2. 1 Расчет магнитной цепи при холостом ходе (стр. 4 из 11)
За нормальную характеристику холостого хода для явнополюсных синхронных машин принимают характеристику со следующими данными (в относительных единицах):
Е*………………0,58 1 1,21 1,33 1,44 1,46 1,51
Ff0*…………….0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Расчетная и нормальная характеристики должны быть близки друг к другу, но их полное совпадение не является обязательным.
2.2 Расчет магнитной цепи при нагрузке
Для определения МДС обмотки возбуждения при нагрузке используют векторные диаграммы (рис. 12).
Рис. 12. Векторная диаграмма для генератора
Для их построения целесообразно использовать относительные значения параметров тока, напряжения, ЭДС и МДС.
Для более точного определения потока рассеяния полюсов при нагрузке необходимо иметь частичные характеристики намагничивания:
Здесь принято
Фб - базовое значение потока, равное потоку при номинальном фазном напряжении; 
Ffб - базовое значение МДС, равное МДС обмотки возбуждения при холостом ходе и номинальном фазном напряжении. На рис. 13 все характеристики имеют одинаковые масштабы по соответствующим осям координат.
Рис. 13. Частичные характеристики намагничивания
Для оценки насыщения машины удобно построить зависимость
(рис. 14). Указанные графики строятся по данным расчета магнитной цепи машины. 
Рис. 14. Зависимость Е от отношения FδZa/Fδ
Диаграмма при заданных номинальных значениях тока (Iном.ф*=1), напряжения (Uном.ф*=1) и угла между ними строится следующим образом.
1. В выбранном масштабе для тока и напряжения откладывают вектор номинального фазного тока и под углом φ к нему - вектор фазного напряжения.
2. К вектору напряжения пристраивают векторы падения напряжения:
-для генератора, в результате чего находят ЭДС Еδ*, которая индуктируется в обмотке якоря при нагрузке. При I*=1 векторы падения напряжения численно равны r1* и хσ*. В крупных машинах падение напряжения в активном сопротивлении r1* относительно мало и им можно пренебречь.3. По Еδ* из зависимости Е*=f(FδZa/Fδ) определяют отношение FδZa/Fδ, по которому из рис. 15 находят коэффициенты kq, kd и k.
4. Определяют значение результирующей ЭДС по продольной оси Еrd и угол ψ. Для этой цели находят МДС (в относительных единицах):
где
Отложив Faq*, по оси абсцисс характеристики Е*=f(FδZa*), на оси ординат получают ЭДС, равную Еaq*/cosψ (см. рис. 13). Добавляя эту ЭДС к вектору
, получают точку Д (см. рис. 12), через которую пройдет линия, совпадающая с направлением ЭДС Еrd*. Угол между током 
и этой линией является углом ψ. 
Рис. 15. Зависимость коэффициентов kd, kq и k от FδZa/Fδ
5. Опустив перпендикуляр из конца вектора
на линию 0Д, находят ЭДС Еrd*=Фrd*. Из характеристики Е*=f(FδZa*) по Еrd определяют МДС Frd* (см. рис. 13).6. Определяют МДС продольной реакции якоря:
(k - см. рис. 15).
7. По сумме
по характеристике Фσ*=f(FδZa*) определяют поток рассеяния полюса Фσ*.8. По потоку полюса
из характеристики Фm*=f(Fmj*) определяют сумму магнитных напряжений ротора Fmj*.9. Находят МДС обмотки возбуждения при нагрузке в относительных единицах:
Ffном=
и в физических единицах (амперах):
Ffном=Ffном*∙Ffб.
Из характеристики холостого хода Е*=f(Ff0*) по Ffном* определяют ЭДС Е0н*, наводимую в обмотке статора при холостом ходе, а затем находят изменение напряжения на выводах машины (для генератора):
∆U*=Е0н*-1.
Заключение
Ускорение научно-технического прогресса требует всемерной автоматизации производственных процессов. Для этого необходимо создавать электрические машины, удовлетворяющие своим показателям и характеристикам, весьма разнообразным требованиям различных отраслей народного хозяйства.
Проектирование электрических машин - это искусство, соединяющее знание процессов электромеханического преобразования энергии с опытом, накопленным поколениями инженеров-электромехаников, умение применять вычислительную технику и талантом инженера, создающего новую или улучшающего уже выпускаемую машину.
Процесс создания электрических машин включает в себя проектирование, изготовление и испытание. Под проектированием электрической машины понимается расчет размеров отдельных ее частей, параметров обмоток, рабочих и других характеристик машины, конструирование машины в целом, а также ее отдельных деталей и сборочных единиц, оценка технико-экономических показателей спроектированной машины, включая показатели надежности.
При проектировании электрических машин необходимо учитывать соответствие их технико-экономических показателей современному уровню при соблюдении требований государственных и отраслевых стандартов, а также назначение и условия эксплуатации, стоимость активных и конструктивных материалов, КПД, технологию производства, надежность в работе и патентную чистоту. Расчет и конструирование электрических машин неотделимы от технологии их изготовления. Поэтому при проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости изготовления электрических машин.
Список литературы:
1. Амиров Ю. Д. Основы конструирования - М.: Изд. Стандартов, 1991 - 392 с.
2. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов/Под редакцией О. Д. Гольдберга. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001. – 430 с.: ил.
3. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 1/ Под ред. П. Н. Учаева. - Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с.: ил.
4. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2/ Под ред. П. Н. Учаева. - Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 544 с.: ил.
5. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов/И. П. Копылов, Б. К. Клоков, В. П. Морозкин, Б. Ф. Токарев; Под ред. И. П. Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 757 с.: ил.
Приложение 1. Схема магнитной цепи синхронной машины.
Приложение 2. Характеристики синхронного генератора СГ 2-85/45-12УХЛ4
Генератор предназначен для продолжительной работы в стационарных установках во невзрывоопасной среде с приводом от дизеля, паровой или газовой турбины или от электродвигателя.
Технические данные генератора СГ2-85/45-12УХЛ4
Мощность, кВА........ 450
Напряжение, В......... 600
Частота вращения, об/мин..... 500
Ток статора, А......... 361
Коэффициент мощности..... 0,8
КПД, %........... 92,5
Масса, кг........... 3430
Возбуждение генератора - от тиристорного возбудительного устройства с питанием от дополнительной обмотки, расположенной на статоре генератора. Напряжение возбуждения 36 В, ток возбуждения 147 А. Исполнение генератора - по степени защиты IP23, способ охлаждения - ICA01, форма исполнения - IM1001.
Соединение обмотки статора - звезда с выведенной нулевой точкой. Изоляция обмоток статора и ротора - класса В типа «монолит-2».
Генератор изготовляют в соответствии с ТУ 16-512.374-75.
2.2 Расчет магнитной цепи при нагрузке
1. Техническое задание
Разработать нормирующий измерительный усилитель с источником питания и защитой от перенапряжения входного сигнала (Входным сигналом является напряжение, выходным – ток). Технические условия приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Параметры
| Параметры | Значения |
| Минимальное входное напряжение, мкВ | 15 |
| Максимальное входное напряжение, мВ | 200 |
| Входное сопротивление в полосе рабочих частот, кОм | >5 |
| Погрешность входного сопротивления, не более, % | 4 |
| Число диапазонов (до 3-х - диапазоны кратны 10, свыше 3-х - кратны 100,5) | 5 |
| Нижняя граница диапазона частот усилителя, Гц | 1500 |
| Верхняя граница диапазона частот усилителя, Гц | 8000 |
| Погрешность коэффициента усиления в полосе рабочих частот, не более, % | 3 |
| Дополнительны фазовый сдвиг в полосе рабочих частот, не более, град | 90 |
| Приведенный температурный дрейф нуля, не более, мкВ/град | 10 |
| Минимальное сопротивление нагрузки, кОм | 20 |
| Диапазон изменения выходного тока, мА | 0-1,5 |
| Рабочий диапазон температур, 0С | 0-70 |
Параметры внешнего источника питания: Uп=220 В, f=50 Гц.