Расчёт синхронной машины СД2-15

Обмотка и характеристики.dwg

p=10 ; q=3 ; y=7; Z1=90
ДВУХСЛОЙНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА С УКОРОЧЕННЫМ ШАГОМ
Рабочие характеристики.
U-образные характеристики.
Угловая характеристика.
Пусковые характеристики.
Обмотка и характеристики синхронного двигателя.

КУРСАЧ.doc

Белорусский национальный технический университет
Факультет ЭФ «Энергетический факультет»
Кафедра«Электроснабжение»
по дисциплине ’’ Электрические машины ’’
Тема: ’’ Расчёт синхронной машины ’’
Исполнитель: студент ЭФ 3 курса группы 106321-Т
Руководитель проекта: доцент ктн доцент кафедры «Элетроснабжение»
Кафедра:«Электроснабжение»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по дисциплине Электрические машины
Тема : «Расчёт синхронной машины»
студент 3 курсагруппы 106321-Т
Минск 2004Содержание.
Выбор основных размеров
Расчёт обмотки статора .
Расчёт пусковой (демпферной) обмотки .
Расчёт магнитной цепи ..
Расчёт обмотки возбуждения
Расчёт параметров и постоянных времени ..
активных материалов .
Характеристики синхронной машины
Краткая характеристика чертежей .
Синхронные машины имеют широкое распространение и выпускаются в большом диапазоне мощностей и частот вращения. Синхронные двигатели предназначаются для приводов механизмов не требующих регулирования частоты вращения таких как компрессоры насосы шаровые мельницы вентиляторы двигатель - генераторные установки и т.п.
Двигатели изготавливаются как с неявнополюсным так и с явнополюсным ротором. В неявнополюсном исполнении синхронные двигатели – турбодвигатели с частотой вращения 3000 мин-1 на мощности от 630 до 12500 кВт. Более широкое распространение имеют явнополюсные синхронные двигатели с диапазоном частот вращения от 1500 до 100 мин-1 при мощностях от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч киловатт.
Шкала мощностей выпускаемых двигателей определяется в соответствии с ГОСТ 8585-68 и ГОСТ 8704-70. Двигатели выпускают с номинальными напряжениями 380 6000 и 10000 В.
В отдельных случаях допускается изготовление двигателей на напряжение 3000 В для мощностей указанных в ГОСТ 8585-68 и ГОСТ 8704-70 для двигателей с номинальным напряжением 6000 В.
Основное исполнение синхронных машин общепромышленного применения – с горизонтальным расположением вала. По способу защиты и вентиляции – защищенные или закрытые с самовентиляцией. Охлаждение – воздушное.
В настоящее время явнополюсные синхронные двигатели общепромышленного применения выпускают сериями СД2 СДН2 СДНЗ-2 и др. Серию двигателей СД2 выполняют на внешних диаметрах статора соответствующих 13–му и 14–му габаритам серию СДН2–на диаметрах 16–го и 17–го габаритов а серию СДНЗ-2 на диаметрах 18-21–го габаритов.
Выбор основных размеров.
По проектному заданию:
Номинальная мощность Рном =560 кВт.
Номинальное напряжение (линейное) Uном=6000 В.
Номинальная частота вращения nном=720 мин-1.
cosjном=09 (опережающий).
Номинальное фазное напряжение (предполагается что обмотка статора будет соединена в звезду):
Номинальная полная мощность:
где hном - номинальный кпд машины принимаем равным 0946 по таблице 7-3 [1] по номинальным данным машины
- номинальный кэффициент мощности принимаем равным 09.
Номинальный фазный ток:
где ke - коефффициент отношения эдс в якоре при номинальной нагрузке к номинальному напряжению принимаем равным 105.
По рис.7-8 [1] для S’= 69063 кВА при р=5 предварительно находим внутренний диаметр статора D=079 м.
Внешний диаметр статора:
где kд – коеффициент зависящий от числа пар полюсов по таблице 7-6 [1] принимаем равным 13-135.
Da=(13-135)079=1027-1066 м.
По таблице 7-7 [1] ближайший нормализованный внешний диаметр статора Da=990 мм (15-ый габарит). Высота оси вращения h=560 мм. DaD выходит за пределы kд поэтому производим пересчёт:
По рисунку 7-9 [1] для =0239 м при р=5 находим: линейная нагрузка статора А=440.102 Ам максимальное значение индукции при номинальной нагрузке Bdн=084 Тл. Задаёмся расчётным коеффициентом полюсного перекрытия ad =066 ad×kв=076 обмоточным коеффициентом обмотки статора kоб1=092.
Определяем расчётную длину статора:
где kВ – коеффициент формы поля по рисунку 7-21 [1] равен 1.15.
По рисунку 7-11 [1] устанавливаем что найденные значения l лежат в пределах ограниченных кривыми при р=5.
Действительная длина статора:
Число вентиляционных каналов при bк=001 м:
Уточняем длину пакета:
Суммарная длина пакетов сердечника:
Зубцовая зона статора. Сегментировка.
Число параллельных ветвей обмотки статора. Так как Iнф=6329 А 200 А то выбираем а=1.
Из рисунка 7-13 [1] для t=0239 м находим tz1min=00265 мм и tz1max=003 мм.
Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора:
Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора
Число пазов магнитопровода статора. Так как Da=990 мм то сегментирование статора не выполняем. В диапазоне Z1min-Z1max требованиям п.1-4 §7-6 [1] удовлетворяют числа пазов 90.
Число пазов на полюс и фазу:
Зубцовое деление статора:
Число эффективных проводников в пазу:
Уточняем линейную нагрузку:
Найденая линейная нагрузка незначительно отличается от ранее выбранной
Таблица 2-1 Расчётные значения.
Число проводников в пазу uп
Число пазов на полюс и фазу q1
Число параллельных ветвей а
Линейная нагрузка А Ам
Пазовое (зубцовое) деление tZ1 м
Наилучший результат даёт вариант 1. Полученные таким образом значения Z1 uп a q и А являются окончательными и будут использоваться в дальнейших расчётах.
Расчет обмотки статора.
Ширина паза (предварительная):
bп1=05×00266=00104 м (104 мм).
Допустимая плотность тока:
где AJ1 - тепловая нагрузка обмотки по рисунку 7-16 [1] 2270·108 Ам3.
Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора:
Возможная ширина изолированного проводника:
b’1из=bп1-dиз.п(3.4)
где dиз.п - двусторонняя толщина изоляции по табл. 3-2 [1] для класса нагревостойкости В dиз.п=47 мм
Размеры проводников обмотки статора. Принимаем что эффективный проводник состоит из одного элементарного проводника (qэф=11918 мм2). Марка провода ПЭТВСД с толщиной двухсторонней изоляции 05 мм.
По (1табл. П-29) размеры медного проводника a1b1=1571 (с изоляцией a1изпb1изп=2376 мм) qэф=104 мм2.
Ширина паза (уточненная) и высота паза:
bп=nш b1п+dиз.п+dр.ш+dш(3.5)
hп=uп ×nв а1из+Sdиз+hk+dрв+dв(3.6)
где hk - высота клина при нимаем равной 4 мм;
Sdиз - суммарная толщина изоляции по высоте паза по таблице 3-2 [1] 124 мм;
dр.ш dрв - допуски на разбухание изоляции dр.ш=005 nш dрв=005 uп ×nв;
dш dв - технологические допуски на укладку dш=dв=02 мм.
bп=1×76+47+005+02=125 мм
hп=18×1×23+124+4+09+02=589 мм.
Масштабный эскиз паза показан на рисунке 3-1 спецификация паза дана в таблице 3-1.
Таблица 3-1 Спецификация паза.
Лента стеклослюдитинитовая ЛС 013 мм
Лента стеклянная ЛЭС (покр) 01 мм
Двухсторонняя толщина изоляции одной катушки
Продолжение таблицы 3-1.
Стеклотекстолит СТ1 толщ. 1мм
Стеклотекстолит СТ толщ. 05мм
Общая толщина изоляции на паз
Рисунок 3-1 Паз статора.
Плотность тока в проводнике обмотки статора (уточнённое значение):
Проверка индукции в зубе (приближенно):
где с - коэффициент заполнения пакета сталью принимаем с=093.
Проверка индукцию в ярме статора (приближенно):
где α - рассчётный коэффициент полюсного перекрытия принимаем α=065
hα - высота спинки статора м определяется по формуле:
Bz1 и Bα находятся в допустимых пределах : соответственно (1.6÷2) Тл и (1.2÷1.45) Тл .
Перепад температуры в изоляции паза:
где ф - коэффициент добавочных потерь принимаем ф=11 ;
λиз - теплопроводность изоляции (для изоляции выполненной по способу “монолит” λиз=2210-5 Вт(мС)).
Градиент температуры в пазовой изоляции:
Произведённая проверка показала что размеры паза выбраны удачно.
Витки фазы обмотки статора:
(из 1-го в 8-ой паз).
Коэффициент укорочения шага:
Коэффициент распределения обмотки статора:
Обмоточный коэффициент:
Воздушный зазор и полюс ротора.
Исходя из заданного отношения MmMн22 по рисунку 7-18 [1] находим xd*13.
Приближённое значение воздушного зазора:
где B - максимальная индукция в зазоре при холостом ходе и номинальном напряжении Тл;
xd* - синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси.
Принимаем воздушный зазор под серединой полюса 00029 м (29 мм).
Зазор под краями полюса:
Среднее значение воздушного зазора:
Ширина полюсного наконечника:
где α - коэффициент полюсного перекрытия (конструктивный) принимаем α=07.
Радиус дуги полюсного наконечника:
Высоту полюсного наконечника находим по табл. 7-9 [1] при =0239. Принимаем hp=003 м .
Длина сердечника полюса и полюсного наконечника:
Расчётная длину сердечника полюса:
где - толщина одной нажимной щеки полюса принимаем м.
Предварительная высота полюсного сердечника:
Коэффициент рассеяния полюсов:
где - коэффициент зависящий от высоты полюсного наконечника hp принимаем при hp равным 7.
Ширина полюсного сердечника:
где kс.р – коеффициент заполнения полюса сталью при толщине листов 1мм принимаем 095;
Вм – индуктивность принимаем равной 15 Тл.
Полюс ротора показан на рисунке 3-2.
Рисунок 3-2 Полюс ротора.
Окружная скорость вращения ротора:
Т.к. р=28630 мс то принимаем крепление полюсов шпилькамим к ободу магнитного колеса.
Длина ярма (обода) ротора:
Минимальная высота ярма ротора:
Уточненная длина высоты длинны ярма ротора по чертежу hj=45мм. Индукцию Bj принимаем 12Тл.
Расчет пусковой (демпферной) обмотки.
Число стержней пусковой обмотки на полюсе принимаем Nc=7.
Поперечное сечение стержня пусковой обмотки:
Диаметр стержня (материал стержня медь):
Выбираем dc=10·10-3 м тогда qc=78·10-6 м2.
Зубцовый шаг на роторе:
где z - расстояние между крайним стержнем и краем полюсного наконечника принимаем z=001 м.
Производим проверку условий:
Пазы ротора выбираем круглые полузакрытые.
Диаметр паза ротора:
Раскрытие паза bshs=42 мм.
Сечение короткозамыкающего сегмента:
По П-32 [1] выбираем прямоугольную медь 1125 мм (сечение qкз=2741 мм2).
Расчёт магнитной цепи.
Для магнитопровода статора выбираем сталь 1511 (ГОСТ 214273-75) толщиной 0.5 мм. Полюсы ротора выполняют из стали Ст3 толщиной 1 мм. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляем с помощью шпилек и гаек. Толщину обода (ярма ротора) принимаем hj=45 мм.
Магнитный поток в зазоре находим по формуле:
где кВ - коэффициент формы поля представляющий собой отношение действующего значения индукции к её среднему значению.
По рис. 7-21 [1] находим кВ=15 α=066.
Уточнённое значение расчётной длины статора:
Индукция в воздушном зазоре:
Коэффициент воздушного зазора статора:
Коэффициент воздушного зазора ротора:
Коэффициент воздушного зазора:
Магнитное напряжение воздушного зазора:
принимаем равным 12510-6 Гнм.
Ширина зубца статора на высоте hп1 от его коронки:
Индукция в сечении зубца на высоте hп1:
Магнитное напряжение зубцов статора:
где Hz1 - напряжённость магнитного поля зубцов статора.
Индукция в спинке статора:
Магнитное напряжение спинки статора:
где - коэффициент выбираемый по рис. 7-22 [1] и учитывающий неравномерное
распределение индукции по поперечному сечению спинки статора;
На - напряжённость магнитного поля в спинке статора находим по табл. П-13 [1] Ам;
Lа - длина магнитной линии в спинке статора м.
Высота зубца ротора:
где hs - высота шлица паза принимаем hs=3мм.
Ширина зубца ротора на высоте от его коронки:
Индукция в зубце ротора:
Магнитное напряжение зубцов ротора:
где Hz2 напряжённость магнитного поля зубцов ротора находим по табл. П-24 [1] Ам.
Удельная магнитная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов:
Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников:
Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями:
Удельная магнитная проводимость для потока рассеяния:
Магнитное напряжение ярма статора зазора и зубцов полюсного наконечника:
Поток рассеяния полюса:
Поток в сечении полюса у его основания:
Магнитное напряжение полюса:
где hmp - расчётная длина силовой линии в полюсе м;
Hm - напряжённость поля у основания полюса находим по табл. П-24 [1] Ам.
Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора:
Индукция в ободе магнитного колеса (ярме ротора):
При шихтованном ободе кср=095.
Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса:
где Lj - длина магнитной линии в остове м;
Hj - напряжённость магнитного поля находим по табл. П-24 [1] Ам.
Магнитное напряжение сердечника полюса ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом:
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс:
Результаты расчёта магнитной цепи сводим в таблице 5.1.
При переводе магнитных напряжений Fza Fmj и потока Фm в относительные единицы за базовые значения соответственно приняты МДС FBO и Ф при Е*=1 .
По таблице 5.1 на рисунке 5.1. построена в относительных единицах характеристика холостого хода. На этом же рисунке приведена нормальная характеристика холостого хода.
Рисунок 5-1 Характеристика холостого хода(1-нормальная характеристика; 2-расчетная характеристика).
Таблица 5-1 Результаты расчёта магнитной цепи.
Вz2 = 325·10-4·Е1 Тл
Фm= Ф+Ф= 0115·10-4·Е1+
Вm= 0297·10-3·Е1+046·10-4·Fzα Тл
Вj= 0258·10-3·Е1+04·10-4·Fzα Тл
Ff0= Fzα+Fm+Fmj+Fj А
Параметры обмотки статора для установившегося режима.
Средняя длина витка обмотки статора:
lср1=2×(l1+lл)(5.40)
lср1=2×(041+0382)=1585м.
Длина лобовой части обмотки статора:
где b1 - ширина проводника;
Активное сопротивление обмотки статора:
r1(75)=124×063=1383Ом.
Базисное сопротивление:
Активное сопротивление обмотки статора в относительных единицах:
Индуктивное сопротивление рассеяния:
где lпк - коэффициент удельной проводимост паза:
lк- коэффициент магнитной проводимости по коронкам зубцов.
где размеры паза определяем по рисунку 6-38 и 7-43: h2=00633 м h1=000785 м h0=00067 м bп1=00125 м.
Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния:
Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния:
Индуктивное сопротивление рассеяния в относительных единицах:
Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря в относительных единицах:
где Faн - мдс статора при номинальном токе;
F0 - магнитное напряжение воздушного зазора при E=Uнф равно 2011;
kad - по рисунку 7-23 равно 087;
- коеффициент учитывающий влияние магнитных напряжений стали и зазора между полюсом и ярмом для ненасыщенной машины
Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря в относительных единицах:
где kaq определяем по рисунку 7-23 [1] 04.
Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси в относительных единицах:
Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси в относительных единицах:
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения при нагрузке.
По таблице 5-1 на рисунке 6-1 построены частичные характеристики намагничивания а на рисунке 6-2-зависимость . На рисунке 6-3 показана векторная диаграмма для номинального режима.
Рисунок 6-1 Частичные характеристики намагничивания.
Рисунок 6-2 Зависимость E*=.
Рисунок 6-3 Векторная диаграмма для номинальной нагрузки.
Из векторной диаграммы по Iнф Uнф cosj определяем Ed*=105.
По рисунку 6-2 по Ed*=105 находим а затем по рисунку 7-24 [1] находим q=09 d=097 k=00044.
По найденной МДС из характеристики E*= определяем ЭДС
отложив которую на векторной диаграмме получим направление а затем и модуль Erd*=-Фrd* =096. Находим y=54°.
Из характеристики E*= по Erd* находим Frd*=08.
Магнитодвижущая сила продольной реакции якоря:
По сумме Frd*+F’’ad*=08+149=229 из характеристики Фs= f(Fdza) определяем Фs*=024. Поток полюса Фм*=Фrd*+Фs*=096+024=12.
Из характеристики Фs=f(Fmj*) по потоку Фм*=12 определяем Fmj*=018.
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения в относительных единицах при номинальной нагрузке:
Fв.н.*=Frd*+Fmj*+F’’ad*(5.61)
Fв.н.*=08+149+018=247.
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения:
Fв.н.=Fв.н.*Fв.б(5.62)
Fв.н.=247·2534=62589А.
Расчет обмотки возбуждения.
Выбираем однорядную обмотку с лобовой частью в виде полуокружности. Изоляция нагревостойкости класса В.
Средняя длина витка обмотки возбуждения:
lecp=2×(lm-2d’’)+p×(bm+2d1+be)(6.1)
где d’’ - расстояние от центра закругления с радиусом r до края штампованной части полюса принимаем при bm=0095 м d’’=00015 м;
d1 - односторонняя толщина изоляции полюса d1=00015 м;
be - ширина проводника обмотки пока не известны размеры катушки обмотки и размеры проводника можно принять
lecp=2×(04-2×00015)+314×(0097+2×00015+0014)=115 м.
Для питания обмотки возбуждения из таблицы 7-10 [1] выбираем тиристорное возбудительное устройство ТВУ-65-320(Uне=37 В Iн=320 А). Напряжение на кольцах с учетом переходного падения напряжения в щеточном контакте принимаем Ue=63В.
Сечение проводников обмотки возбуждения (предварительное значение)
где F’вн=12×Fвн=12×62589=751068 А так как при расчете обмотки возбуждения ее МДС увеличивается на 10-20% по сравнению со значением полученным на векторной диаграмме для номинального режима.
Ток возбуждения (предварительно принимаем Je=48×106 Aм2):
Iвн=351·10-6·5·106=1755 А.
Число витков обмотки возбуждения:
Меньший размер прямоугольного проводника обмотки возбуждения:
где dк.п - суммарная толщина изоляции обмотки от полюсного наконечника и ярма ротора dк.п=0014 м;
dп - изоляция между витками dп=00003 м.
По таблице П-29 [1] выбираем проводник с размерами aebe=3.3511.2 мм
Расстояние между катушками соседних полюсов
Плотность тока в обмотке возбуждения (уточненное значение):
Превышение температуры обмотки возбуждения:
Уточненное значение высоты полюса:
hм=(ae+dп)×(we+1)+dк.п(6.10)
hм=(000335+00003)(35+1)+0014=01454 м.
Так как расхождение с ранее выбранной высотой hm=0146 м составляет менее 5% то перерасчет магнитного напряжения полюса не производим.
Активное сопротивление обмотки возбуждения:
Напряжения на кольцах возбуждения при номинальной нагрузке и J=130°С:
U’ен=Iв.нrв130(6.12)
U’ен=1755·0267=4686 В.
Коэффициент запаса возбуждения:
где Uне - номинальное напряжение возбудительного устройства.
Расчет параметров и постоянных времени.
Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения:
Fd0 и Фб - магнитное напряжение воздушного зазора и поток при E=Uнф.
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения:
Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по продольной оси:
По отношению при Nс=7 из рисунку 7-39 [1] определяем kb=042. По рисунку 7-36 [1] определяем коэффициенты приведения Cd=116 и Cq=214
lrd – коэффициент проводимости коротко замыкающих колец по продольной оси.
Индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по поперечной оси:
гдеlrq - коэффициент проводимости короткозамыкающих колец по поперечной оси.
Активное сопротивление обмотки возбуждения при J=75°C:
Активное сопротивление пусковой обмотки по продольной оси при J=75°C:
где Сc и Слз. - отношения удельных сопротивлений материала стержня и кольца к удельному сопротивлению меди (для меди эти коэффициенты равны 1).
Активное сопротивление пусковой обмотки по поперечной оси при J=75°C:
активных материалов.
Масса зубцов статора:
mz1=7800×lст1×kc×hп1×bz12×Z1(8.1)
mz1=7800×035×093×00589×0016×90=21534 кг.
ma1=7800×lст1×kc×p×(Da-ha)×ha(8.3)
ma1=7800×035×093×314(099-00556)×00556=4142 кг.
Масса меди обмотки статора:
mM1=8900×qэф×uп×Z1×lср12(8.4)
mM1=8900×19×10-6×18×90×15852=1359 кг.
Масса меди обмотки возбуждения:
mMB=8900×qe×le cp×2p×we(8.5)
mMB=8900×119×10-6×115×2×5×35=1324 кг.
Масса меди стержней пусковой обмотки:
mMC=8900×qc×2p×Nc×lc(8.6)
mMC=8900×744×10-6×2×5×7×048=222 кг.
Масса меди короткозамыкающих колец:
mMКЗ=8900×qКЗ×(D-2d-2hs-2ds)×2p(8.7)
mMКЗ=8900×2604×10-6×(0761-2×00029-2×0003-2×10097)×2p=106 кг.
Масса стали полюсов:
mm=7800××kср×2p×(hm×bm+0.8×hp×bp)(8.8)
mm=7800×042×095×2×5×(0146×0097+08×003×0167)=5655 кг.
Масса стали обода ротора:
mj=7800×lj×p×(D-2d-2hmp-hj)×hj(8.9)
mj=7800×052×314×(0761-2×00029-2×0176-0045)×0045=205 кг.
mM= mM1+ mMB+ mMC+ mMКЗ(8.10)
mM=1359+1324+222+106=3011 кг.
Полная масса активной стали:
mCT =mz1+ma1+mm+mj(8.11)
mCT =21534+4142+3011+205=113564 кг.
Основные электрические потери в обмотке статора:
Pэ1=m××r1(75)×10-3(9.1)
Pэ1=3×63292×0757×10-3 =91 кВт.
Потери на возбуждение:
Pв=(rв75+2×DUщ×Iв.н)×10-3(9.2)
Pв=(17552×0226+2×1755)×10-3=73 кВт.
Магнитные потери в ярме статора:
Pа1= kДа×p150××mа1×10-3 (9.3)
Pа1=13×156×112×()13×4142×10-3=129 кВт.
Магнитные потери в зубцах статора:
Pz1=kДz×p150××mz1×10-3(9.4)
Pz1=17×156×1342×()1.3×21534×10-3=13 кВт.
Механические потери:
Поверхностные потери в полюсных наконечниках:
Добавочные потери при нагрузке:
Pдоб=0005×592=2б96 кВт.
Общие потери при номинальной нагрузке:
Коэффициент полезного действия:
Превышение температуры обмотки статора.
Удельный тепловой поток на 1 м2 внутренней поверхности статора:
Превышение температуры внешней поверхности статора над температурой охлаждающего воздуха:
Плотность теплового потока с внешней поверхности лобовых частей:
Превышение температуры внешней поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой охлаждающего воздуха:
Перепад температуры в пазовой изоляции обмотки статора .
Среднее превышение температуры обмотки статора:
Характеристики синхронного двигателя.
Пусковые характеристики.
Расчёт пусковых характеристик производим на ПЭВМ по программе PUSKSYN. Исходные данные для расчёта приведены в таблице 10.1.
Таблица 10-1 Исходные данные для расчёта пусковых характеристик.
Последовательность расчёта пусковых характеристик следующая:
Задаём ряд значений скольжения в пределах от 1 до 005.
Полное сопротивление по продольной оси машины
Полное сопротивление по поперечной оси:
В приведенных формулах значения всех параметров берут в относительных единицах. Вследствие магнитной и электрической несимметрии машины в статоре помимо тока I’ основной частоты f1 протекают токи I’’ частоты (2s-1). Значения их могут быть найдены по формулам.
Действующее значение тока статора:
Для каждого значения скольжения определяем ток I1 и момент М. Расчеты упростили пренебрегая активным сопротивлением r1. Погрешность такого расчета не превышает 4%.
Алгоритм расчёта пусковых характеристик поясняется блок-схемой приведенной на рисунке 10-1. Пусковые характеристики МI=f(S) приведены на рисунке 10-2.
Результат расчета пусковых характеристик:
Рисунок 10-1 Пусковые характеристики.
Рисунок 10-2 Блок-схема программы рассчитывающей пусковые характеристики.
Рабочие U-образные и угловая характеристики.
Расчёт этих характеристик производим на ПЭВМ по программе SYNDVIG. Алгоритм расчёта пусковых характеристик поясняется блок-схемой приведенной на рисунке 10-5.Исходные данные для расчёта приведены в таблице 10-2.
E0 определяем следующим путём: при мдс обмотки Fв.н.*=247 по продолжению прямолинейной части характеристики холостого хода находим E0=242.
Po=Pст+Pмех+Pдоб(10.7)
Po=311+435+296=1042 кВт
Таблица 10-2 Исходные данные для расчёта характеристик.
Последовательность расчёта угловой характеристики М=f(Q) следующая:
Задаётся значение угла Q в пределах от 0 до 180°.
Определяем Id Iq по следующим выражениям:
Потребляемая активная мощность:
где U - линейное напряжение сети.
Р=Р0+(3×I2)×Rа+0.005×[(IIН)2]×P1(9.15)
где Iн - номинальный ток обмотки якоря.
Электромагнитный момент:
где nн - номинальная частота вращения.
График угловой характеристики приведён на рисунке 10-2.
Результат расчёта угловой характеристики.
Рисунок 10-2 Угловая характеристика.
Последовательность расчёта U-образной характеристики следующая.
Задаёмся мощностью Р1.
Задаёмся рядом значений угла q.
По формуле для каждого значения q определяем Е0:
По формулам для каждого Е0 определяем Id и Iq:
Определяем ток обмотки якоря:
Определяем ток возбуждения:
График U-образных характеристик приведён на рисунке 10-3.
Результат расчёта U-образных характеристик.
Рисунок 10-3 U-образные характеристики.
Последовательность расчёта рабочих характеристик.
Задаётся значение угла J.
Коэффициент мощности
Cosj=Cos(arctg(IdIq)-J).(9.24)
Потребляемая активная мощность
где U- линейное напряжение сети
Р=Р0+(3×I2)×Rа+0005×[(IIН)2]×P1(9.26)
График рабочих характеристик приведён на рисунке 10-4.
Результат расчёта рабочих характеристик.
Рисунок 10-4 Рабочие характеристики.
Рисунок 10-5 Блок-схема программы рассчитывающей рабочие U-образные и угловые характеристики.
Список использованных источников.
Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов И.П.Копылов Ф.А. Горяинов Б.К.Клоков и др.; Под ред. И.П.Копылова.-М.: Энергия 1980.- 496 с.ил.
Справочник по электрическим машинам: В 2 т.Под общ.ред. И.П.Копылова и Б.К.Клокова. Т.1.-М.: Энергоатомиздат1988.-456с.:ил.

СД2-15.dwg

Синхронный двигатель СД-2-9940-10У3
Коробка выводов статора с крышкой.
Дугообразный сегмент.
Обмотка возбуждения.