Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
* Применительно к асинхронным машинам параметры статора и ротора обозначим индексами соответственно 1 и 2.
136
Номинальное значение первичного тока можно предварительно определить по формуле
б)-для генераторного режима
P3 = ItIxE^1I1 = In1U J1JIe; (4.8)
предварительно можно принять kE=l.
В отличие от синхронных для асинхронных генераторов величина тока якоря не является известной, так как она зависит от величин токов: через возбуждающий конденсатор и намагничивающего тока. Точную величину тока статора можно определить из построения векторной диаграммы напряжения при поверочном-раачете. Предварительно величину тока статора можно определить с помощью выражения (для номинальной мощности)
/ін=/нС06<р/С05(рг, (4.9)
где /н—ток нагрузки (номинальный); coscp — коэффициент мощности нагрузки; срг — угол сдвига фаз между напряжением и током якоря 1\.
Для генераторов мощностью порядка 1 кВ-А
tg<pr=0,5-*-0,7; cos<pr=0,86-5-0,81. ¦
Значения углов фг в сильной степени зависят от нагрузки генератора. Чем меньше ток нагрузки, тем больше угол фг, и ток якоря возрастает.
Если в исходное уравнение (4.6) ввести отношение X1 = UID, то
D = ^(6,1 • WP3)Ka1Kk01ABbIiX1). (4.10)
При выборе электромагнитных нагрузок А и B6 применительно к асинхронным машинам необходимо учитывать следующее.
1. Выбор больших значений B6 приводит к увеличению намагничивающего тока
U = PFb (0,9те,Аоіа>ф), (4.11)
U^ В\, 14.12)
так как F2=B6; йУфі==1/В6; F2— суммарная МДС магнитной цепи.
2. С увеличением B6 снижается коэффициент мощности соэсрд, уменьшается рассеяние, возрастает ток короткого замыкания.
3. Величина возбуждающей емкости возрастает с увеличением B6, так как возрастает ток намагничивания 1т. Возрастает общая масса системы.
4. На величину индуктивных сопротивлений короткого замыкания Хк и намагничивания Хт, а также на величину намагничивающего тока 1т оказывают влияние не только числовое значение произведения AB6, но и их соотношение AjB6.
137
Увеличение отношения AfB6 увеличивает значение Хк, так как X'K=XKIU/US= AAfBt, (4.13)
где XK = Xsl + Xs2' — суммарное индуктивное сопротивление рассеяния; Л — коэффициент, характеризующий рассеяние.
Чем меньше величина Хк, тем больше вращающий момент, тем большая перегрузочная способность двигателя. Поэтому, если необходимо, например, повысить МмаКс, следует увеличить B6 и уменьшить А.
Если принять F2= l,6ft5ift52?5a^ и учесть, что (т110ф1/р) Iы=Ах, то [4]
VAh=I,78A11(Ahkt2/km) (8/т) (Bi/A) 104, (4.14)
X m = 0,56(k0J ^) (х1Ъ')(А!Вь) (U J I1n) 10-\ (4.15)
т. е. при увеличении B0- и уменьшении А относительное значение Im/hs возрастает и, следовательно, coscpA уменьшается.
Для асинхронных машин при выборе значений А и B0 необходимо обращать внимание на получаемые значения намагничивающего тока 1т, а следовательно, и coscpA, а также на коэффициент перегрузки Апер, определяемый Хи.
При AB0 = const для увеличения коэффициента мощности cos фд необходимо уменьшать значение B0 и увеличивать значение А, а для увеличения перегрузочной способности knep необходимо увеличивать значение B6 и уменьшать значение А.
Это противоречие решается путем выбора такого соотношения между А и B6, при котором обеспечивается наибольшее значение коэффициента мощности при заданном техническими условиями значении перегрузочной способности.
Рекомендуемые значения B6 и А для асинхронных машин, работающих в длительном режиме, приведены соответственно в табл. 4.1 и 4.2 (/=400 Гц, mi = 3, 2р = 4).
Для асинхронных машин, работающих в автономных системах электрооборудования, рационально выбирать частоту вращения
Таблица 4.1
P2, кВт 0,1 0,2 0,5 0,75 1,0 2,0 5,0 10
#5 - T 0,36 0,48 0,55 0,57 0,6 0,62 0,64 0,66
Таблица 4.2
P2, кВт 0,1 0,2 0,5 0,75 1,0 2,0 5,0 10
А, А/см 160 180 220 235 250 2,70 290 310
138
3,5Г
3,3
а, яГ/(кВ-А)
2,3
1,5
наибольшей. С увеличением частоты вращения масса машины уменьшается. Так, например, масса машины мощностью 1 кВт при п = 6000 об/мин примерно в два раза больше по сравнению с такой же машиной при п= 12 ООО об/мин. Для автономных турбогенераторных установок при /=400 Гц обычно частота вращения выбирается равной 24 000 об/мин (2р=2). При выборе частоты вращения необходимо проверять машину на механическую прочность. Для асинхронных машин допустимая линейная скорость равняется порядка 80 м/с.
Данные табл. 4.1 и 4.2 по выбору оптимальных электромагнитных нагрузок Л и Be справедливы также и для двухполюсных асинхронных машин с л=24 000 об/мин, о чем свидетельствуют кривые удельной массы, приведенные на рис. 4.5.
Если проектируемая асинхронная машина в двигательном режиме работает на маховую массу с большим моментом инерции, то во избежание ее перегрева во время разгона приходится значительно снижать линейную нагрузку (до 80—100 А/см при мощности порядка 1—2 кВт).
С увеличением частоты вращения и мощности асинхронной машины возрастают КПД ц и коэффициент мощности cos фд. При этом чем меньше мощность машины, тем сильнее влияние частоты вращения на величины ц и cos фд, что объясняется известными соотношениями для удельных потерь и намагничивающего тока:
