Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Опытные коэффициенты киф и кил автоматически учитывают падение напряжения в вентилях, так как напряжение Ud измеряется после выпрямителя, а напряжения U$ и ?/л — до выпрямителя.
Коэффициенты тока &г = /ф//й уменьшаются с ростом нагрузки. При номинальной нагрузке коэффициент ki примерно в 1,1 раза меньше теоретического (ki теор = 0,82). Лучшее совпадение опытной кривой с теоретической получается при подсчете ki по формуле (3.26). Расхождение между расчетной кривой и опытной объясняется более сложным действительным процессом коммутации, чем принятым в выводе расчетных выражений.
125
Имея опытные значения коэффициентов &мф, kun И ki, можно определить расчетную мощность генератора на стороне переменного тока:
а) по фазному напряжению
P' = кЕкпЗРф = kEk Jt^k1Pj, (3.32)
б) по линейному напряжению
P' = k?k?P^=kEk„ 3 [kUilkij УZ) Pd. ' (3.33)
Как показывают эксперименты, при одинаковой мощности на стороне постоянного тока расчетная мощность, определенная по линейному напряжению для генератора мощностью 24 кВт, составляет 0,807 от мощности генератора, рассчитанного по фазному напряжению, так как при работе выпрямительного устройства напряжение Ud обусловливается разностью фазных напряжений, т. е. линейным напряжением, которое не содержит третьей гармонической. При определении расчетной мощности генератора на практике берется усредненное значение коэффициента преобразования по мощности
P' = kEkaA,2Pd. (3.34)
Как уже отмечалось, важнейшим требованием, предъявляемым к вентильным генераторам, является малая величина пульсаций выпрямленного напряжения (для авиационных генераторов по нормам Ас/*^8°/о). Уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и улучшения качества выходной энергии можно достичь путем выбора соответствующих параметров генератора.
1. Генераторы должны иметь мощную демпферную клетку и малые значения индуктивного сопротивления рассеяния Xs, чтобы обеспечить малые значения Xd". Наличие демпферной клетки, как показывают эксперименты, почти в два раза уменьшает величину пульсаций выпрямленного напряжения при номинальной нагрузке. В этом отношении идеальными являются асинхронные генераторы, хотя по другим параметрам они уступают синхронным с радиальными голюсамн.
2. Число витков в фазе Шф должно быть небольшим. С уменьшением ш)ф уменьшаются значения X4, Xd", угол коммутации у и величина пульсаций напряжения At/, всплески напряжения при коммутации тока. Однако уменьшение w$ предопределяет увеличение магнитного потока и размеров магнитной цепи.
3. Вентильные генераторы должны быть многополюсными (2р^8). С увеличением числа полюсов уменьшаются, величина МДС по продольной оси Fad, At/, а также всплески напряжения при коммутации тока.
Выбор большого числа полюсов ограничивается двумя факторами: а) возможностью выполнения магнитной цепи с большим числом полюсов; б) допустимой частотой тока с точки зрения надежной работы диодов в схеме выпрямления; не следует выбирать
126
f>1000 Гц; оптимальная частота тока для рассматриваемых генераторов находится в пределах /опт = 500-^900 Гц.
4. Падение напряжения на диоде должно быть небольшим Д?/д<0,5 В. Большие значения AUл вызывают большие потери в блоке -выпрямителей, перегрев их и усложнение системы охлаждения. Значительные потери в блоке выпрямителей являются ограничивающим фактором в разработке вентильных генераторов повышенной мощности.
§ 3.3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВЕНТИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Важнейшими специфическими вопросами проектирования вентильных генераторов являются: выбор типа генератора и схемы выпрямления; определение расчетной выпрямленной мощности; определение фазного тока и напряжения; определение расчетной мощности генератора; выбор электромагнитных нагрузок и определение основных размеров генератора; проектирование обмотки якоря; учет реакции якоря; расчет индуктивных сопротивлений, в том числе и индуктивных сопротивлений коммутации; построение векторной диаграммы напряжений и подсчет потерь.
Рассмотрим эти особенности расчета. Выбор типа генератора и схемы выпрямления рассмотрен выше. При определении расчетной выпрямленной мощности необходимо учитывать падение напряжения на диодах и питание цепи возбуждения, если генератор с самовозбуждением.
При питании обмотки возбуждения от постороннего источника питания
где /в —ток возбуждения.
Значения фазного тока и напряжения можно определять с помощью кривых (экспериментальных или расчетных) зависимостей коэффициентов преобразования ku$ и ki от угла коммутации у (см. рис. 3.13). Угол у может определяться с помощью выражения
Для генераторов автономных систем электроснабжения согласно техническим требованиям сверхпереходное сопротивление (о. е.)
(3.35)
(3.36)
у = arccos [ 1 - (1,5 -г- 2,0) XJ].
(3.37)
А";< 0,18.
127
Расчетная мощность генератора на стороне переменного тока P' = kEknU'dI'dkfk^. (3.38)
Величина kE зависит от расчетной величины ЭДС Ex (kE= — E1JUJ). В свою очередь, величина Ex зависит от многих параметров: тока нагрузки /<j, параметров коммутирующего контура, угла коммутации у, сопротивления фазы га, числа фаз и др. Величину Ex предварительно можно подсчитать по формуле
