14. Расчет угловой характеристики синхронного двигателя

Угловые характеристики дают зависимость активной мощности от (угла нагрузки): при = 1 и =const. Угол является углом между осями полюсов и результирующего магнитного поля или между векторами ЭДС и напряжения . Построение угловых характеристик с учетом насыщения машины связано с большими трудностями. Ниже приведен расчет этой характеристики без учета насыщения. Параметры в этом случае принимают постоянными, равными их значению для ненасыщенной машины, а . Характеристику при = l в относительных единицах строят по уравнению . Электродвижущую силу определяют по продолжению прямолинейной части характеристики холостого хода при токе возбуждения . При построении характеристики угол изменяется в пределах от 0 до . По угловой характеристике определяют статическую перегружаемость машины, равную отношению . Номинальная мощность в относительных единицах равна . Если пренебречь активным сопротивлением (что возможно для машин средней и большой мощности), то можно принять = , где и — максимальный и номинальный моменты. Статическую перегружаемость можно также рассчитать по формуле . Коэффициент учитывает реактивные составляющие мощности и момента, обусловленные неодинаковыми индуктивными сопротивлениями и .

2.1 Особенности выбора главных размеров машин постоянного тока

По формуле «машинной постоянной» (1.1), устанавливающей связь между размерами машины и электромагнитными нагрузками, определяют произведение , где — диаметр якоря и — длина якоря. При расчете предварительно выбирают индукцию в воз­душном зазоре и линейную нагрузку А. Для определения глав­ных размеров и задаются либо отношением , либо одним из размеров. Выбор главных размеров ма­шины определяется на основании рекомендаций, устанавливающих экономически целесообразные значения отношения . Полу­ченные при расчете диаметры якоря округляются до стандартного ближайшего значения, выбранного по шкале диаметров якорей се­рийных машин. Машины постоянного тока современных серий имеют единую шкалу высот оси вращения. При заданной высоте оси вращения внешний диаметр корпуса машины постоянного тока не может пре­вышать размер 2 . Обычно этот диаметр должен быть не более м. По данным многих типов и конструкций машин постоянного тока относительная радиальная высота магнитной системы является функцией числа полюсов. Значение необходимо уточнить после составления эскиза магнитной системы и межполюсного окна. Да­лее по постоянной Арнольда и уточненному значению уста­навливают расчетную длину якоря . Так как традиционный способ определения главных размеров машины через отношение длины якоря к его диаметру более удобен, существуют зависимости от диаметра якоря для машин постоянного тока серий 4П, 2П, П и ПН, полученные путем расчета указанного показателя реальных машин. При выборе отношения необходимо иметь в виду, что с увеличением длины машины умень­шается относительная длина лобовых частей, возрастает КПД, снижается момент инерции якоря, но при этом ухудшаются условия охлаждения и коммутации машины. Электромагнитная мощность. В (1.1) в качестве расчетной принята электромагнитная мощность . Однако истинное значение элект­ромагнитной мощности можно определить только после полного расчета электрической машины — на этапе расчета ее характери­стик. Поэтому мощность определяют по номинальной (заданной) мощности и предварительно принятому значению КПД. Для генераторов: ; для двигателей: . Значения коэффициентов и выбираются из таблиц, там же даны значения коэффициента определяющего отношения тока возбуждения к току якоря. Выбор коэффициента полюсного перекрытия. Расчетный коэффициент полюсного перекрытия , как следует из (1.1), оказывает влияние на степень использования машины: с увеличением возрастает использование машины. Однако при чрезмерном увеличении уменьшается ширина межполюсного окна , возрастает поток рассеяния главных полюсов, увеличивается проникновение поля главных полюсов в зону коммутации, уменьшается коммутационная надежность машины. Для машин общего назначения с добавочными полюсами значение устанавливается в пределах 0,55...0,72, без добавочных полю сов = 0,6...0,85. Выбор электромагнитных нагрузок. Согласно (1.1) увеличение электромагнитных нагрузок и приводит к улучшению использования объема якоря. Однако с ростом линейной нагрузки уве­личивается нагрев якоря и маши­ны, ухудшается коммутация, с ро­стом насыщаются отдельные участки магнитной цепи.