ПАРАМЕТРЫ И ПОСТОЯННЫЕ ВРЕМЕНИ

Параметрами машины называют активные и индуктивные сопротивления обмоток. В § 10.13 определены некоторые параметры обмотки статора. Здесь даются расчетные формулы для нахождения параметров роторных обмоток и параметров обмотки якоря, которые необходимы для расчетов переходных и несимметричных режимов работы машины. Приведенные ниже формулы дают значения параметров в относительных единицах. Параметры цепей ротора приведены ук числу витков обмотки якоря.

Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения

(10.123)

где — расчетная длина сердечника полюса, м, по (10.52); и — магнитное напряжение воздушного зазора и поток при ;

;

определяют по (10.81)—(10.83).

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения

. (10.124)

Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной (пусковой) обмотки по продольной оси

; (10.125)

по поперечной оси

. (10.126)

Здесь — длина полюсного наконечника, м; — МДС статора при номинальном токе; — число стержней на полюс; — коэффициент проводимости пазового рассеяния. При круглых полуоткрытых пазах (см. рис. 10.20)

;

— коэффициент проводимости дифференциального рассеяния: — коэффициенты проводимости короткозамыкающих колец по продольной и поперечной осям: ; коэффициенты приведения и находят по рис. 10.37; — коэффициент распределения демпферной (пусковой) обмотки:

; .

Значения можно найти также по рис. 10.38.

 

 

Рис. 10.37. Коэффициенты приведения и

для расчета проводимости короткозамыкающих колец

Формулы (10.125) и (10.126) получены для наиболее часто применяемого случая равномерного распределения стержней на полюсном наконечнике и полной (продольно-поперечной) демпферной (пусковой) обмотки.

При неполной обмотке (продольной) определяют по (10.125), а

. (10.127)

 

 

Рис. 10.38. Коэффициенты распределения для успокоительной (пусковой) обмотки

 

Индуктивное сопротивление нулевой последовательности для двухслойных обмоток, Ом,

, (10.128)

 

где — укорочение шага обмотки статора; — коэффициент укорочения шага обмотки статора для первой гармоники — по (10.39); — высота и ширина паза статора; — высота верхней части паза, не занятой обмоткой; — число пазов на полюс и фазу обмотки статора.

При отсутствии демпферной (пусковой) клетки перед вторым членом коэффициент 0, 355 необходимо заменить на 0, 71.

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси

; (10.129)

по поперечной

. (10.130)

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора

по продольной оси

; (10.131)

по поперечной оси

. (10.132)

Индуктивное сопротивление обмотки статора обратной последовательности при работе машины на большое внешнее реактивное сопротивление

; (10.133)

при работе машины на малое внешнее сопротивление (короткое замыкание)

. (10.134)

Активное сопротивление обмотки возбуждения

. (10.135)

Активное сопротивление демпферной (пусковой) клетки при равномерном распределении стержней из однородного материала

по продольной оси

; (10.136)

по поперечной оси

; (10.137)

 

где — длина стержня, м, по (10.61); и — коэффициенты приведения (по рис. 10.37); и — отношение удельных сопротивлений материала стержня и кольца к удельному сопротивлению меди (для меди эти коэффициенты равны 1, для латуни 4, для фосфористой бронзы 6, 5).

При применении стержней из разнородного материала приближенно сопротивление демпферной (пусковой) обмотки можно найти по (10.136) и (10.137), заменив в них первый член в скобках выражением

, (10.138)

где — число стержней на полюс с относительным удельным сопротивлением ; — число стержней на полюс с относительным удельным сопротивлением .

Постоянная времени представляет собой отношение индуктивности данной обмотки к ее сопротивлению. От постоянной времени зависит продолжительность протекания переходных процессов в синхронной машине.

Постоянная времени, с, обмотки возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной (пусковой)

, (10.139)

где .

Постоянная времени, с, обмотки возбуждения при замкнутой обмотке статора, с,

. (10.140)

Постоянные времени демпферной (пусковой) обмотки, c, при разомкнутых обмотках статора и возбуждения:

по продольной оси

; (10.141)

по поперечной оси

. (10.142)

Постоянные времени демпферной (пусковой) обмотки по продольной оси, c, при замкнутой накоротко обмотке возбуждения и разомкнутой обмотке статора

. (10.143)

Постоянная времени демпферной (пусковой) обмотки по продольной оси, c, при замкнутых накоротко обмотке возбуждения и обмотке статора

. (10.144)

Постоянная времени демпферной (пусковой) обмотки по поперечной оси полюсов, c, при замкнутой накоротко обмотке статора

. (10.145)

Постоянная времени обмотки статора, c, при короткозамкнутых обмотках ротора

. (10.146)

Пределы изменения параметров и постоянных времени для синхронных машин общего назначения даны в табл. 10.13 и 10.14.

 

Таблица 10.13. Параметры явнополюсных синхронных генераторов и двигателей

В относительных единицах

 

Схема
С демпферной (пусковой) обмоткой	0, 1—0, 2	0, 008—0, 02	1—2, 4	0, 6—1, 6
Без демпферной (пусковой) обмотки	0, 1—0, 2	0, 08—0, 02	1—2, 4	0, 6—1, 6
Схема
С демпферной (пусковой) обмоткой	0, 2—0, 6	0, 15—0, 3	0, 15—0, 4	0, 15—0, 35	0, 02—0, 2
Без демпферной (пусковой) обмотки	0, 2—0, 6	—	—	0, 3—0, 8	0, 04—0, 25

 

Таблица 10.14. Постоянные времени явнополюсных синхронных генераторов и двигателей

Схема	, с	, с	, с	, с
С демпферной (пусковой) обмоткой	2—10	0, 8—2, 5	0, 01—0, 08	0, 03—0, 35
Без демпферной (пусковой) обмотки	2—10	0, 8—2, 5	—	0, 1—0, 5

 

МАССА АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для оценки массогабаритных параметров спроектированной машины, для расчета потерь и т. п. возникает необходимость в определении массы активных материалов. В дальнейшем, после разработки конструкции, может быть определена масса конструкционных материалов, а затем и масса всей машины.

При определении массы активных материалов необходимые для расчета размеры берут (в метрах) из параграфов, указанных в скобках, или из соответствующих формул.

Масса зубцов статора, кг,

, (10.147)

где

,

— по (10.10); — по (10.28); — по (10.27) или по эскизу паза.

Масса ярма магнитопровода статора, кг,

, (10.148)

где — по (10.32)

Масса меди обмотки статора, кг,

, (10.149)

здесь — по (10.29); — по (10.15) или (10.19); — см. в § 10.13.

Масса меди обмотки возбуждения, кг (см. § 10.15),

. (10.150)

Масса меди стержней демпферной (пусковой) обмотки, кг (см. § 10.10),

. (10.151)

Масса меди короткозамыкающих колец, кг (см. § 10.10),

. (10.152)

Масса стали полюсов, кг (см. § 10.9):

. (10.153)

Масса стали обода ротора, кг (см. § 10.9):

, (10.154)

где — по (10.79); для берут уточненные значения, полученные из механического расчета.

По этим данным можно найти общие затраты меди и активной стали в машине.

Полная масса меди

. (10.155)

Полная масса активной стали

. (10.156)

Разделив (10.155) и (10.156) на полную номинальную мощность , находят массу активных материалов на единицу мощности:

; (10.157)

. (10.158)

 

ПОТЕРИ И КПД

Потери в синхронной машине можно разделить на основные и добавочные. Ниже приводится расчет этих потерь для номинального режима работы.

Основные потери. Основные электрические потери в обмотке статора, кВт,

. (10.159)

Потери на возбуждение, кВт, при наличии возбудителя, сочлененного с валом машины, согласно ГОСТ определяют с учетом потерь в возбудителе:

. (10.160)

Для машин, возбуждаемых от отдельно установленных устройств,

, (10.161)

где — номинальные значения тока якоря и тока возбуждения;

— переходное падение напряжения в щеточном контакте ( = 1 В);

— КПД возбудителя ( = 0, 8…0, 85).

Сопротивления обмоток и определяют по (10.95) и (10.120) соответственно и приводят к расчетной температуре, равной 75⁰ C для обмоток с изоляцией классов нагревостойкости A, Е, В или 115⁰ С для обмоток с изоляцией классов нагревостойкости F и Н.

Магнитные потери в ярме магнитопровода статора, кВт,

. (10.162)

Магнитные потери в зубцах магнитопровода статора, кВт,

. (10.163)

где и — удельные потери при индукции 1 Тл и частоте 50 Гц, которые следует взять из табл. П1.17 для соответствующей марки стали; и — коэффициенты, учитывающие увеличение потерь из-за частичного замыкания листов вследствие наличия заусенцев, а также изменения структуры стали при штамповке: при 100 кВт =1, 5; =2; при > 100 кВт =1, 3; =1, 7; и — индукция в ярме статора и зубце статора на 1/3 высоты зубца при , см. расчет характеристики холостого хода .

Механические потери, равные сумме потерь в подшипниках и на вентиляцию, кВт,

, (10.164)

где — окружная скорость ротора, м/с; — полная длина статора, м.

Добавочные потери. Добавочные потери возникают в машине как при холостом ходе, так и при нагрузке. При холостом ходе возникают потери на поверхности полюсных наконечников, кВт, из-за колебания индукции вследствие зубчатого строения статора:

, (10.165)

 

где ; — индукция при , Тл; — коэффициент воздушного зазора; — коэффициент: = 4, 6 при полюсах из листов толщиной 1 мм и = 8, 6 при полюсах из листов толщиной 2 мм, при массивных полюсных наконечниках = 23, 3; — коэффициент полюсного перекрытия; — число зубцов статора ( и подставляются в метрах).

Добавочные потери при нагрузке появляются в обмотках статора из-за вихревых токов и в стали как в статоре, так и в полюсных наконечниках ротора от высших гармонических магнитного поля якоря.

Приближенно полные добавочные потери при нагрузке можно определить в процентах полезной мощности для генераторов и подводимой мощности для двигателей:

Для машин до 1000 кВ·А	0, 5
Для машин более 1000 кВ·А	0, 25—0, 4

 

Общие потери при номинальной нагрузке

. (10.166)

Коэффициент полезного действия генератора

, (10.167)

двигателя

, (10.168)

где — номинальная активная мощность генератора, кВт; — активная мощность, подводимая к двигателю при номинальной нагрузке, кВт: .

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: