Проектирование синхронного генератора

z1/gm1=72/(3∙3)=8- целое число.

 

4. Сердечник ротора

 

Марка стали Ст 3, толщина листов 1,5 мм, листы без изоляционного покрытия и  насаживаются непосредственно на вал, кс=0,98.

1. Длина сердечника ротора (11.20)

ℓ2=ℓ1+(10÷20)=255+10=265 мм.

5. Сердечник полюса и полюсный наконечник

Марка стали Ст 3, толщина листов 1 мм, листы без изоляционного покрытия и   насаживаются непосредственно на вал кс=0,98.

1. Длина шихтованного сердечника полюса (11.19)

ℓп=ℓ1+(10÷15)=255+10=265 мм.

2. Магнитная индукция в основании сердечника полюса (§ 11.3)

В'п=1,4 Тл.

3. Предварительное значение магнитного потока (9.14)

Ф'=В'бD1ℓ'110-6/р=0,826∙655∙255∙10-6/3=0,05 Вб.

4. Ширина дуги полюсного наконечника (11.25)

bн.п=ατ=0,7∙343=240 мм.

5. Радиус очертания полюсного наконечника при эксцентричном воздушном зазоре  (11.26)

мм.

6. Высота полюсного наконечника (§ 11.3)

h'н.п=10 мм.

 

7. Высота полюсного наконечника по оси полюса для машин с эксцентричным зазором (11.29)

hн.п=h'н.п+Rн.п -

мм.

8. Поправочный коэффициент (11.24)

кσ=1,25∙hн.п+25=1,25∙33+25=66,3.

 

9. Предварительное значение коэффициента магнитного рассеяния полюсов (11.22)

σ'=1+кσ35

/τ2=1+66∙35∙3,69/3432=1,07.

10. Ширина сердечника статора (11.21)

bп=σ'Ф'∙106/(ксℓпВ'п)=1,07∙0,05∙106/(0,98∙265*1,4)=145,5 мм.

11. Высота выступа у основания сердечника (11.32)

h'п=10,5

'+0,18D1=10,5∙3,28+0,18∙655=152 мм.

12. Предварительный внутренний диаметр сердечника ротора (11.33)

D'2=dв=кв

мм.

13. Высота спинки ротора (11.34)

hс2=0,5D1-

-h'п-0,5D'2=0,5∙655-3,69-152-33-0,5∙166,5=55,56 мм.

14. Расчетная высота спинки ротора с учетом прохождения части магнитного потока по валу (11.35)

h'с2=hс2+0,5D'2=55,56+0,5∙166,5=138,81 мм.

15. Магнитная индукция в спинке ротора (11.36)

Вс2=

Тл.

 

 

 

Рисунок 2.1 - Эскиз ротора

 

3. Обмотка статора

 

1. Принимаем двухслойную петлевую обмотку с жесткими секциями из провода марки ПЭТП-155, укладываемую в прямоугольные открытые пазы.

 

2. Коэффициент распределения (9.9)

кр1=

;

3. Укорочение шага (§ 9.3)

β'1=0,8.

4. Шаг обмотки (9.11)

уп1=β1z1/(2p)=0,8∙72/(6)=9,6

Принимаем уп1=10.

5. Укорочение шага обмотки статора по пазам (11.37)

β1=2руп1/z1=6*10/72=0,83.

6. Коэффициент укорочения (9.12)

ку1=sin(β1∙90˚)=sin(0,833∙90)=0,96.

7. Обмоточный коэффициент (9.13)

коб1=кр1∙ку1=0,96∙0,96=0,92.

8. Предварительное количество витков в обмотке фазы (9.15)

w'1=

.

9. Количество параллельных ветвей обмотки статора (§ 9.3)

а1=1.

 

10. Предварительное количество эффективных проводников в пазу (9.16)

N'п1=

;

Принимаем Nп1=2.

11. Уточненное количество витков (9.17)

.

12. Количество эффективных проводников в пазу (§ 11.4)

Nд=1.

13. Количество параллельных ветвей фазы дополнительной обмотки

ад=2.

14. Количество витков дополнительной обмотки статора (11.38)

.

15. Уточненное значение магнитного потока (9.18)

Ф=Ф'(w'1/w1)=0,05(23,75/24)=0,049 Вб.

16. Уточненное значение индукции в воздушном зазоре (9.19)

Вб=В'б(w'1/w1)=0,83∙(23,75/24)=0,821 Тл.

17. Предварительное значение номинального фазного тока (9.20)

 А.

18. Уточненная линейная нагрузка статора

А

19. Среднее значение  магнитной индукции в спинке статора (9.13)

Вс1=1,4 Тл.

 

20. Обмотка статора с прямоугольными открытыми пазами (9.16)

В'з1max=1,8 Тл.

21. Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора (9.22)

t1=πD1/z1=3,14∙655/72=28,565 мм.

22. Предельная ширина зубца в наиболее узком месте (9.47)

b'з1min=

мм.

23. Предварительная ширина полуоткрытого паза в штампе (9.48)

b'п1=t1min-b'з1min=28,565-13,29=15,28 мм.

24. Высота спинки статора (9.24)

hc1=

мм.

25. Высота паза (9.25)

hn1=(Dн1-D1)/2-hc1=(850-655)/2-70,03=27,47 мм.

26. Изоляция обмотки статора (приложение 30)

hи=14,2 мм.

27. Двусторонняя толщина корпусной изоляции (§ 9.4)

2bи=4,3 мм.

28. Высота шлица  (§ 9.4)

hш=1 мм.

29. Высота клина (§ 9.4)

hк=3 мм.

30. Предварительная ширина паза в штампе (9.48)

b'п1=t1min-b'з1min=29-13=16 мм.

31. Припуск на сборку сердечника по ширине (§ 9.4)

bc=0,35 мм.

32. Припуск на сборку сердечника по высоте (§ 9.4)

hc=0,35 мм.

 

33. Количество эффективных проводников по ширине паза (§ 9.4)

Nш=2.

34. Допустимая ширина эффективного проводника с витковой изоляцией (9.50)

b'эф=(b'n1-2bи1-bc)/Nш=(16-4,1-0,35)/2=5,68 мм.

35. Количество эффективных проводников по высоте паза (9.52)

Nв=Nп1/Nш=2/2=1.

36. Допустимая высота эффективного проводника (11.49)

h'эф=(hn1-hи-hk-hш-hс)/Nв=(27,47-14,2-3-1-0,35)/1=10,72 мм.

37. Площадь эффективного проводника (9.53)

S'эф=h'эф∙b'эф=10,72∙5,78=61,96 мм2.

38. Количество элементарных проводов в эффективном (§ 9.4)

с=4.

39. Меньший размер неизолированного элементарного провода (9.54)

а'=(h'эф/са)-Δи=10,72/4-0,15=2,53 мм;

где       Δи=0,15 мм – двухсторонняя толщина изоляции провода (приложение 3).

40. Больший размер неизолированного элементарного провода (9.55)

b'=(b'эф/сb)-Δи=5,78/4-0,15=5,63 мм.

41. Размеры провода (приложение 2)

а х b=2,5 х 5,5;

S=14,25 мм2.

42. Размер по ширине паза в штампе (9.57)

bn1=Nшсb(b+Δи)+2bи+bс=2∙1∙(5,63+0,15)+4,1+0,35=16,01 мм.

43. Уточненная ширина зубца в наиболее узкой части (9.85)

bз1min=t1min-bn1=28,565-16,01=12,56 мм.

44. Уточненная магнитная индукция в узкой части зубца статора (9.59)

Вз1max=t1Bб/(bз1minkc)=28,57∙0,821/(12,56∙0,98)=1,91 Тл.

 

45. Размер основной обмотки статора (11.50)

hп.о=Nв.осо.в(а+Δи.а)+hи.о=1*4*(2,53+0,35)+14,2=23,96 мм.

46. Изоляция обмотки статора (приложение 28)

hи.д=1,8 мм.

47. Размер дополнительной обмотки статора (11.51)

hп.д=Nв.дсд.в(а+Δи.а)+hи.д=1∙2∙(1+0,15)+1,8=4,1 мм.

48. Уточненная высота паза статора в штампе (11.52)

hп1=hп.о+hп.д+hк+hш+hс=23,96+4,1+3,5+1+0,35=28,39 мм.

49. Среднее зубцовое деление статора (9.40)

tср1=π(D1+hп1)/z1=3,14(655+28,4)/72=29,8.

50. Средняя ширина катушки обмотки статора (9.41)

bср1=tср1∙уп1=30∙10=300 мм.

51. Средняя длина одной лобовой части обмотки (9.60)

ℓл1=1,3bср1+hп1+50=1,3∙300+29+50=469 мм.

52. Средняя длина витка обмотки (9.43)

ℓср1=2(ℓ1+ℓл1)=2(255+469)=1448 мм.

53. Длина вылета лобовой части обмотки (9.63)

ℓв1=0,4bср1+hп1/2+25=0,4∙300+28,39/2+25=159,5 мм.

54. Плотность тока в обмотке статора (9.39)

J1=I1/(S∙c∙a1)=721,69/(2∙14,24∙2,5)=5,07 А/мм2.

55. Определяем значение А1J1 (§11.4)

А1J1=505,29∙5,07=2561,82 А2/см∙мм2.

56. Допустимое значение А1J1 (рисунок 11.12)

А1J1=2300>2561,82*0,85 А2/см∙мм2.

 

4. Демпферная (пусковая) обмотка

 

1. Суммарная площадь поперечного сечения меди обмотки статора, приходящейся на одно полюсное деление (11.53)

S2Σ=0,015τА1/J1=0,015∙342,8∙505,29/5,07=787 мм2.

2. Зубцовое деление полюсного наконечника ротора (§ 11.5)

t'2=27,14 мм.

3. Предварительное количество стержней демпферной обмотки на один полюс (11.54)

N'2=1+(bн.п-20)/t'2=1+(240-20)/27,14=9,1≈9 шт.

4. Предварительный диаметр стержня демпферной обмотки (11.55)

d'с=1,13

мм.

5. Диаметр и сечение стержня (§ (11.5)

dс=10 мм;  S=78,5 мм2.

6. Определяем отношение ( § 11.5)

h'н.п >2d.

20 мм > 2*10=20 мм.

7. Минимальная ширина крайнего зубца  полюсного наконечника

bз2min=10 мм.

8. Уточненное значение зубцового деления полюсного наконечника (11.56)

t2=(bн.п – dc – 2bз2min)/(N2-1)=(240-10-2∙10)/(9-1)=26,25 мм.

9. Диаметр круглой части паза полюсного наконечника (11.57)

dп2=dс+(0,1÷0,15)=10+0,1=10,1 мм.

10. Размеры шлица паза демпферной обмотки (§ 11.5)

bш2 х hш2=3 х 2 мм.

11. Предварительная длина стержня демпферной обмотки (11.58)

ℓ'ст=ℓ1+0,2τ=255+0,2∙342,8=323,56 мм.

12. Площадь поперечного сечения (11.59)