Превышение температуры обмотки статора
Для
оценки теплового состояния обмотки
статора можно воспользоваться методикой
упрощения расчета, применяемого в
заводской практике для нормальных
синхронных машин защищенного исполнения.
Удельный тепловой поток на
внутреней поверхности статора по (13.1):
. (13.1)
.
Превышение температуры внешней поверхности статора над температурой охлаждающего воздуха по (13.2):
, (13.2)
где
– коэффициент теплоотдачи в зависимости
от отношения
и
принимается
при
.
.
Плотность теплового потока с внешней поверхности лобовых частей:
.
Удельная
проводимость меди при
Ом/м;
периметр паза (без учета клина) по рис.
10.44 [2]
м.
Превышение температуры внешней поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха по (13.3):
. (13.3)
.
Перепад
температуры в пазовой изоляции обмотки
статора:
.
Среднее превышение температуры обмотки статора по (13.4):
. (13.4)
.
Расчет характеристик двигателя
Рабочие свойства машины определяются ее характеристиками. Для двигателей основными характеристиками являются рабочие, U–образная и угловая. Для построения всех указанных характеристик используют векторные диаграммы. Статическая перегружаемость по формуле (14.1):
. (14.1)
где
– коэффициент
учитывает реактивные составляющие
мощности и момента, обусловленные
неодинаковыми индуктивными сопротивлениями,
принимается по рис. 10.43 [2].
.
Статическая
перегружаемость синхронных двигателей
общего назначения должна быть не ниже
1,65. При МДС обмотки возбуждения
по продолжению прямолинейной части
характеристики холостого хода находим
.
По рис. 10.43 [2] при
находим
.
Угловая
характеристика
по формуле (14.2):
. (14.2)
.
Построенная по этому уравнению характеристика дана на рисунке 7.
Рисунок 7 – Угловая характеристика
U-образные
характеристики
построены по векторным диаграммам для
мощности
(за базовое значение мощности принята
мощность
кВ
А.
за
базовое значение тока якоря принят
номинальный ток
= 82,4 А).
При
векторные диаграммы для значений тока
,
,
представлены на рисунке 8.
Рисунок 8 – Векторные диаграммы (к построению U-образных характеристик)
Расчетные значения, необходимые для построения векторных диаграмм и определения тока возбуждения, сведены в таблицу 3 (в относительных единицах).
Ток
возбуждения
,
соответствующий номинальному току
якоря при
,
был определен по рисунку 6. Характеристика
приведена на рисунке 9.
Рисунок 9 – U-образная характеристика
Таблица 3 – Расчетные значения, необходимые для построения векторных диаграмм и определения тока возбуждения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,83 |
1,05 |
1,16 |
0,0018 |
0,94 |
0,64 |
0,43 |
0,2 |
1,038 |
0,76 |
1,006 |
1,11 |
0,0015 |
0,95 |
0,7 |
0,47 |
0,18 |
0,991 |
0,78 |
0,982 |
1,1 |
0,0014 |
0,96 |
0,72 |
0,49 |
0,178 |
0,966 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,87 |
37 |
0,848 |
1,718 |
1,3 |
2,338 |
0,52 |
2,238 |
0,815 |
16 |
0,484 |
1,299 |
1,2 |
2,191 |
0,48 |
1,779 |
0,785 |
17 |
0,495 |
1,28 |
1,1 |
2,066 |
0,44 |
1,72 |
Рабочие
характеристики
,
,
,
,
при
даны на рисунке 10.
Рисунок
10 – Рабочие характеристики двигателя
при
Из
рисунка 9 при
находим токи якоря:
ток
.
Расчет рабочих характеристик приведен
в таблице 4. При расчете потерь
пересчитываются электрические потери
в обмотке статора и добавочные потери
(пропорцианально
).
Остальные потери принимаются неизменными.
Таблица 4 – Расчет рабочих характеристик
|
|
|
|
cos
=
|
|
|
, кВт |
η
= 1
|
P2
= P1
|
M
= 9550 |
0,9 |
731,3 |
1 |
82,4 |
0,8 |
16,24 |
3,425 |
49,3 |
0,928 |
681,8 |
8682 |
,
кВт
,
А
,
кВт
,
кВт
,
кВт
,
Н·м
Ранее для пусковой обмотки были выбраны круглые медные стержни. Проведенный расчет пусковых характеристик показал, что в этом случае получается низкий пусковой момент. В целях повышения пускового момента заменяем четыре медных стержня из шести на латунные того же размера. Проведем пересчет активных сопротивлений пусковой обмотки.
Активное сопротивление пусковой обмотки по продольной оси по (14.3)
, (14.3)
где
и
– коэффициенты приведения (по рис.
10.37) [2],
и
– отношение удельных сопротивлений
материала стержня и кольца к удельному
сопротивлению меди (для меди эти равны
1),
– число
стержней на полюс с удельным сопротивлением
,
– число
стержней на полюс с удельным сопротивлением
.
.
Активное сопротивление пусковой обмотки по поперечной оси по (14.4):
. (14.4)
.
Параметры
(в относительных единицах), необходимые
для расчета пусковых характеристик,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
Расчет пусковых характеристик сведен в таблицу 5. По данным этой таблицы построены характеристики на рисунке 11.
Рисунок 11 – Пусковые характеристики
Таблица 5 – Расчет пусковых характеристик
Параметр |
Скольжение s |
||||
1 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,05 |
|
|
0,024-j3,554 |
0,048-j3,553 |
0,121-j3,55 |
0,24-j3,537 |
0,474-j3,489 |
|
3,85-j6,379 |
4,275-j3,542 |
2,599-j0,861 |
1,403-j0,233 |
0,716-j0,059 |
|
3,874-j10,65 |
4,324-j7,814 |
2,719-j5,13 |
1,644-j4,489 |
1,19-j4,268 |
|
0,03+j0,083 |
0,054+j0,098 |
0,081+j0,152 |
0,072+j0,196 |
0,061+j0,217 |
|
0,03+j0,221 |
0,054+j0,237 |
0,081+j0,291 |
0,072+j0,335 |
0,061+j0,356 |
|
0,604-j4,433 |
0,921-j4,017 |
0,886-j3,194 |
0,613-j2,854 |
0,465-j2,73 |
|
7,702-j13,09 |
8,695-j7,389 |
5,369-j1,825 |
2,911-j0,495 |
1,487-0,126 |
|
7,702-j14,19 |
8,695-j8,487 |
5,369-j2,923 |
2,911-j1,593 |
1,487-j1,224 |
|
0,03+j0,054 |
0,059+j0,057 |
0,144+j0,078 |
0,264+j0,145 |
0,401+j0,33 |
|
0,03+j0,193 |
0,059+j0,196 |
0,144+j0,217 |
0,264+j0,283 |
0,401+j0,469 |
|
0,775-j5,063 |
1,406-j4,679 |
2,125-j3,205 |
1,761-j1,887 |
1,054-j1,232 |
|
0,69-j4,748 |
1,163-j4,348 |
1,505-j3,2 |
1,187-j2,37 |
0,76-j1,981 |
|
0,086-j0,315 |
0,243-j0,331 |
0,619-j0,006 |
0,574+j0,484 |
0,295+j0,749 |
|
4,798 |
4,501 |
3,536 |
2,651 |
2,122 |
|
0,326 |
0,41 |
0,619 |
0,751 |
0,805 |
|
4,809 |
4,52 |
3,59 |
2,755 |
2,269 |
|
0,862 |
1,454 |
1,882 |
1,484 |
0,949 |
Начальный
пусковой момент
.
Начальный
пусковой ток
.
Вывод: спроектированный двигатель удовлетворяет ГОСТ и заданию на проектирование.