Расчёт генератора (стр. 4 из 6)

F_ба*=F_бd*+F'_ad*=0,95+2=2,93 о.е.

Магнитный поток рассеяния

Ф_σ*=0,24 о.е.

Результирующий магнитный поток (11.132)

Ф_п*=Ф_бd*+Ф_σ*=0,95+0,24=1,19 о.е.

МДС, необходимая для создания магнитного потока

F_п.с=0,29 о.е.

МДС обмотки возбуждения при нагрузке (11.133)

F_п.н*=F_бф*+F_пс*=2,93+0,29=3,22 о.е.

МДС обмотки возбуждения при нагрузке (11.134)

F_п.н=F_п.н*F_Σ(1)=3,22∙2174=7000 А.

8. Обмотка возбуждения

Напряжение дополнительной обмотки (1.135)

U_d=U₁w_d/w₁=400∙6/32=75 В.

Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения (11.136)

ℓ'_ср.п=2,5 (ℓ_п+b_п)=2,5 (310+98,4)=1021 мм.

Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки возбуждения (11.173)

S'=

мм².

Предварительное количество витков одной полюсной катушки (11.138)

w'_п=

.

Расстояние между катушками смежных полюсов (11.139)

а_к=

мм.

По таблице 10–14 принимаем изолированный медный провод марки ПСД (класс нагревостойкости изоляции F) прямоугольного сечения с двусторонней толщиной изоляции 0,27х0,48 мм, катушка многослойная.

Размеры проводника без изоляции:

а х b=1,35 х 12,5.

Размеры проводника с изоляцией

а’ х b’=1,62 х 12,98.

Площадь поперечного сечения проводника (приложение 2)

S=16,5 мм².

Предварительное наибольшее количество витков в одном слое

N_в'=(hп-hпр)/(1,05b')= (112–2∙5)/(1,05∙12,98)=7,5.

Предварительное количество слоев обмотки по ширине полюсной катушки

N_ш'= w'_п/ N_в'=114/7,5=15,2

Выбираем N_ш =16 слоев обмотки по ширине полюсной катушки

6 слоев по 8 витков

5 слоев по 7 витков

5 слоя по 6 витков

Уточненное наибольшее количество витков в одном слое (рис 11.22)

N_в =8

Уточненное количество витков одной полюсной катушки (рис. 11.22)

w_п=113

Размер полюсной катушки по ширине

b_к.п=1,05N_ш а’=1,05∙16∙1,62=27,2 мм

Размер полюсной катушки по высоте (11.150)

h_к.п=1,05N_вb'=1,05∙8∙12,98=109 мм

Средняя длина витка катушки (11.144)

ℓ_ср.п=2 (ℓ_п+ b_п)+ π(b_к+2 (b_з+b_и)_.)=2 (310+98,4)+ 3,14 (27,2+7)=924 мм

Ток возбуждения при номинальной нагрузке (11.153)

I_п.н=F_п.н/w_п=7000/113=61,4 А.

Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения (§ 11.9)

а_п=1.

Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения (11.154)

J_п=I_п.н/(а_пS)=61,4/(1∙16,5)=3,72 А/мм².

Общая длина всех витков обмотки возбуждения (11.155)

L_п=2рw_пℓ_ср.п∙10^-3=2∙3∙113∙924∙10^-3=632 м.

Массам меди обмотки возбуждения (11.156)

m_м.п=γ_м∙8,9L_пS∙10^-3=8,9∙632∙16,5∙10^-3=92,8 кг.

Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20˚ С (11.157)

r_п=L_п/ρ_м20а_пS=632/(57∙1∙16,5)=0,672 Ом.

Максимальный ток возбуждения (11.158)

I_пmax=U_п/r_пm_т=(75–2)/(0,672∙1,38)=78,72 А.

Коэффициент запаса возбуждения (11.159)

I_пmax/I_п.н=1,28.

Номинальная мощность возбуждения (11.160)

Р_п=(75–2)∙78,72=5747 Вт.

Рисунок 6 – Эскиз полюса ротора

9. Параметры обмоток и постоянные времени. Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме

9.1 Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме

Коэффициент продольной реакции якоря (таблица 11.4)

=0,86

Коэффициент насыщения при Е=0,5

к_нас(0,5)=

.

МДС для воздушного зазора

F_б(1)=1365 А.

Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря (11.162)

х_ad*=

о.е.

Коэффициент поперечного реакции якоря (таблица 11.4)

к_aq=0,4.

Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря (11.163)

х_aq*=

о.е.

Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси (11.164)

х_d*=х_ad*+х_σ*=2,46+0,0558=2,516 о.е.

Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси (11.165)

х_q*=х_aq*+х_σ*=1,27+0,0558=1,326 о.е.

9.2 Сопротивление обмотки возбуждения

Активное сопротивление обмотки возбуждения, приведенное к обмотке статора (11.166)

о.е.

Коэффициент магнитной проводимости потоков рассеяния обмотки возбуждения (11.167)

λ_пΣ=λ_н.п+0,65λ_пс+0,38λ_п.в=57,39+0,65∙79,4+0,38∙11,74=113,5.

Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения (11.168)

х_п*=1,27к_adх_ad*(1+

о.е.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения (11.169)

х_пσ*=х_п* – х_ad*=2,85–2,46=0,39 о.е.

9.3 Сопротивления пусковой обмотки

Относительное зубцовое деление демпферной обмотки (11.170)

t_2*=πt₂/τ=3,14∙19,3/271,2=0,223 о.е.

Коэффициент распределения демпферной обмотки (11.171)

к_р2=

.

Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по зубцам полюсного наконечника (11.172)

λ_дз=t₂/(g_dб)=22,6/(16,5∙2)=0,585.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния полюсов (11.173)

λ_dп=(0,785-

.

Коэффициенты (рисунок 11.23)

С_d=1;

C_q=3,25.

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по продольной оси (11.174)

λ_длd=0.019τC_d/N₂=0,019∙271,2∙1/10=0,515.

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по поперечной оси (11.175)

λ_длq=0., 019τC_q/N₂=0,019∙271,2∙3,25/10=1,675.

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по продольной оси (11.176)

λ_дd=

.

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси (11.177)

λ_дq=

.

Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси (11.178)

х_дd*=

о.е.

Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси (11.179)

х_дq*=

о.е.

Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по продольной оси (11.181)

r_cd*=

о.е.;

где μ₀=4π∙10^-7 Гн/м – магнитная проницаемость воздуха.

Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по поперечной оси (11.182)

r_cq*=0,75r_cd*=0,1 о.е.

Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по продольной оси (11.183)

r_kd*=

о.е.

Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по поперечной оси (11.184)

r_kq*=1,5r_kd*=0,068 о.е.

Активное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси (11.185)

r_дd*=r_cd*+r_kd*=0,133+0,068=0,178 о.е.

Активное сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси (11.186)

r_дq*=r_cq*+r_kq*=0,1+0,068=0,168 о.е.

9.4 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.188)

x'_d*=x_σ*+

о.е.

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.189)

х'_q*=x_q*=1,326 о.е.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.190)

x''_d*=x_σ*=

о.е.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.191)

x''_q*=x_σ*+

о.е.

9.5 Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности

Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление (11.194)

х_2*=

о.е.

Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при большом внешнем индуктивном сопротивлении (11.195)

х_2*=0,5 (х"_d*+х"_q*)=0,5 (0,141+0,122)=0,132 о.е.