Расчет магнитной цепи при нагрузке

Рис. 7-1 – Частичные характеристики намагничивания Е; Ф=f(F_δзс), Ф_п=f(F_пс), Ф_σ=f(F_δзс)

Рисунок 7.2 – Векторная диаграмма Блонделя

7.1 ЭДС, индуктированная магнитным потоком воздушного зазора

(рис. 7-2)

E_б* = 1,09 о.е.

7.2 МДС для воздушного зазора и статора (рис. 7-1)

F_б* = 0,81 о.е.

7.3 МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора (рис. 7-1)

F_бзс* = 0,9 о.е.

7.4 Предварительный коэффициент насыщения магнитной цепи статора

[11-126]

к'_нас = F_бзс/F_б = 0,9/0,81 = 1,11

7.5 Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи [рис. 11-17]

x_d = 0,97; x_q = 0,80; x_qd = 0,0025

7.6 Коэффициенты реакции якоря [табл. 11-4]

к_аd = 0,86; к_аq = 0,4

7.7 Коэффициент формы поля реакции якоря [§ 11-8]

к_Фа = 1

7.8 Амплитуда МДС обмотки статора [11-125]

F_a = 0,45∙m₁∙w₁∙к_об1∙I₁∙к_фа/р = 0,45∙3∙18∙0,94∙902∙1/4 = 5723 А

7.9 Амплитуда МДС обмотки статора в относительных единицах [11-127]

F_а* = о.е.

7.10 Поперечная составляющая МДС реакции якоря, с учетом насыщения, от­несенная к обмотке возбуждения [11.128]

F_aq*/cosψ = x_q∙k_aq∙F_a* = 0,8∙0,4∙1,9 = 0,60 о.е.

7.11 ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС (7-1)

E_aq/cosψ = 0,80 о.е.

7.12 Направление вектора ЭДС Е_бd, определяемое построением вектора Е_aq/cosψ (7-2)

ψ=59˚; cosψ=0,51; sinψ = 0,85

7.13 Продольная МДС реакции якоря с учетом влияния поперечного поля

[11-130]

F'_ad*=x_d∙k_ad∙F_a*∙sinψ+k_qd∙F_a*∙cosψ∙τ/δ=0,97∙0,86∙1,9∙0,85+

+0,0025∙1,9∙0,51∙257/2,5=1,58 о.е.

7.14 Продольная составляющая ЭДС (рис. 7-2)

E_бd*=Ф_бd*=1,04 о.е.

7.15 МДС по продольной оси (рис. 7-1)

F_бd*=0,82 о.е.

7.16 Результирующая МДС по продольной оси [11-131]

F_ба* = F_бd*+F'_ad* = 0,82+1,58 = 2,4 о.е.

7.17 Магнитный поток рассеяния (рис. 7-1)

Ф_σ* = 0,25 о.е.

7.18 Результирующий магнитный поток [11-132]

Ф_п* = Ф_бd*+Ф_σ* =1,04+0,25 = 1,29 о.е.

7.19 МДС, необходимая для создания магнитного потока (рис. 7-1)

F_пс* = 0,4 о.е.

7.20 МДС обмотки возбуждения при нагрузке [11-133]

F_п.н* = F_ба*+F_пс* = 2,4+0,4 = 2,8 о.е.

7.21 МДС обмотки возбуждения при нагрузке [11-134]

F_п.н = F_п.н*∙F_Σ(1) = 2,4∙3013 = 8436 А

Обмотка возбуждения

8.1 Напряжение дополнительной обмотки статора [11-135]

U_д = U₁∙w_d/w₁ = 400∙6/18 = 133 В

8.2 Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения [11-136]

ℓ'_ср.п = 2,5∙(ℓ_п+b_п) = 2,5∙(565+86,8) = 1630 мм

8.3 Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки воз­буждения [11-173]

S'= мм²

8.4 Предварительная плотность тока в обмотке возбуждения [рис. 11-21]

J'_п = 5,2 А/мм²

8.5 Предварительное количество витков одной полюсной катушки [11-138]

w'_п=

8.6 Расстояние между катушками смежных полюсов [11-139]

а_к= мм

По [§ 11-9] принимаем неизолированный ленточный медный провод. Изоляция между витками – асбестовая бумага толщиной 0,3 мм, катушка однослойная.

8.7 Предварительный размер проводника обмотки из неизолированной полосовой меди, навиваемой на ребро, по ширине [11-145]

мм

8.8 Предварительный размер проводника обмотки из неизолированной полосовой меди, навиваемой на ребро, по толщине

мм

8.9 Размера проводника без изоляции [прил. 2]

a×b = 1,5×16 мм;

S= 23,5 мм²

8.10 Минимальный допустимый радиус закругления проводника, навиваемого на ребро [11-147]

мм

8.11 Фактический средний радиус закругления проводника, навиваемого на ребро [11-148]

мм

8.12 Размер полюсной катушки по ширине [по рис. 11-22 б]

b_к.п=b= 16 мм

8.13 Раскладка витков по высоте катушки [по рис. 11-22 б]

N_в=w_п=80

8.14 Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения [§ 11-9]

а_п=1

8.15 Размер полюсной катушки по высоте [11-150]

мм

8.16 Средняя длина витка катушки [11-151]

ℓ_ср.п=2∙(ℓ_п+2b_п- r₁)+2π(r₁+ b_к.п)=2∙(565+86,8-46,9∙)+2∙3,14∙(46,9+16)= 1604 мм

8.15 Ток возбуждения при номинальной нагрузке [11-153]

I_п.н=F_п.н/w_п=8436/80= 105,5 А

8.17 Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения [11-154]

J_п=I_п.н/(а_п∙S) = 105,5/(1∙23,5) = 4,5 А/мм²

8.18 Общая длина всех витков обмотки возбуждения [11-155]

L_п = 2р∙w_п∙ℓ_ср.п∙10^-3 = 8∙80∙1604∙10^-3 = 1026,5 м

8.19 Массам меди обмотки возбуждения [11-156]

m_м.п = 8,9∙L_п∙S∙10^-3 = 8,9∙1026,5∙23,5∙10^-3 = 214 кг

8.20 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20˚ С [11-157]

r_п = L_п/ρ_м20∙а_п∙S = 895/57∙1∙23,5= 0,64 Ом

8.21 Максимальный ток возбуждения [11-158]

I_{п max} = U_п/(r_п∙m_т) = (133-2)/(0,64∙1,38) = 148,3 А

8.22 Коэффициент запаса возбуждения [11-159]

I_{п max}/I_п.н = 148,3/105,5 = 1,40

8.23 Номинальная мощность возбуждения [11-160]

Р_п = U_п∙I_{п max} = (133-2)∙148,3 = 19427 Вт