 |
Магнитная цепь машин. Размеры, конфигурация, материалы.
|
|
|
|
| Последовательность расчета | Условные обозначения | Источник | Синхронный генератор | Синхронный двигатель |
| Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F | ||||
| (9-1) | 60∙50/1500=2 | 60∙50/750=4 | |
 , о. е.
| рис. 11-1 | 0,08 | 0,14 | |
| (11-1) | 
| 
| |
 , о. е.
| рис. 11-2 | 0,88 | 0,94 | |
| Главные размеры | ||||
 , кВ∙А
| (1-11) | — | 
| |
| , кВ∙А
| (1-11) | 1,05∙30/0,8=39,4 | — | |
 , мм
| табл.11-1 | |||
 , мм
| табл.11-2 | |||
 , мм
| (1-27) | 2(225-7)=436 | 2(450-9)=882 | |
 , мм
| табл.9-2 | |||
 , мм
| § 11-3 | |||
 , мм
| § 11-3 | 6+0,69·406=286 | 43+0,72∙850=655 | |
 , мм
| § 11-3 | 
| ||
 , А/см
| рис. 11-3 | |||
 , Тл
| рис. 11-4 | 0,77 | 0,82 | |
 , Тл
| (11-3) | 0,77/1,05=0,73 | 0,82/1,07=0,77 | |
 , мм
| (1-5) | 3,14·286/4=224,5 | 3,14·630/8=247,3 | |
 , о. е.
| рис.11-5 | 2,5 | 2,2 | |
 , о. е.
| (11-4) | 2,5-0,08=2,42 | 2,2-0,14=2,06 | |
 , о. е.
| § 11-3 | 1,07 | 1,05 | |
 , мм
| (11-2) | 
| 
| |
| , мм
| § 11-3 | 1,0 | 2,5 | |
| Форма зазора | § 11-3 | Концентричная по рис. 11-6 | — | |
| § 11-3 | 1,0 | — | |
| § 11-3 | 0,77 | — | |
 , мм
| (11-6) | 0,5·286-1=142 | — | |
 , мм
| (11-7) | 0,77·224,5=173 | — | |
 , мм
| (11-8) | 2·142sin[173/(2·142)]=162 | — | |
| рис. 11-7 | 0,48 | — | |
 , мм
| (11-9) | 162·0,48=78 | — | |
 , мм
| (11-10) | 2·142arcsin(0,5·78/142)=79 | — | |
| (11-11) | 79/224,5=0,35 | — | |
| § 11-3 | 0,7 | — | |
| § 11-3 | 0,3 | — | |
| (11-12) | 0,77·0,7+0,35·0,3=0,65 | — | |
| (11-5) | 
| — | |
| Форма зазора | § 11-3 | — | Эксцентричная по рис. 11-8 | |
|
| § 11-3 | — | 1,5 | |
 , мм
| (11-13) | — | 2,5/1,125=2,2 | |
 , мм
| (11-14) | — | 2,5/0,75=3,3 | |
|
| § 11-3 | — | 0,73-3,33·10-5·850=0,7 | |
|
| рис. 11-9 | — | 0,66 | |
| Сердечник статора | ||||
| Марка стали, изолировка листов | § 9-3 | 2013, оксидирование | 2312, лакировка | |
| Толщина стали, мм | § 9-3 | 0,5 | 0,5 | |
| § 9-3 | 0,97 | 0,95 | |
| рис. 11-9 | 1,17 | 1,15 | |
| § 11-3 | 0,91 | 0,91 | |
 , мм
| (1-31) | 
| 
| |
| , мм
| § 11-3 | |||
 , мм
| § 11-3 | — | ||
| (11-16) | 385/55=7 | ||
 , мм
| § 11-3 | — | ||
| (11-17) | — | 7-1=6 | |
 , мм
| (1-33) | 385+6·10=445 | ||
| (9-2) | 160/286=0,56 | 445/630=0,71 | |
| рис.11-10 | 1,07>0,56 | 1,02>0,71 | |
| § 11-3 | 3,5 | ||
| (9-3) | 2·2·3·3,5=42 | 2·4·3·3=72 | |
| Проверка
| (11-15) | 42/(2·3)=7=ц. ч. | 72/(4·3)=6=ц. ч. | |
| Сердечник ротора | ||||
| Марка стали | § 9-3, § 11-3 | Ст. 3 | ||
| Толщина листов | § 11-3 | 0,5 | 1,5 | |
| Изолировка листов | § 11-3 | Без изоляции | Без изоляции | |
|
| § 11-3 | 0,97 | 0,98 | |
 , мм
| (11-20) | 160+10=170 | 445+15=460 | |
| Сердечник полюса и полюсный наконечник | ||||
| Марка стали | § 11-3 | 2013; У8А | Ст.3 | |
| Толщина листов | § 11-3 | 0,5 | 1,5 | |
| Изолировка листов | § 11-3 | Без изоляции | Без изоляции | |
|
| § 11-3 | 0,97 | 0,98 | |
 , мм
| (11-19) | 160+10=170 | 445+15=460 | |
|
| § 11-3 | 0,7 | — | |
 , мм
| (11-18) | 170·0,7=120 | — | |
| § 11-3 | — | ||
| § 11-3 рис.11-6 | — | ||
| § 11-3 | — | ||
 , мм
| § 11-3 | 120/5=24 | — | |
 , мм
| § 11-3 | (170-120)/(4+2)=8 | — | |
 , мм
| § 11-3 | (170-120-4·8)/2=9 | — | |
 , Тл
| § 11-3 | 1,45 | 1,45 | |
 , Вб
| (9-14) | 
| 
| |
 , мм
| (11-25) | 0,77·224,5=173 | 0,7·247,3=173 | |
| , мм
| (11-26) | — | 
| |
| , мм
| (11-27) | 0,5·286-1,0=142 | — | |
| , мм
| (11-28) | — | 2·288sin(0,5·173/288)=170 | |
 , мм
| § 11-3 | |||
 , мм
| (11-29) | 
| 
| |
| (11-24) | 1,25·28+25=60 | 1,25·30+25=62,5 | |
 , о. е.
| (11-22) | 
| 
| |
 , мм
| (11-21) | 
| 
| |
 , мм
| (11-31) | 0,125·78+2=12 | — | |
 , мм
| (11-30) | 0,5·286-(28+1+12+0,5·78)=63 | — | |
| , мм
| (11-32) | — | 10,5·2,2+0,18·630=103 | |
 , мм
| (11-33) | 
| 
| |
 , мм
| (11-34) | 0,5·286-1-63-28-0,5·72=13 | 0,5·630-2,5-103-30-0,5·184=88 | |
 , мм
| (11-35) | 13+0,5·72=49 | 88+0,5·184=180 | |
 , Тл
| (11-36) | 
| 
|
|
|
|
Обмотка статора.
Типы обмоток и общие положения. Статорные обмотки синхронных машин обычно выполняют шестизонными петлевыми двухслойными из мягких секций или из жестких катушек. При выборе типа обмоток и формы пазов статора синхронных машин с раз- личными высотами оси вращения следует руководствоваться рекомендациями § 9-4 и в частности табл. 9-4. При этом укорочение шага обмотки статора по пазам
|
|
|
(11-37)
В синхронных машинах h =160÷450 мм широко распространена система возбуждения полюсов от дополнительных обмоток, закладываемых в пазы статора с тем же шагом, что и основная обмотка; иногда в машинах с 
мм шаг дополнительной обмотки устанавливают, исходя из условия использования третьей гармоники поля. Дополнительную обмотку обычно выполняют трехфазной, однослойной из того же провода, что и основную. В машинах с =315 ÷ 450 мм ее укладывают на дно паза, а в машинах с h ≤280 мм — сверху, под клином, после укладки основной обмотки. Вместе с изоляцией дополнительная обмотка занимает до 20% объема паза. Параметры дополнительной обмотки выбирают, исходя из условия обеспечения не менее 30% номинальной нагрузки цепи возбуждения (остальная часть нагрузки цепи возбуждения покрывается за счет основной обмотки). Для синхронных машин с 
мм номинальное напряжение цепи возбуждения 
B. Более высокое напряжение возбуждения принимают для машин меньшей мощности, в которых обычно применяют многослойные катушки возбуждения с относительно большим сопротивлением.
По аналогии с (9-17) количество витков дополнительной обмотки статора
, (11-38)
где 
— количество эффективных проводников в пазу; 
— количество параллельных ветвей фазы дополнительной обмотки.
Параллельные ветви дополнительной обмотки применяют при больших значениях тока возбуждения, требующих значительной площади поперечного сечения проводников. При этом в каждой параллельной ветви должно быть одинаковое количество витков, а стороны катушек находиться в магнитном поле в одинаковых условиях.
Для машин с h ≤280 мм количество эффективных проводников дополнительной обмотки в пазу чаще всего принимают =2, а для машин с h =315÷450 мм - =1. При определении количества элементарных проводников дополнительной обмотки 
в одном эффективном руководствуются теми же положениями, что и для основной обмотки. Размеры и количество элементарных проводников основной и дополнительной обмоток, укладываемых по ширине 
, 
и по высоте паза 
, 
выбирают с учетом рационального заполнения площади паза и рекомендаций гл. 9.
Предварительное значение номинального фазного тока двигателя (А)
|
|
|
(11-39)
для генераторов
(11-40)
Параметры общие для любой обмотки статора синхронных машин определяют по формулам § 9-4 (указания для дополнительной обмотки приведены в настоящем параграфе).
Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Предварительное среднее значение магнитной индукции в зубцах 
следует выбирать из табл. 9-16, но со снижением на 5—10%.
Размеры трапецеидальных пазов определяют по (9-24) - (9-34). При этом следует иметь в виду, что площадь поперечного сечения паза 
, вычисленная по (9-33), в синхронных машинах с самовозбуждением используется для размещения как основной, так и дополнительной обмоток. В этом случае при определении суммарной площади поперечного сечения изоляционных прокладок между верхней и нижней катушками в пазу, на дне паза и под клином должна быть учтена также прокладка между дополнительной и основной обмотками; суммарная площадь поперечного сечения прокладок (мм2)
(11-41)
Площадь поперечного сечения паза для размещения основной обмотки (мм2)
. (11-42)
Площадь поперечного сечения эффективного проводника основной обмотки (мм2)
. (11-43)
Здесь S — площадь поперечного сечения элементарного проводника, мм2; с - количество элементарных проводников в одном эффективном.
Площадь паза (мм2), используемая для размещения дополнительной обмотки,
(11-44)
(при соблюдении условия 
), а соответствующая ей часть высоты паза (мм)
. (11-45)
Для определения диаметра изолированного обмоточного провода 
(мм) задаются предварительным значением коэффициента заполнения паза 
, который не должен превышать 0,75 при ручной укладке обмотки и 0,72 при машинной (с использованием старообмоточных станков);
. (11-46)
где 
— количество эффективных проводников основной обмотки в пазу.
Количество элементарных проводников с в одном эффективном выбирают так, чтобы диаметр провода с изоляцией не превышал 1,71 мм при ручной укладке и 1,33 мм при машинной. По приложению 1 находят ближайший стандартизированный диаметр изолированного провода , соответствующий ему диаметр неизолированного провода 
и площадь его поперечного сечения 
.
|
|
|
Площадь поперечного сечения эффективного проводника дополнительной обмотки (мм2)
, (11-47)
где 
— площадь поперечного сечения элементарного проводника дополнительной обмотки, мм2; — количество элементарных проводников в одном эффективном.
Коэффициент заполнения паза
, (11-48)
Здесь 
— диаметр изолированного проводника дополнительной обмотки (среднюю длину витка дополнительной обмотки можно принять равной средней длине витка основной обмотки).
Плотность тока в обмотке статора и уровень удельной тепловой нагрузки в ней определяют по методике, изложенной в § 9-4, при этом выбирают плотность тока в основной и дополнительной обмотках одинаковыми.
Показателем, характеризующим удельную тепловую нагрузку статора, служит произведение линейной нагрузки А 1на плотность 
в обмотке. Допустимые значения 
для синхронных машин в защищенном исполнении с самовентиляцией, выполненных с изоляцией класса нагревостойкости F приведены на рис. 11-12. В случае применения изоляционных материалов иного класса нагревостойкости полученные по рис. 11-12 значения следует умножить на поправочный коэффициент, равный 0,75 (при классе В) или 1,3 (при классе Н).
Рис.11-12. Средние значения 
.
Конструкция изоляции обмотки статора из круглого провода в трапецеидальных полузакрытых пазах приведена в приложении 27.
Последовательность расчета обмотки статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами такая же, как и для асинхронных двигателей (с учетом дополнений, приведенных в настоящем параграфе).
Обмотка статора с прямоугольными полуоткрытыми и открытыми пазами. Размеры полуоткрытых и открытых прямоугольных пазов синхронных машин и параметры обмотки статора определяют по методике, изложенной в § 9-4. При этом следует иметь в виду, что максимальные значения магнитной индукции в наиболее узком месте зубца 
, приведенные в табл. 9-16, принимают для синхронных машин со снижением на 5—10%.
Допустимая высота эффективного проводника с витковой изоляцией (мм)
, (11-49)
где 
=0,85÷0,95 — коэффициент, учитывающий наличие в пазу дополнительной обмотки.
Размеры основной и дополнительной обмоток статора по высоте паза (мм)
(11-50)
. (11-51)
Здесь 
и 
— количество элементарных проводников (соответственно основной и дополнительной обмоток) в одном эффективном по высоте пазе; 
и 
— толщина изоляции основной и дополнительной обмоток по высоте паза.
Проверка возможности размещения обмотки и уточненная высота паза статора в штампе (мм.)
. (11-52)
Показатели, характеризующие удельную тепловую нагрузку () статора, определяют так же, как при трапецеидальных полузакрытых пазах. Средние допускаемые значения () доп для обмотки статора с прямоугольными полуоткрытыми и открытыми пазами приведены на рис. 11-12.
|
|
|
Конструкция изоляции обмотки статора из прямоугольного провода, расположенного в полуоткрытых или в открытых пазах, приведена в приложениях 28 и 30.
Последовательность расчета обмотки статора с прямоугольными полуоткрытыми пазами такая же, как для асинхронных двигателей (с учетом дополнений, приведенных в настоящем параграфе).
Примеры расчета машин.
|
|
|
