книги / Проектирование электрических машин

Классы F и Н оссх неполненпП и класс В химически стоПкого и тропического неполненпП

обмотке возбуждения, необходимо учитывать некоторые особенности, связанные с выполнением и охлаж­ дением обмотки. Для машин мощ­ ностью до 100 кВт, в которых при­ меняют многорядные обмотки, на-

приклеенной лаком к широкой сто­ роне проводника.

Для многорядных обмоток при­ меняют изолированные проводники с изоляцией класса нагревостойко­ сти В или F, например марки ПСД.

Рис. 7-34. К определению средней длины витка однорядных обмоток с лобовой ча­ стью в виде полуокружности.

пряжение возбуждения следует выб­ рать таким, чтобы получить сечение прямоугольных проводников воз­ можно большим, но не выше 30— 40 мм2. Для малых машин при се­ чении проводника меньше 2,5 мм2

но не выше 300 мм2. По конструк­ тивным и технологическим требова­ ниям отношение сторон проводника должно быть не больше 10—15. Намотку обмотки ведут на ребро. Допустимая плотность тока в про­ водниках обмотки зависит от клас­ са нагревостойкости изоляции и ус­ ловий охлаждения. В современных синхронных машинах изоляция об­ моток возбуждения имеет класс нагревостойкости В или F.

Однорядные обмотки выполня­ ют из голой прямоугольной меди. Изоляция витков состоит из двух слоев асбестовой бумаги общей толщиной после опрессовки 0,3 мм,

Рис. 7-35. Лобовая часть с двумя закруг­ лениями.

Предварительно значения плот­ ности тока в проводниках обмотки возбуждения / е можно выбрать в следующих пределах:

Меньшие значения плотности тока выбираются для машин, имею­ щих большую длину.

Ток возбуждения

=<7-Ш )

Определив ток возбуждения, можно найти число витков в ка­ тушке полюса обмотки возбуждения:

В некоторых случаях, когда за­ дается ток возбуждения /„.н, витки обмотки могут быть определены по (7-112), исходя из МДС F' п. Попе­ речное сечение проводников обмот­ ки по выбранной плотности тока определяют как

Для многорядных обмоток по найденному сечению проводника

х'я. = хо * + - Ха!,*У* • (7-132) xaq* ■ x hq*

Индуктивное сопротивление об­ где мотки статора обратной последова­ тельности при работе машины на большое внешнее реактивное сопро­ тивление

люс с относительным удельным сопротивле­ нием с';

//* — число стержней на по­

при работе машины на малое внешнее сопротивление (короткое замыкание)

Активное сопротивление обмот­ ки возбуждения

0,44 7’оц к*аЛ 1еср

(7-135)

10е Ф0 [w e qe

Активное сопротивление демп­ ферной (пусковой) клетки при рав­ номерном распределении стержней из однородного материала по про­ дольной оси

г _ 2Д6 Fau___ [ _ М* 10в/ Фб 1 -А ,

люс с относительным удельным сопротивле­ нием се .

Постоянная времени представ­ ляет собой отношение индуктивно­ сти данной обмотки к ее омическо­ му сопротивлению. От постоянной времени зависит продолжитель­ ность протекания переходных про­ цессов в синхронной машине.

Постоянная времени, с, обмотки возбуждения при разомкнутых об­ мотках статора демпферной (пус­ ковой)

где (o=2nf.

Постоянная времени обмотки возбуждения при замкнутой обмот­ ке статора

xd*

(7-140)

X d * *

Постоянные времени демпфер­ ной (пусковой) обмотки при разом­ кнутых обмотках статора и возбуж­ дения:

по продольной оси

Постоянные времени демпфер­ ной (пусковой) обмотки по про­ дольной оси при замкнутой нако­ ротко обмотке возбуждения и ра­ зомкнутой обмотке статора

У_ ХШ* xac*~$~xad* xkd*~^'xoe* xad*

°>ГШ (xoc*+xad*)

(7-143)

Постоянная времени демпфер­ ной (пусковой) обмотки по про­ дольной оси при замкнутых нако­ ротко обмотке возбуждения и об­ мотке статора

Постоянная времени демпфер­ ной (пусковой) обмотки по попе­ речной оси полюсов при замкнутой накоротко обмотке статора

<7-145>

Постоянная времени обмотки статора при короткозамкнутых об­ мотках ротора

Пределы изменения параметров и постоянных времени для выпол­ ненных синхронных машин общего назначения даны в табл. 7-13 и 7-14.

7-17. МАССА АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для оценки массогабарнтиых параметров спроектированной ма­ шины, для расчета потерь и т. п. возникает необходимость в опреде­ лении массы активных материалов. В дальнейшем, после разработки конструкции может быть определе­ на масса конструкционных матери­ алов, а затем н масса всей машины.

При определении массы актив­ ных материалов необходимые для расчета размеры берут (в метрах) из параграфов, указанных в скоб­ ках, или из соответствующих фор­ мул.

mal=7800 lcn kcя (Da — ha) ha, (7-148)

где ha— по (7-32).

Масса меди обмотки статора, кг,

^м.с = 8900 qc• 2piVc /с. (7-151)

Масса меди короткозамыкающих колец, кг (см. § 7-10),

^ . 9 * 8 9 0 0 ^ , ( 0 — 26 —

Полная масса активной стали

тсг = тл + mal + тт+ rtij. (7-156)

Разделйв (7-155) и (7-156) на полную номинальную мощность S„, находят массу активных материалов на единицу мощности:

Яст= mCT/Sn. (7-158)

7-18. ПОТЕРИ И КПД

Потери в синхронной машине можно разделить на основные и до­ бавочные. Ниже приводится расчет этих потерь для номинального ре­ жима работы.

Основные потери. Основные электрические потери в обмотке статора, кВт,

Р*х = ягЛ;,,,,/*- Ю-3. (7-159)

Потери на возбуждение, кВт, при наличии возбудителя, сочлененного с валом машины, согласно ГОСТ 11828-75 определяют с учетом по­ терь в возбудителе:

Л,„'р+2АЦц

(7-160)

Для машин, возбуждаемых от от­ дельно установленных устройств,

Рп= (Л,.г„+2Д1Ущ/,.„)• 10-8, (7-161)

определяют по (7-95) и (7-120) со­ ответственно и приводят к расчетной рабочей температуре, равной 75° С для обмоток с изоляцией классов нагревостойкости А, Е, В или 115° С для обмоток с изоляцией классов нагревостойкости F и Н.

Магнитные потери в ярме магнитопровода статора, кВт,

*«.<>,,,и* . ( £ ) и * Х/п01.10-3. (7-162)

Магнитные потери в зубцах магнитопровода статора, кВт,

(7-163)

где pai/бо и рг1/50 — удельные потери

при индукции 1 Тл и частоте 50 Гц, которые следует взять из табл. П-26 для соответствующей марки стали; kAa и kaz — коэффициенты, учи­ тывающие увеличение потерь из-за частичного замыкания листов вслед­ ствие наличия заусенцев, а также изменения структуры стали при

штамповке:

Ва и Вг>/Л — индукция в ярме статора и зубце статора на */з высо­ ты зубца при Е = и п,ф (£ * = 1, см. расчет характеристики холосто­ го хода).

Механические потерн, равные сумме потерь в подшипниках и на вентиляцию, кВт,

(7-164)

где Ор— окружная скорость рото­ ра, м/с;

1-!— полная длина статора, м.

Добавочные потери. Добавочные потери возникают в машине как при холостом ходе, так и при на­ грузке.

При холостом ходе возникают потери, кВт, на поверхности полюс­ ных наконечников из-за колебания индукции . вследствие зубчатого строения статора:

Р и„.=0,5-2рат(1*и(;? г ) ' ’5 Х

а — коэффициент полюсного пе­ рекрытия;

Z i— число зубцов статора (/i, т и /| подставляются в метрах).

Добавочные потерн при нагруз­ ке Рдоб появляются в обмотках ста­ тора из-за вихревых токов и в ста­ ли, как в статоре,так и в полюсных наконечниках ротора от высших гармонических магнитного поля якоря.

Приближенно полные добавоч­ ные потери при нагрузке Рдоб мож­ но определить в процентах полезной мощности для генераторов и от под­ водимой мощности для двигателей:

Для машин более 1000 кВ-А 0,25—0,4%

Общие потери при номинальной

где Pn=m U н,фЛ|,фcos q> — номиналь­ ная активная мощность генератора, кВт;

Pi„ — активная мощность, под­ водимая к двигателю при номиналь­ ной нагрузке, кВт: Рщ= =гпип,ф1н,Фcos ф.

7-19. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ МАШИН

а) Основные характеристики