Проектирование синхронного генератора

Eбd=Фбd=1,05 о.е.

8. МДС по продольной оси

Fбd=1,1 о.е.

9. Результирующая МДС по продольной оси  (11.131)

Fба*=Fбd*+F'ad*=1,1+1,54=2,64 о.е.

10. Магнитный поток рассеяния

Фσ=0,32о.е.

11. Результирующий магнитный поток (11.132)

Фп*=Фбd*+Фσ*=1,05+0,32=1,37 о.е.

12. МДС, необходимая для создания магнитного потока

Fп.с=0,35 о.е.

13. МДС обмотки возбуждения при нагрузке (11.133)

Fп.и*=Fбф*+Fпс*=2,64+0,35=2,99 о.е.

14. МДС обмотки возбуждения при нагрузке (11.134)

Fп.н=Fпн*FΣ(1)=2,99∙4255,63=12724,33А.

 

8. Обмотка возбуждения
1. Напряжение дополнительной обмотки (1.135)

Ud=U1wd/w1=400∙6/24=100 В.

2. Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения (11.136)

ℓ'ср.п=2,5(ℓп+bп)=2,5∙(265+145,5)=1026,25 мм.

3. Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки возбуждения (11.173)

S'=

мм2.

4. Предварительное количество витков одной полюсной катушки (11.138)

w'п=

.

5. Расстояние между катушками смежных полюсов (11.139)

ак=

мм.

Принимаем неизолированную шинную медь. Обмотка выполнена по ширине катушки из неизолированной меди, намотанной на узкую сторону (на ребро).

6. Предврительный размер проводника обмотки из неизолированной полосовой меди, навиваемой на ребро по ширине (11.145)

b'=

=

 мм.

7. Предврительный размер проводника обмотки из неизолированной полосовой меди, навиваемой на ребро по толщине (11.145)

а=

мм.

8. По приложению 2 выбираем размеры провода

а х b=2,8 х 8 мм2;

S=21,85 мм2.

9. Минимальный допустимый радиус закругления проводника (11.147)

rmin=0,05∙b2/a=0,05∙352/3,28=18,6 мм.

10. Фактический средний радиус закругления проводника, навиваемого на ребро (11.148)

r1=0,5∙(bп+2(bз+bи))=0,5∙(107+7)=57 мм.

11. Размер полюсной катушки по ширине (рисунок 11.22 б)

bк.п=35мм.

12. Раскладка витков по катушке (рисунок 11.22 б)

Nв=wп=16,13.

13. Размер полюсной катушки по высоте (11.150)

hк.п=1,03[Nва+(Nв-3)hи+h'и]=1,03[14∙3,28+(14-3) 0,3+2]=52,7 мм.

14. Средняя длина витка катушки (11.151)

ℓср.п=2(ℓп+b

)+2π(r1+bк.п)=2(265+145,5)+3,14∙(37,17+7)=959,69мм.

15. Ток возбуждения при номинальной нагрузке (11.153)

Iп.н=Fп.к/wп=12724,33/132=96,39 А.

16. Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения (§ 11.9)

ап=1.

17. Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения (11.154)

Jп=Iп.н/(апS)= 96,39/(1∙21,85)=4,41А/мм2.

18. Общая длина всех витков обмотки возбуждения (11.155)

Lп=2рwпℓср.п∙10-3=2∙3∙132∙959,69∙10-3=760,07 м.

19. Массам меди обмотки возбуждения (11.156)

mм.п=γм∙8,9LпS∙10-3=8,9∙760,07∙21,85∙10-3=147,81 кг.

20. Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20˚ С (11.157)

rп=Lп/ρм20апS=760,07/57∙1∙21,85=0,61 Ом.

21. Максимальный ток возбуждения (11.158)

Iпmax=Uп/rпmт=(100-2)/(0,612∙1,38)=116,42 А.

 

22. Коэффициент запаса возбуждения (11.159)

Iпmax/Iп.н=116,42/96,39=1.21.

23. Номинальная мощность возбуждения (11.160)

Рп=U

I =(100-2)∙116,42=11409,16 Вт.

 

9. Параметры обмоток и постоянные времени. Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме
1. Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме
1. Коэффициент продольной реакции якоря (таблица 11.4)

кнас(0,5)=

.

2. МДС для воздушного зазора

Fб(1)=2980 о.е.

3. Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря (11.162)

хad*=

о.е.

4. Коэффициент поперечного реакции якоря (таблица 11.4)

кaq=0,4.

5. Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря (11.163)

хaq*=

о.е.

6. Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси (11.164)

хd*=хad*+хσ*=1,98+0,082=2,062 о.е.

7. Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси (11.165)

хq*=хaq*+хσ*=1,04+0,082=1,122 о.е.

2. Сопротивление обмотки возбуждения
1. Активное сопротивление обмотки возбуждения, приведенное к обмотке статора (11.166)

rп*=

о.е.

 

2. Коэффициент магнитной проводимости потоков рассеяния обмотки возбуждения (11.167)

λпΣ=λн.п+0,65λпс+0,38λп.в=8,96+0,65∙108,09+0,38∙20,32=86,94.

3. Индуктивное сопротивление обмотки возбужденя (11.168)

хп*=1,27кadхad*(1+

о.е.

4. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения (11.169)

хпσ*=хп* - хad*=2,29-1,98=0,31 о.е.

3. Сопротивления пусковой обмотки
1. Относительное зубцовое деление демпферной обмотки (11.170)

t2*=πt2/τ=3,14∙26,25/342,78=0,24 о.е.

2. Коэффициент распределения демпферной обмотки (11.171)

кр2=

.

3. Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по зубцам полюсного наконечника (11.172)

λдз=t2/gdб=26,25/(16.5∙3,69)=0,43.

4. Коэфициент магнитной проводимости пазового рассеяния полюсов (11.173)

λdп=(0,785

.

5. Коэффициенты (рисунок 11.23)

Сd=0.8;

Cq=3.2.

 

6. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по продольной оси (11.174)

λдлd=0,019τCd/N2=0,019∙342,78∙0.8/9=0.58.

7. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по поперечной оси (11.175)

λдлq=0,019τCq/N2=0,019∙342,78∙3.2/9=2.32.

8. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по продольной оси (11.176)

λдd=

.

9. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси (11.177)

λдq=

.

10. Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси (11.178)

хдd*=

о.е.

11. Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси (11.179)

хдq*=

о.е.

12. Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по продольной оси (11.181)

rcd*=

о.е.;

 

где      μ0=4π∙10-7 Гн/м – магнитная проницаемость воздуха.

13. Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по поперечной оси (11.182)

rcq*=0,75rcd*=0,0288 о.е.

14. Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по продольной оси (11.183)

rkd*=

 о.е.

15. Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по поперечной оси (11.184)

rkq*=1,5rkd*=0,0323 о.е.

16. Активное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси (11.185)

rдd*=rcd*+rkd*=0,04+0,02=0,06 о.е.

17. Активное сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси (11.186)

rдq*=rcq*+rkq*=0,04+0,03=0,07 о.е.

4. Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора
1. Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.188)

x'd*=xσ*+

о.е.

2. Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.189)

х'q*=xq*=1,122 о.е.

3. Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси  (11.190)

x''d*=xσ*+

о.е.

4. Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси  (11.191)

x''q*=xσ*+

о.е.

5. Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности
1. Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление (11.194)

х2*=

о.е.

2. Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при большом внешнем индуктивном сопротивлении (11.195)

х2*=0,5(х''d*+х''q*)=0,5(0,1281+0.1129)=0,1205 о.е.

3. Индуктивное  сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности (11.196)

4. Активное сопротивление обмотки фазы статора для тока нулевой последовательности при рабочей температуре (11.197)

r0*=r1*(20)∙mт=0,013∙1,38=0,0179 о.е.

6. Постоянные времени обмоток
1. Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной (11.198)

Тd0=xn*/w1rп*=2,29/2*3.14*50*0.0038=1,92 с.

2. Обмотка возбуждения при замкнутых обмотках статора и демпферной (11.199)

Т'd=Td0∙xd*/xd*=1,92∙0.35/2,062=0,33 с.

3. Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси

с.

4. Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по поперечной оси

с.

5. Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке статора и замкнутой обмотке возбуждения