Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
148
Как уже указывалось, для генераторов малой мощности (до 1 кВт) tgcpr=0,5-=-0,7, а коэффициент мощности нагрузки обычно находится в пределах 0,85—0,95, т. е. tg ф=0,3-^-0,6.
Таким образом, необходимая мощность блока конденсаторов возбуждения примерно равна активной^потребляемой мощности,
Ра^Рк,- (4.43)
Так как мощность возбуждения
P=2nfC6KUl, (4.44)
то емкость блока конденсаторов уменьшается с ростом напряжения на конденсаторе и частоты:
Сб.к=ЯвД2яД/2с!). (4.45)
Однако с увеличением рабочего напряжения увеличивается масса конденсаторов, а с увеличением частоты необходимо снижать рабочее напряжение из-за возрастания внутренних потерь в конденсаторе.
Для конденсаторов типа К75-10, являющихся наилучшими для работы в цепях переменного тока, зависимость массы Mc от рабочего напряжения
Мс = ксиЧ:0.к, (4.46)
где kc — коэффициент пропорциональности, г/(В2Ф).
Величина kc зависит от массы конденсатора и находится в пределах:
kc = (0,8^ 1,2)-103.
Зависимость допустимого напряжения Un на конденсаторе определяется техническими условиями. Для конденсаторов К75-10 эта зависимость может быть представлена выражением:
UJU9= 1,9-0,45 Ig/. (4.47)
Графическое изображение этой зависимости представлено на рис. 4.10.
Из (4.45) — (4.47) можно найти выражения для удельной массы конденсаторов
Мс1Ръ=(кс12я) 1/[/(1,9-0,45Ig/)]. (4.48)
Графическое изображение удельной массы конденсатора от частоты представлено на рис. 4.11. Полученный результат (4.48) показывает, что удельная масса конденсаторов не зависит от напряжения и минимальна на частоте 2400 Гц. Также не имеет значения схема включения конденсаторов в звезду или треугольник — масса конденсаторов одинакова. Важно только, чтобы конденсаторы использовались при максимально допустимом для него напряжении.
149
Если генератор работает при температуре окружающей среды ниже 70° С, напряжение на конденсаторе можно увеличить на 20%, при этом удельная масса конденсаторов уменьшается еще на -40%.
При соединении конденсаторов в звезду, когда напряжение на конденсаторе равняется фазному Uc = U^i, емкость конденсаторов на фазу
Сх=[1/(2яД/ф1)]Яв/3. (4.49)
Если конденсаторы соединены в треугольник, то напряжение на них увеличивается в У 3 раз по сравнению с напряжением при сое-
иА/ир
0,8 9,5
DA 0,2
—— \
^c/?в гГ/кВА
і
lgf
Рис. 4.10. Зависимость допустимого напряжения конденсатора от частоты
Рис. 4.11. Зависимость удельной массы конденсаторов от частоты
динении конденсаторов в звезду, а емкость уменьшается в три раза
СдН1/[2Я/(1/3<7ф1)21}Яв/3. (4.50)
Для оптимального использования конденсаторов в случае соединения их в треугольник необходимо выбирать их на повышенное рабочее напряжение, чтобы не превысить допустимые напряженности поля в диэлектрике конденсатора и удельные потери.
При известных расчетных параметрах генератора и заданных напряжений и частоте емкость конденсаторов при соединении их в звезду
С —с— 1 —_-_=_!_ (4 51)
J1L1 <Oi№ + *m0>/coi «*! (*1 + *Ж>) ' '
где Хт0=Еф0/1то — индуктивное сопротивление контура намагничивания при холостом ходе генератора (точка А на рис. 4.1).
150
§ 4.6. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ В ДВИГАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ
При расчете магнитной цепи определяется намагничивающий ток, обусловливающий МДС асинхронного двигателя. Для этого необходимо рассчитать МДС магнитной цепи как сумму падений магнитного напряжения отдельных участков магнитной цепи асинхронной машины: воздушных зазоров, зубцовых зон, спинки якоря и ротора:
где Fzi и FZ2 — падения магнитного напряжения соответственно в зубцах статора и ротора; F31 и F у2—падения магнитного напряжения соответственно в спинке якоря статора и ротора.
Определяется также величина магнитного потока в воздушном зазоре:
Ф6о=/еяо^фі/(4/Єф/е01^ф1/), (4.52)
где Af0= 1/(1+ M' к°о = Хз1/Хт=10тХз11(иф1 —I0nX31)— коэффициент рассеяния потокосцепления первичной цепи, ориентировочно принимаемый равным &во=0,95-т-0,97; hm — ток намагничивания в режиме холостого хода.
Магнитная индукция в воздушном зазоре в режиме двигателя холостого хода
Bm = [QmKa1I1X)X 10* = [1,57 Фзо/(^т)] 10*. (4.53)
Подсчет падений магнитного напряжения в статоре и воздушном зазоре производится в соответствии с методикой, изложенной в § 2.6. Подсчет падений магнитного напряжения в зубцах ротора при прямых и трапецеидальных зубцах производится также согласно § 2.6.
В случае применения «беличьей клетки» применяются круглые пазы на роторе (рис. 4.9, а). При расчете МДС зубцов определяются:
расчетная ширина зубца
bz2 = я [Dp-2(A3г + dIZ)]Jz2 -0,94d\ зубцовый шаг ротора
t z2=я D J z2\
коэффициент, учитывающий увеличение индукции в зубцах ротора по отношению к индукции в воздушном зазоре
&z2 = ^2^/(^3.0^22? >
где I1 и I2—активная длина соответственно статора и ротора; при Л = h
&z2 = 2W(^3.c^z2);
151
магнитная индукция в зубцах ротора
длина магнитной силовой линии в зубцах ротора
Lz2 = 2d.
МДС на зубцы ротора (на пару полюсов)
