Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
21
ры элементов машины, технологические направления и даются технико-экономические обоснования. Эскизное проектирование базируется на электромагнитном, тепловом, вентиляционном и механическом расчетах генератора.
Второй этап — техническое проектирование: составление рабочих чертежей, изготовление и испытание опытных образцов, корректировка расчетов по опытным данным, технико-экономическое обоснование конструкции.
Третий этап проектирования — уточнение рабочих чертежей, детальная разработка технологического процесса и оснащения производства.
Эскизное проектирование, являющееся основой изготовления генераторов, включает в себя следующие этапы:
1. Анализ технического задания с точки зрения выбора направления решения задачи с учетом технических условий эксплуатации, привода и размещения генератора на двигателе.
2. Выбор типа генератора и его конструкции. Типом генератора называется совокупность всех данных, которые определяют особенности конструкции магнитной цепи; быстроходность; форму исполнения— горизонтальная, вертикальная, наклонная; привод (муфта, гибкий валик); крепление; охлаждение; исполнение (защищенное, герметизированное, открытое).
3. Определение главных размеров — диаметра расточки и длины якоря, а также воздушного зазора. Величина рабочего воздушного зазора относится к главным размерам генератора, так как воздушный зазор оказывает сильное влияние на параметры и характеристики генератора.
4. Проектирование обмотки якоря — выбор типа обмотки, числа пазов на полюс и фазу, формы паза; определение числа витков в фазе и сечения провода; выбор марки провода и изоляционных материалов; укладка проводников в пазу и составление электрической схемы обмотки якоря; подсчет параметров обмотки якоря.
5. Предварительное определение размеров полюсной системы.
6. Составление эскиза магнитной цепи и ее поверочный расчет.
7. Проектирование обмотки возбуждения.
8. Расчет и построение характеристик генератора — холостого хода, внешних и регулировочных; подсчет потерь и определение КПД для разных нагрузок.
9. Оптимизация параметров генератора (на минимум массы и стоимости, максимум КПД в заданных габаритах и на другие характеристики в зависимости от технического задания).
10. Составление эскиза конструкции генератора.
11. Расчет системы охлаждения и определение перегревов.
12. Механические расчеты вала, подшипников, вращающихся частей машины, корпуса и креплений.
13. Технико-экономические расчеты.
14. Расчет надежности.
§ 2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ГЕНЕРАТОРОВ
Главными размерами электрической машины являются диаметр якоря D, его длина / и величина воздушного зазора б. По величинам D и / определяют размеры и конструкцию всех элементов машины: полюсов, внешний диаметр статора, размеры вала, подшипниковых щитов и др. Они также влияют на характеристики массы, технико-экономические, производственные и эксплуатационные характеристики, надежность машины. Поэтому определение главных размеров D, I и б следует рассматривать как важнейший этап в проектировании генераторов.
Для определения главных размеров генераторов переменного тока пользуются известным выражением для машинной постоянной
Ш.д/р'_6)1.і07/(аі^оЛо5)=СА) (2.1)
или
?)2/,.=6,1 • 107Р7(а,Д:фД:оАВД, (2.2)
где СА — машинная постоянная Арнольда; D — диаметр якоря, см; /, — расчетная длина якоря, см; P' — расчетная мощность, кВ-А; а* — расчетный коэффициент полюсного перекрытия; k$— коэффициент формы кривой поля; k0 — обмоточный коэффициент; А — линейная нагрузка, А/см; B6 — индукция в воздушном зазоре, Тл; п — минимальная частота вращения ротора, об/мин.
Из всех величин, стоящих в правой части равенства (2.2), известной является частота вращения п и легко подсчитываемая расчетная мощность P'. Остальными величинами приходится задаваться исходя из опыта практики. Если скорость генератора переменная, то за расчетную частоту вращения при определении его главных размеров выбирают минимальную.
Расчетная мощность генератора
P' = kEP„ (2.3)
где Рн — номинальная мощность генератора, кВ-А; kE=EJUs—• коэффициент, учитывающий внутреннее падение напряжения в генераторе; Ei — внутренняя ЭДС якоря.
Значение коэффициента kE можно определить аналитически
kE=VCOS2cpH+ (Sin срн + X^f, (2.4)
где coscpn—коэффициент мощности при номинальной нагрузке; ¦X* ~0,06-+0,15 — индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря, относительные единицы (о. е.).
Коэффициент kE является функцией мощности генератора. Значения коэффициента kE применительно к авиационным генераторам приведены в табл. 2.1.
Расчетный коэффициент полюсного перекрытия a.i = btf% является функцией конструктивного коэффициента полюсного перекры-
23
Таблица 21
Параметры Генератор
для преобразователей
Мощность Pn, кВ-А Коэффициент kE 0,5 1,1 1,0 1,105 3,0 1,095 5,0 1,085 7,5 1,07 „ 10 1,055
Продолжение табл. 2.1
Параметры
Генератор
для основных систем электроснабжения
Мощность Pn, кВ-А 5 10 15 30 ?0 60 90
Коэффициент kE 1,12 1,118 1,115 1.105 1,10 1,095 1,075
100 1,07
Рис. 2.1. Полюсный башмак при равномерном (а) и неравномерном (б) воздушном зазоре
