из одного элементарного мм 2 . Марка провода ПЭТВСД с толщиной двусторонней изоляции 0,5 мм. Ширина голого прямоугольного проводника (предварительная) 7,3…0,5 = 6,8 мм.

25. Ширина паза (уточненная) по (10.27)

мм.

26. Высота паза по (10.28)

мм,

мм.

Масштабный эскиз паза дан на рис. 10.44, спецификация паза приведена в табл. 0.16.

Рис. 10.44. Паз статора

Таблица 10.16. Спецификация паза (изоляция класса нагревостойкости B)

Позиция на рис. 10.44	Наименование	Число слоев	Толщина, мм
по ширине	по высоте	по ширине	по высоте
Провод ПЭТВСД мм	1 7,6	2(12 2,3)
Лента стеклослюдинитовая ЛС 0,13 мм	6 слоев	Вполнахлеста	4,5	4,5
Лента стеклянная ЛЭС (покровная) 0,1 мм	1 слой	Встык	0,2	0,2
Двусторонняя толщина изоляции одной катушки	—	—	4,7	4,7
Стеклотекстолит СТ1 толщиной 1 мм	—	—
Стеклотекстолит СТ1 толщиной 0,5 мм	—	—
Общая толщина изоляции на паз	—	—	4,7	12,4
Разбухание изоляции	—	—	0,05	1,2
Допуск на укладку	—	—	0,2	0,2
Клин	—	—	—
Всего	—	—	12,5

27. Уточненное значение плотности тока в проводнике обмотки статора

28. Проверка индукции в зубце статора (приближенно) по (10.31):

Тл.

29. Проверка индукции в ярме статора (приближенно) по (10.32):

Тл;

м;

и находят в допустимых пределах.

30. Перепад температуры в изоляции паза по (10.33);

31. Градиент температуры в изоляции паза

0 С/м.

Проведенная проверка показала, что размеры паза выбраны удачно.

32. Витки фазы обмотки статора по (10.37)

.

33. Шаг обмотки по (10.38)

(из 1-го в 7-й паз);

.

34. Коэффициент укорочения шага по (10.39)

.

35. Коэффициент распределения обмотки статора по (10.40)

.

Так как дробное, то в формулу вместо подставляется .

36. Обмоточный коэффициент по (10.41)

.

Воздушный зазор и полюсы ротора

37. Исходя из данных отношения , по рис. 10.18. находим .

Приближенное значение воздушного зазора по (10.44)

м;

Тл.

38. Принимаем воздушный зазор под серединой полюса равным 0,0027 м (2,7 мм). Зазор под краями полюса мм. Среднее значение воздушного зазора

м (3,13 мм).

39. Ширина полюсного наконечника определяется по (10.47). Примем (см. § 10.9):

м.

40. Радиус дуги полюсного наконечника по (10.45)

м.

41. Высота полюсного наконечника по табл. 10.9 при м

м.

42. Длина сердечника полюса и полюсного наконечника

м.

43. Расчетная длина сердечника полюса определяется по (10.52). Принимаем м:

м.

44. Предварительная высота полюсного сердечника по (10.48)

м.

45. Коэффициент рассеяния полюсов находится по (10.50). При м, (см. с. 41):

.

46. Ширина полюсного сердечника определяется по (10.51). Задаемся Тл; (полюсы выполнены из стали марки Ст3 толщиной 1 мм):

м.

Выбираем м.

Эскиз полюсов дан на рис. 10.45. Так как

м/с,

то принимаем крепление полюсов шпильками к ободу магнитного колеса.

Рис. 10.45. Полюсы ротора

47. Длина ярма (обода) ротора по (10.53)

м.

Выбрано м.

48. Минимальная высота ярма ротора по (10.54)

м.

Принято Тл; уточняется по чертежу.

49. Число стержней пусковой обмотки на полюс

50. Поперечное сечение стержня пусковой обмотки по (10.55)

51. Диаметр стержня находим по (10.56), материал стержня — медь: м (11,95 мм).

Вбираем м, тогда м.

52. Зубцовый шаг на роторе определяется по (10.57). Принимаем м:

м (26,6 мм)

53. Проверяем условие (10.60)

м;

.

Пазы выбраны круглые. Полузакрытые.

54. Диаметр паза ротора

м (12,1 мм).

Раскрытие паза мм.

55. Длина стержня по (10.61)

м.

56. Сечение короткозамыкающего сегмента

м 2 (339 мм 2 ).

По табл. П3.6 выбираем прямоугольную медь мм (сечение мм 2 ).

Расчет магнитной цепи

Для магнитопровода статора выбираем сталь марки 1511 толщиной 0,5 мм. Полюсы ротора выполняют из стали марки Ст3 толщиной 1 мм. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляют с помощью шпилек и гаек. Толщину обода (ярма ротора) принимают мм (см. выше) (см. приложение 1).

57. Магнитный поток в зазоре по (10.62)

.

По рис. 10.21 при и находим и .

58. Уточненное значение расчетной длины статора по (10.64) равно:

м;

м;

.

59. Индукция в воздушном зазоре по (10.63), Тл,

.

60. Коэффициент воздушного зазора статора по (10.67)

.

61. Коэффициент воздушного зазора ротора по (10.67)

.

62. Коэффициент воздушного зазора по (10.66)

.

63. Магнитное напряжение воздушного зазора по (10.65), А,

.

64. Ширина зубца статора на высоте 1/3 от его коронки по (10.70)

м;

м.

65. Индукция в сечении зубца на высоте 1/3 по (10.69), Тл,

.

66. Магнитное напряжение зубцов статора по (10.68), А,

.

67. Индукция в спинке статора по (10.74), Тл,

.

68. Магнитное напряжение спинки статора по (10.72), А,

;

м;

— по рис. 10.22.

69. Высота зубцов ротора по (10.76)

м.

70. Ширина зубцов ротора по высоте от его коронки по (10.78)

71. Индукция в зубце ротора по (10.77), Тл,

.

72. Магнитное напряжение зубцов ротора по (10.75), А,

.

73. Удельная магнитная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечника полюсов по (10.81)

.

74. Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников по (10.82)

м;

м;

м.

75. Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями по (10.83)

.

76. Удельная магнитная проводимость для потока рассеяния

.

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

.

78. Поток рассеяния полюса по (10.80), Вб,

.

79. Поток в сечении полюса у его основании, Вб,

.

80. Индукция в полюсе по (10.84), Тл,

.

81. Магнитное напряжение полюса по (10.79), А,

,

м.

82. Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора по (10.86), А,

.

83. Индукция в ободе магнитного колеса (ярме ротора), по (10.88), Тл,

.

84. Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса по (10.87), А,

,

м.

85. Сумма магнитных напряжений сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом, А,

.

86. Сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи, А, (10.89)

.

Результаты расчета магнитной цепи сведены в табл. 10.17.

При переводе магнитных напряжений и потоков и в относительные единицы за базовые значения соответственно приняты МДС и при .

По табл. 10.17 на рис. 10.46 построена в относительных единицах характеристика холостого хода . На этом же рисунке приведена нормальная характеристика холостого хода.

Рис. 10.46. Характеристика холостого хода:

1 — расчетная характеристика;

2 — нормальная характеристика

Таблица 10.17. Результаты расчета магнитной цепи

Расчетная величина	Единица величины	и
0,5	1,1	1,2	1,3
	В	3814,8	4161,6	4508,4
	Вб	0,0227	0,0454	0,05	0,0545	0,0591
	Тл	0,428	0,86	0,941	1,026	1,112
	А	2462,3	2708,5	2954,7
	Тл	0,8	1,6	1,76	1,92	2,08
	А/м
	А	18,8	495,8
	Тл	0,62	1,23	1,35	1,48	1,6
	0,63	0,42	0,4	0,32	0,3
	А/м
	А	14,3	49,6	82,3	293,5
	Тл	0,76	1,53	1,68	1,84	1,99
	А/м
	А	5,36	38,21	87,8	188,9	369,4
	А	1269,5	3045,9	4284,6	5446,6	8377,9
	Вб	0,0034	0,0083	0,012	0,015	0,023
	Вб	0,026	0,0537	0,062	0,07	0,082
	Тл	0,73	1,49	1,72	1,93	2,28
	А/м
	А/м	64,25	373,5
	А	182,5	372,5	482,5
	Тл	0,622	1,276	1,47	1,63	1,95
	А/м
	А	32,8	97,2	169,8	294,8
	А	279,5	843,2	1440,8	2991,3
	А	8437,9
	—	0,398	1,47	2,17	4,15
	—	0,575	1,18	1,37	1,54	1,81
	—	0,075	0,18	0,27	0,34	0,51
	0,326	0,78	1,1	1,4	2,15
	0,072	0,22	0,37	0,77
	1,03	1,24	1,58	1,84	2,62

Примечания.1. При определении магнитного напряжения зубцов в тех случаях, когда ( или ), учитывалось ответвление потока в паз по коэффициентам:

2. При Тл магнитное напряжение полюса определялось по трем сечениям.

Параметры обмотки статора для установившегося режима

87. Средняя длина витка обмотки статора

м.

88. Длина лобовой части обмотки статора по (9.139)—(9.143) и рис. 9.49

м.

где =0,0071 м — ширина проводника; и — по рис. 9.49.

89. Активное сопротивление обмотки статора по (10.95)

Ом

при =20 0 С;

Ом

при =75 0 С.

90. Активное сопротивление обмотки статора в относительных единицах по (10.96)

Ом.

91. Индуктивное сопротивление рассеяния по (10.97)

Ом.

92. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния по (10.98)

.

Коэффициент магнитной проводимости между стенками паза по табл. 9.24

Размеры паза по рис. 8.50, и 10.44: см; см; см; см.

При по (9.156) и (9.158) и :

;

.

Коэффициент магнитной проводимости по коронкам зубцов по (10.99)

При из рис. 10.26

93. Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния по (9.159)

94. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния по (10.100)

95. Индуктивное сопротивление рассеяния в относительных единицах

.

Источник