Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
„ 2 уТ/и w<bko . т W^k0 8/d . Y /я
г, — —
130
т WMk0 SId . Y /я я \
/, = —з;---тг~ slil -^-COS-o---'
1 я2 р у 2 \ 2 т j
(3.49)
Спектры гармонических МДС реакции якоря вентильных генераторов при трехфазной мостовой схеме выпрямления и шести-фазной (сдвоенной звезде) соответственно равны:
v = 6K± 1 = 1, 5, 7, 11, 13, 17, 19,
v=\2K± 1=1, И, 13,
где K=O, 1, 2, 3 —числа.
В кривой МДС шестифазного вентильного генератора отсутствует пятая и седьмая гармоническая, что снижает потери в его роторе. Поэтому укорочение шага обмотки можно выбрать из условия ослабления 11-й и 12-й гармонической МДС реакции якоря, т. е. сокращение шага у такой обмотки может быть равным
(v — l)/v= 12/13 или 11/12. Коэффициент распределения такой обмотки
ftp,= sin [vn/(2-6)]/{? sin {vn/(2-?q)]}. (3.50)
Индуктивные сопротивления вентильных генераторов можно подсчитать известными методами (см. гл. 2). В ряде случаев целесообразно эти сопротивления подсчитывать по формулам в параметрической форме (Ом):
Xad= [Amf^xlJ(7ihhdb)\ (w2k2Jp) kad, (3.51)
Xaq = [Amf^xl-Jinhk^b)] [WIk2Jp) kaq, (3.52)
где [Хо = 0,4я-Ю-8; k^, km—коэффициенты насыщения магнитной цепи по продольной и поперечной осям; k&d и k&q — коэффициенты формы поля; k&d=kd/kfr, k&q=kqlkfr, kfr= (4/jt) sin GtpJt/2 — относительное значение основной гармонической поля возбуждения при амплитуде поля, равной единице.
Для построения векторной диаграммы напряжения с целью определения МДС возбуждения необходимы следующие данные:
расчетная ЭДС, определяемая из формулы:
Uа=(У2т/я)[E1 sin (я/т)] [cos a-f cos (у -\-а)]—(т/2я)1 dr' у — 21 dr',
(3.53)
где a« aresin (Idrf) l[2 У~2Еі sin (я//ге)]я=3—6° — угол зажигания, т. е. угол упреждения входа вентиля в работу; г' — суммарное сопротивление фазы и вентиля; сопротивление вентиля можно определить как Лс/д//д — при среднем токе вентиля; у—угол коммутации, рад;
первая гармоническая тока
I1 = (SI а/яу) sin (у/2) cos (я/2-я/т); (3.54)
5* 131
индуктивное сопротивление коммутации ^=1,15(^ + ^,)/2;
угол коммутации
Y = 2arcsin УI1PCJ[Y2Et2 sin (п/т)]; (3.55J
? ИНДуКТИВНЬІЄ СОПрОТИВЛеНИЯ Xq И Xad-
" Угол сдвига фаз расчетной ЭДС и первой гар-
V 1](Ц-ХК} монической тока можно принять равным фі = у/2.
Построение векторной диаграммы напряжения представлено на рис. 3.15. МДС возбуждения определяется описанными выше методами.
Подсчет дополнительных потерь представляет большие трудности. Поэтому учет дополнительных потерь, как уже отмечалось, производится с помощью коэффициента потерь ku. После окончательного расчета производится оценка пульсаций выпрямленного напряжения. Для этого определяется отношение величины пульсации выпрямленного напряжения AU к его среднему значению. Используя выражения (3.9) и (3.14), можно получить
Af/*= Ш = Л__1 —cos(n/2/n)cosY ! Q0
Ud1kud k^kud2m sm(n/2m) ' ^-ooj
где kud — коэффициент, учитывающий снижение напряжения Ud под нагрузкой; величина kUd= 1,15-4-1,20.
Рис. 3.15. Векторная диаграмма напряжений вентильного генератора
ГЛАВА 4
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ МАШИН
В последние годы в автономных системах электрооборудования находят применение асинхронные машины, работающие в двигательном и генераторном режимах. Асинхронный генератор трехфазного тока с обмоткой ротора, выполненный в виде беличьей клетки, имеет ряд преимуществ: он прост по конструкции, не имеет скользящих контактов, обладает высокой надежностью. Высокая механическая прочность ротора позволяет использовать генератор при больших частотах вращения. Расход мощности на регулирование напряжения при использовании метода подмагничивания спинки якоря мал (в 5—10 раз меньше, чем у магнитоэлектрических генераторов).
Асинхронная машина, будучи обратимой в автономных системах электрооборудования, может работать в двух режимах — двигательном и генераторном. В двигательном режиме происходит разгон машины с турбиной до номинальной частоты вращения, т. е. она работает в стартерном режиме. При подаче рабочего тела на турбину и отключении внешнего питания асинхронная машина переходит в генераторный режим, при этом процесс перехода на автономную систему не требует перерыва в питании потребителей. Сокращается время запуска установки.
Недостатком асинхронных генераторов, ограничивающих их применение, является необходимость применения конденсаторов возбуждения и сложность регулирования напряжения.
§ 4.1. ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРАХ
Возбуждение асинхронного генератора производится двумя способами— от сети и самовозбуждением с подключением конденсаторов. Первый из них состоит в том, что ротор асинхронной машины, включенной на напряжение сети, ускоряется первичным дви-іателем до сверхсинхронной частоты вращения. Машина работает с отрицательным скольжением, т. е. в генераторном режиме
s = {nx-n2)lnx<.Q, (4.1)
где п\—синхронная частота вращения; п2 — частота вращения ротора.
Для осуществления этого режима необходимо потребление из сети намагничивающего тока порядка 25—30% от номинального,
