Курсовая работа: Расчёт генератора

Нc2=4,97 А/см.

Средняя длина пути магнитного потока в спинке ротора (11.107)

Lс2=[π(D2+2hc2)/(4p)]+0,5h'с2=[3,14 (140+2∙42)/(4∙3)+0,5∙112=115 мм.

МДС для спинки ротора (9.170)

Fc2=0.1∙Lc2∙Hc2=0,1∙115∙4,97=57 А.

5.7 Воздушный зазор в стыке полюса

Зазор в стыке (11.108)

бп2=2ℓп∙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)

Fп2=0,8бп2Вп∙103=0,8∙0,162∙1,39∙103=180 А.

Суммарная МДС для полюса и спинки ротора (11.170)

Fпс=Fп+Fс2+Fп2+Fз2=242+57+180+9=488 А.

5.8 Общие параметры магнитной цепи

Суммарная МДС магнитной цепи (11.111)

FΣ(1)= Fбзс+Fпс=1686+488=2174 А.

Коэффициент насыщения (11.112)

кнас=FΣ/(Fб+Fп2)=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)

r1*=r1I1/U1=0,01∙360,8∙/400=0,0216 о.е.

Проверка правильности определения r1* (9.180)

r1*= о.е.

Активное сопротивление демпферной обмотки (9.178)

rд=  Ом.

Размеры паза

bп1=14,3 мм; hш1=1 мм; hк1=3 мм; h2=1,9 мм; hп1=30,2 мм; h3=h4=1 мм;

h1= hп1 – h4 – h2 – hк1 – hш1 =30,2–1–1,9–3–1=23,3 мм.

Коэффициенты, учитывающие укорочение шага (9.181, 9.182)

кβ1=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)

λп1=

Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния (11.118)

λд1=.

Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки (9.191)

λл1=0,34.

Коэффициент зубцовой зоны статора (11.120)

квб=.

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

кк=0,04.

Коэффициент проводимости рассеяния между коронками зубцов (11.119)

.

Суммарный коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния обмотки статора (11.121)

λ1=λп1+λл1+λд1+λк=0,9681+0,4956+1,12+0,175=2,7587.

Индуктивное сопротивление обмотки статора (9.193)

хσ=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)

хσ*=х1∙I1/U1=0,0558∙360,8∙/400=0,09 о.е.

Проверка правильности определения х1*(9.195)

хσ*= о.е.

7. Расчет магнитной цепи при нагрузке

Строим частичные характеристики намагничивания Ф=f(Fбзс), Фσ=f(Fбзс), Фп=f(Fп2) (о.е.).

Строим векторные диаграммы Блонделя по следующим исходным данным: U1=1; I1=1; cos φ=0,8; φ=36,87(отстающий); x=0,069

Рисунок 5 – Диаграмма Блонделя

ЭДС, индуктированная магнитным потоком воздушного зазора

Eб=1,022 о.е.

МДС для воздушного зазора

Fб=0,91 о.е.

МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора

Fбзс=1,043 о.е.

Предварительный коэффициент насыщения магнитной цепи статора

к'нас=Fбзс/Fб=1,043/0,91=1,15.

Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи

хd=0,95;

хq=0,75;

кqd=0,0029.

Коэффициенты реакции якоря

каd=0,86;

каq=0,4.

Коэффициент формы поля реакции якоря

кфа=1.

Амплитуда МДС обмотки статора (11.125)

Fa=0,45m1w1∙коб1∙I1кфа/р=0,45∙3∙32∙0,93∙360,8∙1/3=4832 А.

Амплитуда МДС обмотки статора в относительных единицах (11.127)

Fф*= о.е.

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

Faq/cosψ=хqkaqFa*=0,75∙0,4∙2,22=0,67 о.е.

ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС

Eaq/cosψ=0,77 о.е.

Направление вектора ЭДС Ебd, определяемое построением вектора Еaq/cosψ

ψ=60,36˚;

cosψ=0,495;

sinψ=0,869.

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

F'ad=xdkadFa*sinψ+kqdFa*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

Eбd*=Фбd=0,95 о.е.

МДС по продольной оси

Fбd*=0,95 о.е.

Результирующая МДС по продольной оси (11.131)

Fба*=Fбd*+F'ad*=0,95+2=2,93 о.е.

Магнитный поток рассеяния

Фσ*=0,24 о.е.

Результирующий магнитный поток (11.132)

Фп*=Фбd*+Фσ*=0,95+0,24=1,19 о.е.

МДС, необходимая для создания магнитного потока

Fп.с=0,29 о.е.

МДС обмотки возбуждения при нагрузке (11.133)

Fп.н*=Fбф*+Fпс*=2,93+0,29=3,22 о.е.

МДС обмотки возбуждения при нагрузке (11.134)

Fп.н=Fп.н*FΣ(1)=3,22∙2174=7000 А.

8. Обмотка возбуждения

Напряжение дополнительной обмотки (1.135)

Ud=U1wd/w1=400∙6/32=75 В.

Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения (11.136)

ℓ'ср.п=2,5 (ℓп+bп)=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)

ак= 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

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

Предварительное количество слоев обмотки по ширине полюсной катушки

Nш'= w'п/ Nв'=114/7,5=15,2

Выбираем Nш =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)

Nв =8

Уточненное количество витков одной полюсной катушки (рис. 11.22)

wп=113

Размер полюсной катушки по ширине

bк.п=1,05Nш а’=1,05∙16∙1,62=27,2 мм

Размер полюсной катушки по высоте (11.150)

hк.п=1,05Nв b'=1,05∙8∙12,98=109 мм

Средняя длина витка катушки (11.144)

ℓср.п=2 (ℓп+ bп)+ π(bк+2 (bз+bи).)=2 (310+98,4)+ 3,14 (27,2+7)=924 мм

Ток возбуждения при номинальной нагрузке (11.153)

Iп.н=Fп.н/wп=7000/113=61,4 А.

Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения (§ 11.9)

ап=1.

Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения (11.154)

Jп=Iп.н/(апS)=61,4/(1∙16,5)=3,72 А/мм2.

Общая длина всех витков обмотки возбуждения (11.155)

Lп=2рwпℓср.п∙10-3=2∙3∙113∙924∙10-3=632 м.

Массам меди обмотки возбуждения (11.156)

mм.п=γм∙8,9LпS∙10-3=8,9∙632∙16,5∙10-3=92,8 кг.

Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20˚ С (11.157)

rп=Lп/ρм20апS=632/(57∙1∙16,5)=0,672 Ом.

Максимальный ток возбуждения (11.158)

Iпmax=Uп/rпmт=(75–2)/(0,672∙1,38)=78,72 А.

Коэффициент запаса возбуждения (11.159)

Iпmax/Iп.н=1,28.

Номинальная мощность возбуждения (11.160)

Рп=(75–2)∙78,72=5747 Вт.

Рисунок 6 – Эскиз полюса ротора

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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7