Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Генераторы типа сексин имеют и крупные недостатки: при одной и той же мощности они имеют массу примерно на 15—30% выше, чем у явнополюсных генераторов; наличие двух нерабочих зазоров с каждой стороны генератора увеличивает МДС обмотки возбуждения; конструкция ротора сложна для изготовления.
Как уже упоминалось, для сексинов характерен большой коэффициент рассеяния потока при нагрузке, достигающий 1,5—1,6. Это объясняется большими проводимостями рассеяния полюсов, замыкающего кольца и скобы, Заметно проявляются внешние и торцовые потоки рассеяния. Потоки рассеяния сильно загружают магнитную цепь, что приводит к увеличению сечения магнитопровода и его массы.
173
Большими рассеяниями потока объясняется и неблагоприятный характер внешних характеристик, которые являются крутопадающими, Ток короткого замыкания небольшой — он составляет 1,5— 1,7 номинального. Поэтому сексины не допускают большой перегрузки. Обычно они проектируются на перегрузку, не превышающую 25% от номинальной мощности. Если их проектировать на двойную перегрузку, то они получаются очень тяжелыми.
Сексины имеют плохие регулировочные характеристики при индуктивной нагрузке в диапазоне перегрузок; при этом наблюдается резкое возрастание тока возбуждения. Поэтому регуляторы напряжения приходится проектировать на большую кратность регулирования.
Конструкция сексинов такова, что трудно выполнить демпферную клетку. Из-за больших потерь в массивном цилиндре, особенно в однофазном режиме, магнитопровод ротора сильно нагревается. Условия для охлаждения не являются благоприятными из-за сложного пути для охлаждающего воздуха. Поэтому сексин целесообразно строить до относительно небольшой мощности — 3— 10 кВ-А.
Сексины имеют большую постоянную времени, поэтому не BO всех системах электроснабжения они могут применяться. Область применения сексинов — это маломощные системы электроснабжения. Применение их в мощных системах электроснабжения не оправдано.
§ 5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ГЕНЕРАТОРОВ С ВНУТРИЗАМКНУТЫМ МАГНИТОПРОВОДOM
Для расчета бесконтактных генераторов с внутризамкнутым магнитопроводом, как и для других типов авиационных генераторов, необходимо иметь техническое задание, в которое входят условия применения и технические условия. Условия применения содержат следующие параметры: давление воздуха, температура окружающей среды іЗокр, влажность воздуха, ускорения вибраций, линейные ускорения, специальные условия применения. Технические условия содержат номинальную мощность Рн, номинальное напряжение ил11}ф, число фаз т, частоту вращения п, коэффициент мощности при номинальной нагрузке coscp, КПД tj, режим работы, срок службы, особые условия.
Расчету генератора предшествует анализ технического задания, при котором выбирается тип генератора, его конструкция, система охлаждения, привод генератора.
Главные размеры рассматриваемых генераторов определяются из основного расчетного уравнения:
т, = (6,1 ¦ ШР')/(аькфк0АВЬзпк„Л (5.12)
где D и I1 — соответственно диаметр расточки якоря и расчетная длина якоря (рис. 5.3 и 5.5); P=kEPu — расчетная мощность генератора, кВ-А; а0— расчетный коэффициент распределения магнит-
174
ного потока в рабочем зазоре, связывающий полезный поток Фе и максимальную индукцию B6; B63— магнитная индукция в воздушном зазоре под полюсом звезды, Тл.
Выражение (5.12) отличается от подобного известного выражения для явнополюсных классических (синхронных) генераторов наличием коэффициента использования магнитного потока якоря ka.n = = Фб/Фбз, расчетным коэффициентом воздушного зазора а6 и выбором индукции в воздушном зазоре B63 под полюсом звезды. Так как &ия<1» то объем синхронной машины с внутризамкнутым магнито-проводом при прочих равных условиях из-за наличия внешнего магнитного поля в 1/&и.я раз больше объема классических синхронных
Рис. 5.5. Эскиз магнитной цепи генератора типа сексин с двусторонней системой
возбуждения (2р=8)
машин. Индукция в воздушном зазоре под полюсом звезды B63 больше индукции В6ц под полюсом цилиндра. Магнитный поток Фв3 имеет постоянную составляющую (Фбз)пост [формула (5.9)], которая нагружает магнитную цепь машины, но не наводит ЭДС в обмотке якоря.
Если обозначить "K = IID отношение аксиальной длины якоря к его диаметру и учесть, что U та I, получаем выражение для определения диаметра якоря (см):
D = fr{6,1 • \^Р')1(аькфкйАВЬзпК.л 'О- (5.13)
Значения отдельных коэффициентов, входящих в выражения (5.12) и (5.13), выбираются исходя из опыта практики. Электромагнитные нагрузки и размерные соотношения выбираются, исходя из обеспечения требуемых выходных характеристик генератора.
Для мощностей, равных 1—20 кВ-А, значения коэффициента kE предварительно можно выбрать в пределах 1,25—1,1 соответственно. Точное значение kE определяется в результате поверочного расчета.
Расчетный коэффициент распределения магнитного поля в рабочем зазоре а6 зависит от конфигурации, конструктивных размеров и числа полюсов, от величины воздушного зазора. Коэффициент ав также учитывает изменения индукции под полюсом в поперечном и
