Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
E1 = V(U ф1 cos ?1 + га/ф1 У + (?/ф1 sin Tl + XJ^f, (3.39)
где t/ф! и /фі —первые гармонические t/ф И 1ь.
При изменении угла у от 10 до 30° коэффициенты искажения токов ku и напряжений вщ изменяются так: ви = /фі//ф— в пределах 0,97—0,987 при т = 3 и в пределах 0,861—0,89 при т = 5; *іи=і/фі/і/ф — 0,995—0,98 при т = 3; в,„ — 0,99—0,975 при т = 5 в тех же пределах изменения угла у; коэффициент мощности cos ері = 0,93-^0,95 для рассматриваемых схем выпрямления; га = = (0,05^-0,07) ОфіІІфх — активное сопротивление фазы обмотки; Хк= (0,15—0,20) і/фі//фі—индуктивное сопротивление коммутирующего контура.
Как уже отмечалось, коэффициент потерь An= 1,02-4-1,03 учитывает наличие дополнительных потерь от высших гармонических поля, появляющихся вследствие несинусоидальной формы кривой фазного тока.
Коэффициент искажения тока якоря
2/2" sin y-2 . я _1_
^2-ЗШ^Г Г2ТГГПЗя) • (3-40)
Значения ki и виф можно взять по кривым, представленным на рис. 3.13. Так как значения в„ф из-за влияния третьей гармонической в фазном напряжении получаются завышенными, то при подсчете P' целесообразно воспользоваться формулой, применяемой при практических расчетах
P' = kEkn.\,2U'dId. (3.41)
Основные размеры вентильных генераторов D и h определяются с помощью известных формул
D=Y (6,1 • \CPP')l(aikbkoABtnkt), (3.42)
I1 = X1D. (3.43)
Важное значение имеет выбор электромагнитных нагрузок А и B0 и соотношений между ними. Для получения малых значений
[Ю]
XK=\,l5(Xd-\-X2)i2^A/Bs (3.44)
128
не следует завышать электромагнитные нагрузки. Уменьшение отношения AjBs приводит к снижению пульсаций выпрямленного напряжения. Поэтому для вентильных генераторов должно быть выдержано соотношение (А/см/Тл)
А 1Вь < (0,03 -г- 0,05) • 104. (3.45)
Дальнейшее снижение А/Вь приводит к значительному увеличению массы и габаритов генератора. Для генераторов с продувом можно рекомендовать следующие значения электромагнитных нагрузок (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Расчетная мощность, кВ-А Линейная нагрузка, А/см Индукция в воздушном зазоре, Тл
3—10 10—30 180—350 350—400 0,7—0,8 0,8—0,9
Величина Ki для рассматриваемых генераторов выбирается в пределах 0,5—0,7. Расчетный коэффициент полюсного перекрытия O1 = 0,65-4-0,72.
Воздушный зазор, как уже рассматривалось в гл. 2, оказывает большое влияние на электромагнитные характеристики генераторов. Для рассматриваемых генераторов в целях уменьшения искажения поперечной реакции якоря величина воздушного зазора выбирается из условий:
а) для равномерного зазора
8/т = (0,6 -0,75)-10-4 AlB6;
б) для неравномерного зазора
8/t = (fJ,3-s-0,35)-10-М/Я». (3.47)
Число пар полюсов в вентильных генераторах выбирается значительным.
При большем числе полюсов выпрямленное напряжение возрастет, а МДС реакции якоря, массы фильтра, ярма, лобовых частей обмотки, потери в обмотке якоря и индуктивные сопротивления рассеяния обмотки якоря уменьшаются. С другой стороны, при классической магнитной системе увеличение числа полюсов приводит к увеличению расхода меди на обмотку возбуждения, рассеяния ПОЛЮСОВ, ПОТерЬ В зубцах И СПИНКе ЯКОрЯ, уСЛОЖНеНИЮ KOHCTt
рукции и возрастанию стоимости. В диапазоне мощностей 3—30 кВт полюсное деление для генераторов с классической магнитной цепью находится в пределах 35^т^80 мм. Выбор числа полюсов ограничивается частотными характеристиками кремниевых вентилей (/^ 1000 Гц).
(3.46)
5—2341
129
При предварительном выборе числа полюсов можно использо- 1 вать данные табл. 3.2.
Таблица 3.2
D, см 5—10 9—15 12—18 15—18 16—18
2р 4 6 8 10 12
Как показывает практика, число полюсов выбирается при Рн = 3-=-5 кВт 2р=4-=-6; при РИ=Ъ—20 кВт 2р = 8-М2. При проектировании обмотки якоря вентильных генераторов для уменьшения искажения ЭДС целесообразно выбирать число пазов на полюс и фазу q большим и дробным. Число q выбирается равным от 2,5 до 5,5 для трехфазных, от 2,5—3,5 для пятифазных и от 1 до 3 для шестифазных генераторов с двухмостовой схемой выпрямления.
Выполнение шестифазных генераторов (с двойной трехфазной звездой) возможно и с дробным q. Для этого необходимо выдержать соотношение
?360+ 30° = то2, (3.48)
где k и г — любые целые положительные числа; az — угол между соседними пазами.
Число витков в фазе определяется из условия получения требуемой ЭДС и размещения обмотки в пазах (см. гл. 2, § 2.3). Оптимальное число витков в фазе находится в пределах 5уф=4-і-12. Применяются петлевые и волновые обмотки с жесткими катушками из проводов прямоугольного сечения. Обычно приходится предусматривать параллельные ветви и провода. Преимущественное применение нашли петлевые обмотки, позволяющие укоротить лобовые части обмотки, что уменьшает активное и индуктивное сопротивления обмотки.
Для уменьшения величины X4 при значительной линейной нагрузке следует уменьшать глубину паза и применять полуоткрытый паз. Поэтому для вентильных генераторов весьма желательнс иметь отношение /zn/t=0,l4-0,15 и hu/bu^. 1,5-=-2,0.
Амплитуда МДС реакции якоря вентильного генератора рас- " считывается, как и в синхронных машинах, по первой гармонической фазного тока якоря; она подсчитывается по кривой фазного' тока, форма которой определяется схемой выпрямления и протеканием коммутационного процесса. Амплитуда МДС реакции якоря на два полюса определяется выражением
