Сердечник ротора

В синхронных машинах с h = 315-450 мм сердечник ротора выполняют из стали марки Ст3 толщиной 1-2мм. Сердечник ротора собирают из штампованных многогранных листов без изоляционного покрытия. При этом кс =0,98.

Определим длину сердечника ротора по оси h = 450 мм:

мм (20)

Сердечник полюса и полюсный наконечник

В синхронных машинах с h = 315-450 мм, выполняемых с эксцентричным воздушным зазором под полюсными наконечниками, полюса изготовляют из листов стали марки Ст3 толщиной 1-2 мм без изоляционного покрытия и крепят к остову с помощью выступов Т-образной формы, или в виде ласточкиного хвоста. При этом кс =0,98.

Определим длину шихтованного сердечника полюса:

мм (21)

Примем магнитную индукцию у основания сердечника полюса Вп = 1,5 Тл. Определим предварительное значение магнитного потока :

Вб (22)

Определим ширину дуги полюсного наконечника

мм (23)

Радиус очертания полюсного наконечника при эксцентричном воздушном зазоре:

мм (24)

Ширина полюсного наконечника, определяемая хордой

мм (25)

Примем что мм, определим высоту полюсного наконечника по оси полюса для машин с эксцентричном зазором

мм (26)

Поправочный коэффициент зависит от высоты полюсного наконечника и расчетного коэффициента полюсной дуги. При

(27)

Предварительное значение коэффициента магнитного рассеяния полюсов

(28)

Ширина сердечника полюса

мм (29)

Предварительная высота полюсного сердечника

мм (30)

Предварительно внутренний диаметр сердечника ротора

мм, (31)

где кв = 22 определяется как зависимость от D1.

Высота спинки ротора

мм (32)

Расчетная высота спинки ротора с учетом прохождения части магнитного потока на валу

мм (33)

Магнитная индукция в спинке ротора

Тл (34)

4.2.1 Зубцовая зона и обмотка статора

Параметры, общие для обмоток. Для статора синхронной машины при высоте оси вращения h = 450 мм выбирают форму паза открытую прямоугольную, а так же двухслойную обмотку из жестких катушек. Обычно обмотку статора выполняют шестизонной, каждая зона равна 60 эл. град. При шестизонной обмотке коэффициент распределения:

(35)

Укорочение шага для 2р = 10 принимаем . Двухслойную обмотку выполняют с укороченным шагом.

(36)

Принимаем =8

Уточним укорочение шага

(37)

Определим коэффициент укорочения шага

(38)

Определим обмоточной коэффициент

(39)

Определим предварительное значение количества витков в обмотке фазы

(40)

Примем для 2р = 10 а1 = 5. Определим количество эффективных проводников в пазу

(41)

примем . Для полученного значения определим количество витков в обмотке фазы

(42)

Уточним ряд параметров:

Вб (43)

Тл (44)

А/см (45)

где I1 предварительное значение номинального фазного тока

А (46)

По таблице 9-13 определим среднее значение магнитной индукции в спинке статора =1,2Тл.

Определим по аналогии количество витков дополнительной обмотки статора.

(47)

где NД количество эффективных проводников дополнительной обмотки, для h = 450мм NД = 1, аД =5

Обмотка статора с прямоугольными открытыми пазами. Достоинством прямоугольных открытых пазов статора является возможность размещения в них проводов прямоугольного сечения, что повышает коэффициент заполнения пазов медью, а так же надежность обмотки.

Определим предварительное значение магнитной индукции в узком месте зуба по табл. 9-16. Для защиты IP23 Тл.

Рекомендуется принять для класса нагревостойкости F провода марки ПЭТП-155.

Определим зубцовое деление статора

мм (48)

Определим предварительную ширину зуба

мм (49)

Определим предварительную ширину открытого паза в штампе

мм (50)

Высота спинки паза статора

мм (51)

Высота паза

мм (52)

По приложению 30 [гольд ] определим толщину изоляции по ширине 2bи = 4,3 мм по высоте hи = 14,2 мм. Припуски на сборку hc =0,35мм u bc =0,35мм. Высота шлица hш1 =1мм, высота клина hk = 3мм. При этом количество эффективных проводников по ширине паза NШ = 1

Определим допустимую ширину эффективного проводника с витковой изоляцией

мм (53)

Количество эффективных проводников по высоте паза

(54)

Допустимая высота эффективного проводника с витковой изоляцией

мм (55)

Определим допустимую площадь эффективного проводника с витковой изоляцией

мм (56)

Определим меньший и больший размеры элементарного неизолированного провода

мм (57)

мм (58)

где -двусторонняя толщина изоляции для провода ПЭТВ-155, мм

По приложению 2 определяем стандартные размеры высоты и длины провода. а = 1,6 мм, b = 8,5мм u S = 13,39мм2 Размер по ширине паза в штампе

мм (59)

Размеры и количество элементарных проводников основной и дополнительной обмоток, укладываемых по ширине и по высоте, выбирают с учетом рационального заполнения площади паза. Из этого следует что СО.В = 1, СО.Ш. =2, СД.В. = 2, СД.Ш. = 2

Размер основной и дополнительной обмоток статора по высоте паза

мм (60)

По приложению 30 определим толщину изоляции дополнительной обмотки. hи.д.=1,8 мм

мм (61)

Проверка возможности размещения обмотки и уточнения высота паза статора в штампе

мм (62)

Среднее зубцовое деление статора

мм (63)

Средняя ширина катушки обмотки статора

мм (64)

Средняя длина одной лобовой части катушки

мм (65)

Средняя длина витка обмотки

мм (66)

Длина вылета лобовой части обмотки

мм (67)

Определим плотность тока в обмотке статора

А/мм2 (68)

Уровень удельной тепловой нагрузки статора от потерь в обмотке в значительной мере определяет ожидаемое превышение температуры обмотки, этот уровень характеризуется произведением линейной нагрузки на плотность тока в обмотке А1 J1

А2 /см мм2 (69)

Средние допускаемые значения для обмотки статора с прямоугольными открытыми пазами находим по табл. 11-12. Получаем для 2р=10 АJДОП =2000А2 /см мм2 [гольд ]

условие выполняется.

Демпферная обмотка полюсов синхронной машины выполняет ряд функций. В генераторах она служит для снижения уровня динамических перенапряжений в обмотке ротора при несимметричных коротких замыканиях, гашения обратного синхронного поля, улучшения формы ЭДС и симметрии напряжений при несимметричных нагрузках отдельных фаз, успокоения качаний и повышения динамической устойчивости работы. Генераторы, имеющие мощность больше 100кВт, имеют демпферную обмотку.

Суммарная площадь поперечного сечения стержней демпферной обмотки.

мм2 (70)

Для уменьшения добавочных потерь и пульсаций ЭДС обмотки статора обмотки статора примем зубцовое деление наконечника ротора близким к зубцовому делению статора. t2=24,1 мм.

Предварительное количество стержней демпферной обмотки на один полюс

(71)

примем

Предварительный диаметр стержня демпферной обмотки

мм (72)

Принимаем мм, тогда мм2.

Найдем уточненное значение зубцового деления полюсного наконечника.

мм (73)

где

Диаметр круглой части паза полюсного наконечника

мм (74)

Предварительная длина стержня демпферной обмотки

мм (75)

Размеры короткозамкнутых сегментов выбирают такими, что бы их высота мм, толщина мм. А площадь поперечного сечения стержней одного полюса

мм2 (76)

Окончательно размеры сегмента в поперечном сечении выбираем по приложению 2. мм и мм получаем мм2.