Общие параметры магнитной цепи

 

5.8.1 Суммарная МДС магнитной цепи (на один полюс) [11-111]

 

F_Σ(1)= F_бзс +F_пс=2530+604=3133,4 А

5.8.2 Коэффициент насыщения [11-112]

 

к_нас=F_Σ/(F_б+F_п2)= 3133,4 /(1678+157)=1,7

 

	1,3	0,0311	300,2	F, A				22,2				5168,8	1,65	0,0129	0,54	0,044	1,84	0,0406	1,7		0,763	7558,3	2,412
	Н,А/см	-	41,6		24,4		-
	В, Тл	1,0	1,9	2,37	1,45	1,89	1,95	1,64
	1,2	0,0287	277,1	F, A									1,47	0,0117	0,49	0,0405	1,69	0,0373	1,561		0,48		1,95
	Н,А/см	-	22,2		17,6		-	29,9
	В, Тл	0,93	1,75	2,19	1,34	1,74	1,8	1,51
	1,1	0,0263		F, A	18,46			12,5				4111,1	1,312	0,0105	0,438	0,0368	1,538	0,0368	1,538	798,5	0,255	4909,6	1,567
	Н,А/см	-	14,5		13,7		-
	В, Тл	0,85	1,6		1,23	1,6	1,65	1,39
Таблица 5.1 Результаты характеристик холостого хода		0,0239	230,9	F, A				10,3	308,4		128,4		0,81	0,00644	0,269	0,0304	1,269	0,0304	1,269		0,193		1,0
Н,А/см	-	10,2		11,3	28,9	-	14,6
В, Тл	0,77	1,46	1,82	1,12	1,5	1,5	1,26
0,5	0,012	115,5	F,A		10,1		4,1		78,5			0,284	0,0023	0,0958	0,0143	0,596	0,0143	0,596	195,4	0,0624	1094,5	0,35
Н,А/см	-	2,57	2,35	4,52	6,32	-	5,16
В, Тл	0,39	0,73	0,91	0,56	0,75	0,75	0,63
Ф, Е о.е.	Ф, Вб	Е, В	Коэфф.	Kб=1,18	Kс=0,95	Kс=0,95	Kс=0,98	Kс=0,98		Kс=0,98	Fбзс=Fб+Fз1+Fс1	Fбзс*= Fбзс / FΣ(1) , о.е.	Фσ=1,73 10^-6Fбзс , Вб	Фσ*= Фσ / Ф(1) , о.е.	ФП1=Ф+ Фσ, Вб	ФП1*= ФП1 / Ф(1) , о.е.	ФП.СР=0,5(ФП 1+ ФП 2), Вб	ФП.СР*= ФП.СР / Ф(1) , о.е.	Fпс=Fп+Fс2+Fз2=	FПС*= FПС / FΣ(1) , о.е.	FΣ= Fбзс+FПС	FΣ 0= FΣ / FΣ(1)
Площадь поперечного сечения участка, мм		-		-
Средняя длина пути магнитного потока, мм	2,3	39,2	212,3	9,1	106,7	0,1	87,9
	Наименование участка	Зазор м/д сердеч статора и полюс наконечником	Зубцы статора	Спинка статора	Зубцы полюсного наконечника	Сердечник полюса	Зазор в стыке пол. и серд. ротора	Спинка ротора

 

 

Рисунок 5.1 Характеристика холостого хода генератора

 

Таблица 5.2 Нормальная характеристика холостого хода генератора [§ 11-6]

 

E*=E/U1, о.е.		0,5	1,0	1,1	1,2	1,3
F*=F∑/F∑(1), о.е.		0,47	1,0	1,17	1,4	2,0

6 Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима

 

6.1 Активное сопротивление обмотки фазы при 20 ⁰С [9-178]

 

r₁= Ом

 

6.2 Активное сопротивление в относительных единицах [9-179]

 

r_1*=r₁I₁/U₁=0,0292∙180,4∙ /400=0,0228 о.е.

 

6.3 Проверка правильности определения r_1* [9-180]

 

r_1*= о.е.

 

6.4 Активное сопротивление демпферной обмотки [9-178]

 

r_д= Ом.

 

6.5 Размеры паза [рис. 9-9, табл. 9-21]

 

b_п1=11,8 мм; h_ш1=1 мм; h_к1=3 мм;h₂=1,9 мм; h_п1=39,2 мм; h₃=1 мм; h₄=1 мм;

h₁=32,3 мм; b_ш1=0,6∙b_п1=0,6∙11,8=7,08 мм

6.6 Коэффициенты, учитывающие укорочение шага [9-181, 9-182]

 

к_β1=0,4+0,6β₁=0,4+0,6∙0,8=0,88

 

к'_β1=0,2+0,8β₁=0,2+0,8∙0,8=0,84

6.7 Коэффициент проводимости рассеяния [9-186]

 

λ_п1=

6.8 Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния [11-118]

λ_д1=

 

6.9 Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки [9-191]

 

λ_л1= .

 

6.10 Коэффициент зубцовой зоны статора [11-120]

 

к_вб=

 

6.11 Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на магнитную проницаемость рассеяния между коронками зубцов [§ 11-7]

 

к_к=0,1

 

6.12 Коэффициент проводимости рассеяния между коронками зубцов

[11-119]

 

λ_к=

 

6.13 Суммарный коэфициент магнитной проводимости потока рассеяния обмотки статора [11-121]

 

λ₁=λ_п1+λ_л1+λ_д1+λ_к=1,344+3,55+0,426+0,24=5,56

 

6.14 Индуктивное сопротивление обмотки статора [9-193]

 

х_σ=1,58∙f₁∙ℓ₁∙w²₁∙λ₁/(p∙q₁∙10⁸)=1,58∙50∙140∙50²∙5,56/(2∙5∙10⁸)=0,154 Ом.

 

6.15 Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора [9-194]

 

х_σ*=х_σ∙I₁/U₁=0,154∙180,4∙ /400=0,12 о.е.

 

6.16 Проверка правильности определения х_σ* [9-195]

 

х_σ*= о.е.

8 Расчет магнитной цепи при нагрузке

 

 

Рис. 7-1 – Частичные характеристики намагничивания Е; Ф=f(F_δзс), Ф_п=f(F_пс), Ф_σ=f(F_δзс)

 

 

Рисунок 7.2 – Векторная диаграмма Блонделя

7.1 ЭДС, индуктированная магнитным потоком воздушного зазора (рис. 7-2)

 

E_б*=1,076 о.е.

 

7.2 МДС для воздушного зазора и статора (рис. 7-1)

 

F_б*=0,75 о.е.

 

7.3 МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора (рис. 7-1)

 

F_бзс*=0,98 о.е.

 

7.4 Предварительный коэф-ент насыщения магнитной цепи статора [11-126]

 

к'_нас=F_бзс/F_б=0,98/0,75=1,31

 

7.5 Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи

[рис. 11-17]

 

æ_d=0,94; æ_q=0,58; æ_qd=0,0032

 

7.6 Коэффициенты реакции якоря [табл. 11-4]

 

к_аd=0,86; к_аq=0,4

 

7.7 Коэффициент формы поля реакции якоря [§ 11-8]

 

к_Фа=1

 

7.8 Амплитуда МДС обмотки статора [11-125]

 

F_a=0,45m₁w₁к_об1I₁к_фа/р=0,45∙3∙50∙0,91∙180,4∙1/4=5560 А

 

7.9 Амплитуда МДС обмотки статора в относительных единицах [11-127]

 

F_а*= о.е.

 

7.10 Поперечная составляющая МДС реакции якоря, с учетом насыщения, от­несенная к обмотке возбуждения [11.128]

 

F_aq*/cosψ=æ_qk_aqF_a*=0,58∙0,4∙1,77= 0,412о.е.

 

7.11 ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС (7-1)

 

E_aq/cosψ=0,225 о.е.

 

7.12 Направление вектора ЭДС Е_бd, определяемое построением вектора Е_aq/cosψ (7-2)

 

ψ=49,75˚; cosψ=0,646; sinψ=0,763

 

7.13 Продольная МДС реакции якоря с учетом влияния поперечного поля [11-130]

 

F'_ad*=æ_dk_adF_a*sinψ+k_qdF_a*cosψτ/δ=0,94∙0,86∙1,8∙0,763+0,0032∙1,8∙0,646∙324,2/2,3=1,6 о.е.

 

7.14 Продольная составляющая ЭДС (рис. 7-2)

 

E_бd*=Ф_бd*=1,062 о.е.

 

7.15 МДС по продольной оси (рис. 7-1)

 

F_бd*=0,8 о.е.

 

7.16 Результирующая МДС по продольной оси [11-131]

 

F_ба*=F_бd*+F'_ad*=0,8+1,6=2,41 о.е.

 

7.17 Магнитный поток рассеяния (рис. 7-1)

 

Ф_σ*=0,83 о.е.

 

7.18 Результирующий магнитный поток [11-132]

 

Ф_п*=Ф_бd*+Ф_σ*=1,062+0,83=1,9 о.е.

 

7.19 МДС, необходимая для создания магнитного потока (рис. 7-1)

 

F_пс*=1,0 о.е.

 

7.20 МДС обмотки возбуждения при нагрузке [11-133]

 

F_п.н*=F_ба*+F_пс*=2,41+1,0=3,41 о.е.

 

7.21 МДС обмотки возбуждения при нагрузке [11-134]

 

F_п.н=F_п.н*F_Σ(1)=3,41∙3133,4 =10691,5 А

8 Обмотка возбуждения

 

8.1 Напряжение дополнительной обмотки статора [11-135]

 

U_д=U₁∙w_d/w₁=400∙5/50=40 В

 

8.2 Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения [11-136]

 

ℓ'_ср.п=2,5(ℓ_п+b_п)=2,5(155+115,2)=675,5 мм

 

8.3 Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки воз­буждения [11-173]

S' = мм²

8.4 Предварительная плотность тока в обмотке возбуждения [рис. 11-21]

J'_п=3,6 А/мм²

8.5 Предварительное количество витков одной полюсной катушки [11-138]

w'_п =

8.6 Расстояние между катушками смежных полюсов [11-139]

 

а_к= мм

 

По [§ 11-9] принимаем многослойную катушку из изолированного медного провода прямоугольного сечения марки ПСД.

 

8.7 Размера проводника без изоляции [прил. 2]

a×b=3,15×7,1 мм;

S=21,82 мм²

 

8.8 Размера проводника с изоляций [прил. 3]

 

a'×b'=3,48×7,54 мм

 

8.9 Предварительное наибольшее количество витков одном слое [11-140]

 

N'_в=(h_п-h_пр)/(1,05b')=(95,8-2∙5)/(1,05∙7,54)=10,8

 

8.10 Предварительное количество слоев обмотки по ширине полюсной катушки [11-141]

 

N'_ш= w'_п/ N'_в=161/10,8=14,9

 

8.11 Раскладка и уточнение числа витков катушки [рис. 11-22 а]

 

4 слоев по 12 витков

4 слоя по 10 витков

4 слоя по 8 витков

4 слоя по 6 витков

4 слоя по 4 витка

 

N_ш=20; w_п=160; N_в=12

 

8.12 Размер полюсной катушки по ширине [11-142]

 

b_к.п=1,05 N_ш a'=1,05∙20∙3,48=73 мм

 

8.13 Размер полюсной катушки по высоте [11-143]

 

h_к.п=1,05 N_вb'=1,05∙12∙7,54=95 мм

 

8.14 Средняя длина витка катушки [11-144]

 

ℓ_ср.п=2(ℓ_п+b_п)+π(b_к+2(b_з+ b_и))=2(155+115,2)+3,14(73+3,4)=780,3 мм

 

8.15 Ток возбуждения при номинальной нагрузке [11-153]

 

I_п.н=F_п.н/w_п=10691,5/160=66,8 А

 

8.16 Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения [§ 11-9]

 

а_п=1

 

8.17 Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения [11-154]

 

J_п=I_п.н/(а_пS)=66,8/(1∙21,82)=3,06А/мм²

 

8.18 Общая длина всех витков обмотки возбуждения [11-155]

 

L_п=2рw_пℓ_ср.п∙10^-3=2∙2∙160∙780,3∙10^-3=500 м

 

 

8.19 Массам меди обмотки возбуждения [11-156]

 

m_м.п=8,9L_пS∙10^-3=8,9∙500∙21,82∙10^-3=97 кг

 

8.20 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20˚ С [11-157]

 

r_п=L_п/ρ_м20а_пS=500/57∙1∙21,82=0,4 Ом

 

8.21 Максимальный ток возбуждения [11-158]

 

I_{п max}=U_п/(r_пm_т)=(40-2)/(0,4∙1,38)=68,6 А

 

8.22 Коэффициент запаса возбуждения [11-159]

 

I_{п max}/I_п.н=68,6/66,8=1,026

 

8.23 Номинальная мощность возбуждения [11-160]

 

Р_п=U_п∙I_{п max} = (40-2)∙68,6=2606 Вт

9 Параметры обмоток и постоянные времени