Расчёт генератора (стр. 3 из 6)

Средняя длина пути магнитного потока (9.124)

L_з1=h_п1=30,2 мм.

МДС для зубцов (9.125)

F_з1=0,1Н_з1L_з1=0,1∙14,01∙30,2=42 А.

5.3 Спинка статора

Расчетная площадь поперечного сечения спинки статора (11.66)

S_c1=h_c1ℓ_c1k_c=40,7∙300∙0,9=11600 мм².

Расчетная магнитная индукция (11.67)

В_с1=Ф∙10⁶/(2S_c1)= 38,3∙10³/(2∙11600)=1,65 Тл.

Напряженность магнитного поля (приложение (12)

Н_с1=17,2 А/см.

Средняя длина пути магнитного потока (9.166)

L_с1=π(D_н1-h_с1)/4 р=3,14 (660–40,7)/(4∙3)=162 мм.

МДС для спинки статора (11.68)

F_с1=0,1∙Н_с1L_с1=0,1∙17,2∙162=279 А.

5.4 Зубцы полюсного наконечника

Магнитная индукция в зубцах полюсного наконечника (11.69)

В_з2=

Тл.

Напряженность магнитного поля в зубцах полюсного наконечника.

Н_з2=9,53 А/см.

Средняя длина пути магнитного потока в зубцах полюсного наконечника (11.70)

L_з2=h_ш2+d_п2=3+6,1=9,1

МДС для зубцов полюсного наконечника (11.71)

F_з2=0,1H_з2L_з2=0,1∙9,53∙9,1=9 А.

5.5 Полюсы

Величина выступа полюсного наконечника (11.72)

b''_п=0,5 (b'_н.п – b_п)=0,5 (185–98,4)=43,3 мм.

Высота широких полюсных наконечников (11.83)

h_н=(2h_н.п+h'_н.п)/3=(2∙33+15)/3=27 мм.

Расстояние между боковыми поверхностями смежных полюсных наконечников (11.84)

а_н.п=[π(D₁-2б''-h'_н.п)/2 р] – b'_н.п=[3,14 (518,2–2∙2,7–15)/(2∙3)] – 185=75,5 мм.

Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния (11.85)

.

Длина пути магнитного потока (11.87)

L_п=h'_п+0,5h_н.п – L_з2=112+0,5∙33 – 9,1=119,4 мм.

Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по сердечникам полюсов (11.88)

.

Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по торцам полюсов (11.89)

λ_п.в=37b_п/ℓ_п=37∙98,4/310=11,74.

Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния полюсов (11.90)

λ_п=λ_н.п+λ_п.с+λ_п.в=57,39+79,4+11,74=148,53.

МДС для статора и воздушного зазора (11.91)

F_бзс=F_б+F_з1+F_с1=1365+42+279=1686 А.

Магнитный поток рассеяния полюсов (11.92)

Ф_σ=4λ_пℓ_н.пF_бзс∙10^-11=4∙148,53∙1686∙310∙10^-11=3,1∙10^-3 Вб.

Коэффициент рассеяния магнитного потока (11.93)

σ=1+Ф_σ/Ф=1+3,1∙10^-3 /38,3∙10^-3 =1,08.

Расчетная площадь поперечного сечения сердечника полюса (11.94)

S_п=к_сℓ_пb_п=0,98∙310∙98,4=29,89∙10³ мм².

Магнитный поток в сердечнике полюса (11.95)

Ф_п=Ф+Ф_σ=(38,3+3,1) 10^-3 =41,4∙10^-3 Вб.

Магнитная индукция в сердечнике полюса (11.96)

В_п=Ф_п/(S_п∙10^-6)= 41,4∙10^-3/(29,89∙10³∙10^-6)=1,39 Вб.

Напряженность магнитного поля в сердечнике полюса.

Н_п=20,3 А/см.

Длина пути магнитного потока в полюсе (11.87)

L_п=h'_п+0,5h_н.п – L_з2=112+0,5∙33 – 9,1=119,4 мм.

МДС для полюса (11.104)

F_п=0,1∙L_п∙Н_п=0,1∙119,4∙20,3=242 А.

5.6 Спинка ротора

Расчетная площадь поперечного сечения спинки ротора (11.105)

S_с2=ℓ₂h'_с2к_с=310∙112∙0,98=34025,6 мм².

Среднее значение индукции в спинке ротора (11.106)

В_c2=σФ∙10⁶/(2S_с2)=1,08∙38,3∙10^-3∙10⁶/(2∙34025,6)=0,61 Тл.

Напряженность магнитного поля в спинке ротора (приложение 21)

Н_c2=4,97 А/см.

Средняя длина пути магнитного потока в спинке ротора (11.107)

L_с2=[π(D₂+2h_c2)/(4p)]+0,5h'_с2=[3,14 (140+2∙42)/(4∙3)+0,5∙112=115 мм.

МДС для спинки ротора (9.170)

F_c2=0.1∙L_c2∙H_c2=0,1∙115∙4,97=57 А.

5.7 Воздушный зазор в стыке полюса

Зазор в стыке (11.108)

б_п2=2ℓ_п∙10^-4+0,1=2∙310∙10^-4+0,1=0,162 мм.

МДС для зазора в стыке между сердечником полюса и полюсным наконечником (11.109)

F_п2=0,8б_п2В_п∙10³=0,8∙0,162∙1,39∙10³=180 А.

Суммарная МДС для полюса и спинки ротора (11.170)

F_пс=F_п+F_с2+F_п2+F_з2=242+57+180+9=488 А.

5.8 Общие параметры магнитной цепи

Суммарная МДС магнитной цепи (11.111)

F_Σ(1)= F_бзс+F_пс=1686+488=2174 А.

Коэффициент насыщения (11.112)

к_нас=F_Σ/(F_б+F_п2)=2174/(1365+180)=1,4.

6. Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима

Активное сопротивление обмотки фазы (9.178)

r₁=

Ом.

Активное сопротивление в относительных единицах (9.179)

r_1*=r₁I₁/U₁=0,01∙360,8∙

/400=0,0216 о.е.

Проверка правильности определения r_1* (9.180)

r_1*=

о.е.

Активное сопротивление демпферной обмотки (9.178)

r_д=

Ом.

Размеры паза

b_п1=14,3 мм; h_ш1=1 мм; h_к1=3 мм; h₂=1,9 мм; h_п1=30,2 мм; h₃=h₄=1 мм;

h₁= h_п1 – h₄ – h₂ – h_к1 – h_ш1 =30,2–1–1,9–3–1=23,3 мм.

Коэффициенты, учитывающие укорочение шага (9.181, 9.182)

к_β1=0,4+0,6β₁=0,4+0,6∙0,833=0,9;

к'_β1=0,2+0,8β₁=0,2+0,8∙0,833=0,87.

Коэффициент проводимости рассеяния (9.187)

λ_п1=

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния (11.118)

λ_д1=

.

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки (9.191)

λ_л1=0,34

.

Коэффициент зубцовой зоны статора (11.120)

к_вб=

_.

Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на магнитную проницаемость рассеяния между коронками зубцов (§ 11.7)

к_к=0,04.

Коэффициент проводимости рассеяния между коронками зубцов (11.119)

.

Суммарный коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния обмотки статора (11.121)

λ₁=λ_п1+λ_л1+λ_д1+λ_к=0,9681+0,4956+1,12+0,175=2,7587.

Индуктивное сопротивление обмотки статора (9.193)

х_σ=1,58f₁∙ℓ₁w²₁∙λ₁/(pq₁∙10⁸)=1,58∙50∙300∙32²∙2,7578/(3∙4∙10⁸)=0,0558 Ом.

Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора (9.194)

х_σ*=х₁∙I₁/U₁=0,0558∙360,8∙

/400=0,09 о.е.

Проверка правильности определения х_1*(9.195)

х_σ*=

о.е.

7. Расчет магнитной цепи при нагрузке

Строим частичные характеристики намагничивания Ф=f(F_бзс), Ф_σ=f(F_бзс), Ф_п=f(F_п2) (о.е.).

Строим векторные диаграммы Блонделя по следующим исходным данным: U1=1; I1=1; cosφ=0,8; φ=36,87

(отстающий); x =0,069

Рисунок 5 – Диаграмма Блонделя

ЭДС, индуктированная магнитным потоком воздушного зазора

E_б=1,022 о.е.

МДС для воздушного зазора

F_б=0,91 о.е.

МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора

F_бзс=1,043 о.е.

Предварительный коэффициент насыщения магнитной цепи статора

к'_нас=F_бзс/F_б=1,043/0,91=1,15.

Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи

х_d=0,95;

х_q=0,75;

к_qd=0,0029.

Коэффициенты реакции якоря

к_аd=0,86;

к_аq=0,4.

Коэффициент формы поля реакции якоря

к_фа=1.

Амплитуда МДС обмотки статора (11.125)

F_a=0,45m₁w₁∙к_об1∙I₁к_фа/р=0,45∙3∙32∙0,93∙360,8∙1/3=4832 А.

Амплитуда МДС обмотки статора в относительных единицах (11.127)

F_ф*=

о.е.

Поперечная составляющая МДС реакции якоря, с учетом насыщения, отнесенная к обмотке возбуждения (11.128)

F_aq/cosψ=х_qk_aqF_a*=0,75∙0,4∙2,22=0,67 о.е.

ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС

E_aq/cosψ=0,77 о.е.

Направление вектора ЭДС Е_бd, определяемое построением вектора Е_aq/cosψ

ψ=60,36˚;

cosψ=0,495;

sinψ=0,869.

Продольная МДС реакции якоря с учетом влияния поперечного поля (11.130)

F'_ad=x_dk_adF_a*sinψ+k_qdF_a*cosψτ/δ=

=0,95∙0,86∙2,22∙0,869+0,0029∙2,22∙0,495∙271,2/2=2 о.е.

Продольная составляющая ЭДС

E_бd*=Ф_бd=0,95 о.е.

МДС по продольной оси

F_бd*=0,95 о.е.

Результирующая МДС по продольной оси (11.131)