Расчёт генератора (стр. 5 из 6)
Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности (11.196)
Активное сопротивление обмотки фазы статора для тока нулевой последовательности при рабочей температуре (11.197)
r0*=r1*(20)∙mт=0,0216∙1,38=0,03 о.е.
9.6 Постоянные времени обмоток
Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной (11.198)
Тd0=xa*/w1rп*=2,85/(2∙π∙50∙0,005)=1,82 с.
Обмотка возбуждения при замкнутых обмотках статора и демпферной (11.199)
Т'd=Td0x’d*/xd*=1,82∙0,427/2,516=0,31 с.
Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси (11.200)
Tдd0=
с.Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по поперечной оси (11.201)
Tдq0=
с.Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке возбуждения (11.202)
T''d0=
с.Демпферная обмотка по продольной оси при короткозамкнутых обмотке возбуждения и статора (11.203)
T"d=T"d0x''d*/x'd*=0.007∙0.141/0.427=0.002 с.
Демпферная обмотка по поперечной оси при короткозамкнутой обмотке статора (11.204)
T"q=Tдq0x"q*/xq*=0.025∙0.122/1.326=0.0023 с.
Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора (11.205)
Ta=x2*/w1r1*=0.131/(2∙3.14∙50∙0.0138)=0.03 с.
10. Потери и КПД
Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца (9.128)
t1max=π(D1+2hп)/z1=π (518.2+2∙30.2)/72=25.2 мм.
Расчетная масса стали зубцов статора (9.260)
mз1=7,8z1bз1срhn1ℓ1kc∙10-6=7.8∙72∙13,4∙30,2∙330∙0.95∙10-6=64,8 кг.
Магнитные потери в зубцах статора (9.251)
Pз1=3В2з1срmз1=3∙1,242∙64,8=299 Вт.
Масса стали спинки статора (9.261)
mc1=7.8π(Dн1-hc1) hc1ℓ1kc∙10-6=7.8∙3.14 (660–40,7) 40,7∙300∙0.95∙10-6=176 кг.
Магнитные потери в спинке статора (9.254)
Рс1=3В2с1mc1=3∙1.652∙176=1552 Вт.
Амплитуда колебаний индукции (11.206)
В0=β0кбВб=0,33∙1,219∙0,7=0,28 Тл.
Среднее значение удельных поверхностных потерь (11.207)
рпов=к0(z1n1∙10-4)1.5(0.1В0t1)2=6 (72∙1000∙10-4) 1.5(0.1∙0.28∙22,6)2=46,4 Вт/м2.
Поверхностные потери машины (11.208)
Рпов=2рταℓпрповкп∙10-6=2∙3∙271,2∙0,7∙310∙46,4∙0,6∙10-6=9,83 Вт.
Суммарные магнитные потери (11.213)
РсΣ=Рс1+Рз1+Рпов=1437+299+9,83=1746 Вт.
Потери в обмотке статора (11.209)
Рм1=m1I21r1mт+m1(I'пн/
)2rdmт==3∙360,82∙0,0138∙1,38+3 (61,4/
)20,0039∙1,38=7458 Вт.Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора (11.214)
Рп=I2пнrп+2Iпн=61,42∙0,733+2∙61,4=3936 Вт.
Добавочные потери в обмотке статора и стали магнитопровода при нагрузке (11.216)
Рдоб=0,005Рн =0,005∙200000=1000 Вт.
Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию (11.210)
Р'мх=Рт.п+Рвен=8 (
)2( 
)3=8 ( 
)2( 
)3=1113 Вт.Потери на трение щеток о контактные кольца (11.212)
Рт.щ=2,6IпнD1n1∙10-6=2.6∙61,4∙518,2∙1000∙10-6=83 Вт.
Механические потери (11.217)
Рмх=Р'мх+Ртщ=1113+83=1196 Вт.
Суммарные потери (11.218)
РΣ=РсΣ+Рм1+Рдоб+Рп+Рмх=
=1746+7458+1000+3936+1196=15336 Вт.
КПД при номинальной нагрузке (11.219)
η=1-РΣ/(Р2н+РΣ)=[1–15336/(200000+15336)] ∙100=92,9%.
11. Характеристики машин
11.1 Изменение напряжения генератора
<30%11.2 Отношение короткого замыкания
Значение ОКЗ (11.227)
ОКЗ=Е'0*/хd*=1.18/2.516=0.47 о.е.
Кратность установившегося тока к.з. (11.228)
Ik/I1н=ОКЗ∙Iпн*=0,47∙3,22=1,51 о.е.
Наибольшее мгновенное значение тока (11.229)
iуд=1,89/х''d*=1.89/0.141=13,4 о.е.
Статическая перегружаемость (11.223)
S=E'00*kp/xdcosφн=3,8∙1,02/2,516∙0,8=1,93 о.е., где
E'00*= E'0*Iпн*=1,18∙3,22=3,8 о.е.,
11.3 Угловые характеристики
Определяем ЭДС (рис. 11.15 а)
Е'0*=3,8 о.е.
Определяем уравнение (11.221)
Р*=(Е'0*/хd*) sinθ+0.5 (1/хq*-1/xd*) sin2θ=
=3.8/2.516∙sinθ+0.5 (1/1.326–1/2.516) sin2θ=1.51sinθ+0.18sin2θ.
12. Тепловой и вентиляционный расчеты
12.1 Тепловой расчет
Потери в основной и дополнительной обмотках статора (11.247)
Р'м1=m1m'[I'2r1+(Iпн/
) rd]==3ּ1,48 [360,82∙0,0138+(61,4/
)2∙0,0039)=7998 Вт;где m'т=1,48 – коэффициент для класса нагревостойкости изоляции В (§ 5.1).
Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора
P П= Iпн2ּr П+2 Iпн=61,42ּ0,733+2∙61,4=4213 Вт
Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора (9.379)
Sn1=πD1ℓ1=πּ518,2ּ300=4,88∙105 мм2.
Условный периметр поперечного сечения (9.381)
П1=2 (hn1+bп1)=2 (30,2+14,3)=89 мм.
Условная поверхность охлаждения пазов (9.382)
Sи.п1=z1П1ℓ1=72ּ89ּ300=19,22∙105 мм2.
Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки (9.383)
Sл1=4πD1ℓ1=4ּπּ518,2ּ135,8=8,84∙105 мм2.
Условная поверхность охлаждения двигателей с охлаждающими ребрами на станине (9.384)
Sмаш=πDн1(ℓ1+2ℓВ1)=πּ660 (300+2ּ135,8)=11,85∙105 мм2.
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора (9.386)
рп1=
Вт/мм2,где к=0,76 – коэффициент (таблица 9.25).
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения пазов (9.387)
ри.п1=
Вт.Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки (9.388)
рл1=
Вт.Окружная скорость ротора (9.389)
v2=
м/с.Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины (9.390)
Δtп1=
46,5°С,где α1=17,5ּ10-5 Вт/мм2ּград – коэффициент теплоотдачи поверхности статора.
Односторонняя толщина изоляции в пазу статора (§ 9.13)
bи1=(bп1-Nшb)/2=(14,3–1∙2,8)/2=4,35 мм.
Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов (9.392)
Δtи.п1=
°С.Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.393)
Δtл1=рл1/α1=5,12∙10-3/17,5ּ10-5=29°С.
Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов (9.395)
Δtи.л1=рл1
=5,12∙10-3 
38,4 °С.Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.396)
Δt'1=(Δtп1+Δtи.п1)
+(Δtл1+Δtи.п1) 
=(46,5+49,2) 
+(29+38,4) 
°С.Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри машины (9.397)
Р'Σ=к(Р'м1
+РсΣ)+Р'м1 +Р'м2+РмхΣ+Рд=0,76 (7998 
Вт.