2.Электромагнитный расчёт

2.7.26.2 м.

2.7.26.3 м.

2.7.27 Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями

.

2.7.28 Удельная магнитная проводимость для потока рассеяния

.

2.7.29 Магнитное напряжение ярма статора, зазора и зубцов полюсного наконечника

А.

2.7.30 Поток рассеяния полюса

Вб.

2.7.31 Поток в сечении полюса у его основания

Вб.

2.7.32 Индукция в основании полюса

Тл.

2.7.33 Напряжённость поля в основании полюса H_m определяем из кривой намагничивания для стали Ст3, по индукции в основании полюса B_m.

В тех случаях, когда полученная величина индукции в основании полюса превышает 1.6 Тл, необходимо провести уточнённый расчёт, учитывающий изменение потока по высоте полюса, то есть надо определить поток в трёх сечениях полюса.

Поток у основания полюса:

Вб.

2.7.34 Напряжённость поля по трём сечениям полюса H_mср определяем из кривых намагничивания для стали Ст3, по соответствующим значениям индукции.

2.7.35 Расчётное значение напряженности

А/м.

2.7.36 Расчётная длина силовой линии в полюсе

м.

2.7.37 Магнитное напряжение полюса

А.

2.7.38 Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора

А.

2.7.39 Индукция в ободе магнитного колеса (ярме ротора)

Тл.

2.7.40 Длина магнитной линии в основании полюса

м.

2.7.41 Напряжённость поля в ярме ротора H_j определяем из кривой намагничивания для стали Ст3, по индукции B_j.

2.7.42 Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса (ярме ротора)

А.

2.7.43 Сумма магнитных напряжений сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом

А.

2.7.44 Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс

А.

Расчёт производим в относительных единицах (о.е.). Чтобы перевести необходимые величины в о.е. нужно эти величины разделить на базисные величины (соответствующие им); при переводе магнитных напряжений и потоков в о.е. за базисные величины принимаем МДС и поток при ЭДС, равном номинальному фазному напряжению.

Результаты расчета магнитной цепи сведены в таблицу 2.3.

При определении магнитного напряжения зубцов в тех случаях, когда Тл, учитывалось ответвление потока в паз по коэффициентам:

Для статора:

.

Для ротора:

.

Таблица 2.2. Расчёт магнитной цепи.

Параметр	и
	0.5	1	1.1	1.2	1.3
	1732	3464	3810	4157	4503
	0.0228	0.0456	0.0502	0.0547	0.0593
	0.514	1.029	1.132	1.235	1.337
	1228	2456	2701	2947	3198
	0.844	1.688	1.856	2.025	2.194
	289	11000	29000	92000	212000
	18.8	715	1885	5980	13780
	0.452	0.904	0.995	1.085	1.345
	0.63	0.56	0.52	0.5	0.4
	102	333	414	524	1350
	8.6	25.1	28.2	35.8	73.3
	0.722	1.443	1.558	1.732	1.876
	271	1860	3460	9070	18000
	3.5	25.4	45.3	120.1	236.7
	1258	3220	4660	9087	17279
	3.1∙	7.8∙	0.0114	0.022	0.043
	0.0259	0.0535	0.0616	0.0769	0.1015
	0.81	1.674	1.928	2.414	2.832
	324	3250	15878	28760	32045
	56.4	565.5	2768	5125	5568
	202.5	418.6	482	605	708
	0.715	1.447	1.7	1.82	1.96
	280	1950	7780	14200	23400
	19.3	134.55	537	980	1614
	278	1120.3	3781	6585	7900
	1523	4340	8449	12756	23786
	0.35	1	1.94	2.93	5.48
	0.78	1.17	1.23	1.46	1.72
	0.28	0.74	1.07	2.09	3.13
	0.06	0.25	0.85	1.52	1.82

Таблица 2.3. Нормальная характеристика холостого хода .

	0.6	1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.55
	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5

По данным расчёта на рисунке 2.1 построена характеристика холостого хода в о.е. (расчётная). По данным таблицы 2.4 на рисунке 2.1 построена нормальная характеристика холостого хода в о.е.

Рисунок 2.1. Характеристики холостого хода.

1 – расчетная характеристика;

2 – нормальная характеристика.

2.8 Параметры обмотки статора для установившегося режима

2.8.1 Средняя ширина катушки статора

м.

2.8.2 Длина лобовой части обмотки статора (катушки из прямоугольного провода)

м,

где – вылет прямолинейной части катушек из паза, по рекомендации [1] м, принимаем м;

- допустимое расстояние между медью проводников соседних катушек, по рекомендации [1] м, принимаем м.

2.8.3 Средняя длина витка обмотки статора

м.

2.8.4 Активное сопротивление обмотки статора для температуры 15⁰ С

Ом,

где Ом∙м – удельное сопротивление меди проводников обмотки статора при классе нагревостойкости изоляции В при температуре 75⁰С.

2.8.5 Активное сопротивление обмотки статора при температуре 75⁰ С

Ом.

2.8.6 Активное сопротивление обмотки статора в о.е.

.

2.8.7 Длина вылета лобовой части катушки статора.

м.

2.8.8 Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния

.

2.8.9 Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

.

2.8.10 Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния

_,

где - коэффициент магнитной проводимости между стенками паза;

- коэффициент магнитной проводимости по коронкам зубцов.

,

где - коэффициенты, зависящие от укорочения шага обмотки;

- величины, определяемые по чертежу и спецификации паза.

;

;

мм;

мм;

мм;

мм;

,

где - коэффициент, при по рекомендации [1] .

2.8.11 Индуктивное сопротивление рассеяния

Ом.

2.8.12 Индуктивное сопротивление рассеяния в о.е.

.

2.8.13 МДС статора при номинальном токе

А.

2.8.14 По справочной зависимости определяем величину коэффициента

По характеристике Х.Х. при Е₁^*=1 находим магнитное напряжение воздушного зазора:

.

2.8.15 Коэффициент, учитывающий влияние магнитных напряжений стали и зазора между полюсом и ярмом для ненасыщенной машины

.

2.8.16 Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря в о.е.

.

2.8.17 По справочной зависимости определяем величину коэффициента

.

2.8.18 Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря в о.е.

.

2.8.19 Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси в о.е.

.

2.8.20 Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси в о.е.

.

2.9 Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения при нагрузке

По таблице 2.3 строим частичные характеристики намагничивания и зависимость . Зависимости изображены на рисунках 2.2 и 2.3.

2.9.1 Для определения МДС необходимо построить векторную диаграмму (рисунок 2.4) для номинального режима (I_. = 1 о.е., U_. = 1 о.е. и cos_н = 0.9).

Порядок построения:

- В выбранном масштабе для тока и напряжения откладываем вектор номинального фазного тока и под углом  (исходя из заданного cos_ном) к нему – вектор фазного напряжения;

- К вектору напряжений пристраиваем вектор падения напряжения на нагрузке и далее определяем ЭДС , индуцируемую в обмотке якоря при нагрузке (о.е.), но так как вектор номинального фазного тока в выбранном масштабе равен "1" то вектор падения напряжения численно равен самому индуктивному сопротивлению рассеяния в о.е. (в крупных машинах падение напряжения в активном сопротивлении относительно мало, поэтому им можно пренебречь). Находим .

- Из графика зависимости по найденному выше значению E_. определяем величину о.е.

- По справочной зависимости находим следующие величины коэффициентов: ,

,

.

- Для дальнейшего построения векторной диаграммы и определения результирующей ЭДС по продольной оси Е_rd и угла , определяем МДС:

.

.

- По найденной МДС из характеристики определяем:

.

- Отложив найденную величину на векторной диаграмме, получим направление, а затем и модуль ЭДС:

.

- Затем по векторной диаграмме находим:

 = 48⁰,

,.

- Из характеристики по найденной величине определяем величину МДС:

.

- Полная МДС реакции якоря по продольной оси:

.

- По сумме МДС:

Из характеристики определяем величину потока:

.

- Определяем поток полюса:

.

- По найденной величине потока из характеристики определяем МДС:

.

- МДС обмотки возбуждения в о.е при номинальной нагрузке

.

- Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения

А.

Рисунок 2.2. Частичные характеристики намагничивания .

Рисунок 2.3. Зависимость _.

Рисунок 2.4. Векторная диаграмма_.

2.10 Обмотка возбуждения

Для машин мощностью более 100 кВт обычно применяются однослойные обмотки возбуждения, они более надёжны и проще в изготовлении по сравнению с многослойными. Выбираем однослойную (однорядную) обмотку возбуждения с лобовой частью в виде прямолинейного участка с двумя закруглениями.

Выбираем однорядную обмотку с лобовой частью в виде полуокружности. Изоляция класса нагревостойкости В.

2.10.1 Средняя длина витка обмотки возбуждения

м,

где r – радиус закругления по рекомендации [1] мм;

мм - односторонняя толщина изоляции по [1], принято мм;

- ширина проводника обмотки, по рекомендации [1] , принято

м.

Для питания обмотки возбуждения необходимо тиристорное возбудительное устройство ТВУ-94-320 ( В, А), данное устройство не является стандартным, поэтому требуется его изготовление . Напряжение на кольцах с учетом переходного падения напряжения в щеточном контакте принимаем В.

2.10.2 Сечение проводников обмотки возбуждения (предварительное значение)

м²,

где Омм - удельное сопротивление меди при рабочей температуре обмотки;

- МДС обмотки возбуждения, А.

А.

2.10.3 Ток возбуждения

А,

где - плотность тока в проводниках обмоток возбуждения по рекомендации [1] А/м², принято А/м².

2.10.4 Число витков обмотки возбуждения

, принято .

2.10.5 Меньший размер прямоугольного проводника обмотки

м,

где - суммарная толщина изоляции обмотки от полюсного наконечника и ярма ротора по рекомендации [1] мм, принято мм;

м - изоляция между витками по.