Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Важнейшими задачами, тесно связанными между собой в области проектирования генераторов для летательных аппаратов, являются: увеличение надежности при всех условиях эксплуатации, уменьшение массы машин и всего электрооборудования, увеличение срока службы. В целях увеличения надежности электрические машины, как правило, выполняются бесконтактными. Требования обеспечения заданного теплового режима генераторов и малой массы определяют выбор соответствующей системы охлаждения, конструкционных, магнитных и изоляционных материалов. Высокие температуры забортного воздуха при больших скоростях полета самолета сузили область применения воздушной системы охлаждения от скоростного напора. Поэтому находят применение масляные системы охлаждения, в том числе и весьма эффективные струйные (с распылением масла).
Для автотракторных машин удовлетворить требования высокой работоспособности и надежности, заданного срока службы и низкой стоимости системы электрооборудования возможно только лишь с применением в качестве источников питания генераторов переменного тока с полупроводниковыми выпрямителями.
Характерной особенностью проектирования описываемых машин является системный подход. При оптимизации этих машин рассматриваются характеристики системы в целом, а не одной машины. Так, например, при проектировании генераторов характеристики массы рассматриваются всей генераторной установки в целом: генератора, регулятора и других элементов системы. Для электро-
приводных установок учитываются характеристики не только двигателей, но и схемы управления и регулирования.
Для электрических генераторов, устанавливаемых на транспортных машинах с приводом от первичных двигателей, характерным является переменная частота вращения, что накладывает определенные требования к проектированию этих генераторов. В частности, должно быть обеспечено постоянство регулируемого напряжения в заданном диапазоне изменения частоты вращения и нагрузки. Необходимость обеспечения нормальной работы генераторной установки на низких частотах вращения приводит к значительному утяжелению ее. То же относится и к электродвигателям, которые могут работать с переменной частотой вращения.
Для обеспечения характеристик системы электрооборудования, заданных техническими условиями, требуется, чтобы электрические генераторы и двигатели имели определенные параметры. Так, например, заданная перегрузочная способность синхронных генераторов предопределяет выбор величины воздушного зазора, кратности тока короткого замыкания, электромагнитных нагрузок. Заданная величина пульсаций выпрямленного напряжения для вентильных генераторов предопределяет выбор числа фаз, схем выпрямления, числа полюсов индуктора, числа витков в фазе, демпферной клетки с определенными параметрами.
Для электрических машин автономных систем электрооборудования характерным является разнообразие применяемых магнитных систем и конструкций, что объясняется разнообразием областей применения и технических требований. Каждая из магнитных систем и конструкций рассматриваемых машин требует индивидуального подхода к проектированию и соответствующих методик расчета.
ГЛАВА 2
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С РАДИАЛЬНЫМ МАГНИТНЫМ ПОТОКОМ
§ 2.1. ЗАДАЧИ И ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ
Проектирование электрических генераторов представляет собой сложную задачу и аналитически неопределенную. Для ее решения используют не только известные теоретические и расчетные соотношения, но и опытные данные и практические рекомендации, зависящие от назначения генератора и условий его применения. Для оптимального решения необходим расчет ряда вариантов генератора. Важнейшей задачей проектирования электрических генераторов для автономных систем электроснабжения является создание генераторов минимальной массы, высокой надежности, экономичных в работе, простых и дешевых в изготовлении.
Для проектирования генератора необходимо иметь техническое задание, в котором указываются: мощность Р, линейное (Ул или фазное [/ф напряжение, число фаз т, частота /, частота вращения п, коэффициент мощности cos ф, перегрузочная способность генератора, режим работы (длительный, кратковременный), срок службы, надежность, масса. Последние три параметра являются условными показателями — имеют односторонний предел, т. е. генераторы должны иметь срок службы и надежность не менее, а массу не более заданных величин. Кроме этого, задаются особые технические условия, как, например, форма кривой напряжения, наличие демпферной (успокоительной) клетки, отношение короткого замыкания (ОКЗ), маховый момент, допустимая несимметрия нагрузки и др.
Проектируемый генератор должен удовлетворять требованиям, установленным нормалями для данного класса машин. В этих нормалях помимо установленных параметров указываются условия эксплуатации: высотность, давление, температура окружающей среды, влажность воздуха, вибрационные и ударные нагрузки, линейные ускорения, сроки хранения и эксплуатации.
Первым этапом проектирования является составление эскизного проекта, в котором устанавливаются основные параметры и разме-
