ГЛАВА 5 Параметры ЭМ (967513)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ГЛАВА ПЯТАЯ. Параметры электрических машин

Параметрами электрических машин называют активные и ин­дуктивные сопротивления ее обмоток. К параметрам относят также момент инерции ротора, значение которого входит в уравнение дви­жения электрической машины.

5.1. АКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК

Общим выражением для расчета активного сопротивления фазы обмотки электрических машин является формула

(5.1)

где k_r — коэффициент вытеснения тока; p_v — удельное сопротивление материала проводника, Ом м, при расчетной температуре v,°С; L — длина проводника фазы обмотки, м; q_эф — площадь поперечного се­чения эффективного проводника, м²; а — число параллельных ветвей обмотки.

Удельные сопротивления некоторых наиболее часто применяе­мых в электрических машинах проводниковых материалов для различных расчетных температур приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Удельные электрические сопротивления

материала проводников обмоток

Тип обмотки	Материал	Удельное электрическое сопротивление, Ом-м, при температуре, ° С
		20	75	115
Обмотка из медных обмоточных проводов или неизолированной медной проволоки или шины	Медь
Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей	Алюминиевые шины
	Алюминий литой

Примечание. Удельное сопротивление алюминия после заливки в пазы ротора несколько повышается в связи с образованием некоторого количества раковин (воздушных включений) и с изменением структуры при охлаждении в узких пазах или участках паза. Поэтому в расчетах принимают удельные сопротивления литой алю­миниевой обмотки роторов асинхронных двигателей равными 10^-6/21,5 Ом м при температуре 75° С и 10^-6/ 20,5 Ом м при температуре 115° С.

Согласно ГОСТ 183-74 для обмоток, предельно допустимые пре­вышения температур которых соответствуют классам нагревостойкости А, Е и В, расчетная температура принимается равной 75° С, а для обмоток, предельно допустимые превышения температуры которых соответствуют классам нагревостойкости F и Н, 115° С.

Длина проводника фазы распределенной обмотки

L = l_cpw, (5.2)

где l_ср — средняя длина одного витка:

l_ср = 2(l_п + l_л). (5.3)

Длину пазовой части витка l_п принимают равной длине сердеч­ника. Длина лобовой части l_л зависит от типа и конструкции обмот­ки, ее шага и внутреннего диаметра статора (наружного диаметра ротора или якоря).

В машинах постоянного тока общая длина обмотки якоря

L = l_cpw = l_cp N/2, (5.4)

где N — число эффективных проводников в обмотке.

Число параллельных ветвей обмотки якоря в отличие от машин переменного тока обозначают 2а, поэтому активное сопротивление одной параллельной ветви обмотки якоря

r_ветви = (5.5)

а сопротивление всей обмотки

r = (5.6)

Коэффициент вытеснения тока k_r, зависит от характера распреде­ления тока по сечению проводников и представляет собой отноше­ние активного сопротивления проводника при неравномерном рас­пределении плотности тока по сечению к сопротивлению того же проводника при одинаковой плотности тока во всех точках его се­чения.

Проводники, расположенные в пазах электрических машин, находятся в зоне полей пазового рассеяния. Если в обмотке про­текает переменный ток, то в проводниках возникают вихревые токи, которые, накладываясь на основной ток проводника, увели­чивают или уменьшают плотность тока на различных участках их сечения.

Равномерность распределения плотности тока нарушается, и ак­тивное сопротивление проводника увеличивается.

При постоянном токе в обмотке вихревые токи не возникают и k_r = 1. Поэтому сопротивление проводников при постоянной по всему сечению плотности тока называют сопротивлением постоянному току.

Если проводник или какой-либо участок проводника располо­жен в воздухе и не находится в зоне сильного электромагнитного поля машины, то плотность тока во всех точках его сечения при рас­чете принимают одинаковой. Так поступают, например, в большинстве случаев при расчете сопротивлений лобовых частей обмоток, для которых принимают k_r = 1. Некоторое увеличение активного со­противления, связанное с неравномерностью распределения плотности тока из-за проявления поверхностного эффекта, влияния полей лобового рассеяния, изгибов проводников и т. п., учитывают приближенно, относя его к добавочным потерям.

Расчет распределения плотности тока по сечению проводников, находящихся в пазах магнитопровода, показал, что наибольшая плотность тока будет в верхних участках поперечных сечений проводников, т. е. в участках, расположенных ближе к раскрытию паза и воздушный зазор (рис. 5.1). Ток как бы вытесняется в верхнюю часть сечения проводника, поэтому такое явление называют эффек­том вытеснения тока, а коэффициент k_r, введением которого учитывают изменение активного сопротивления под действием этого эф­фекта, — коэффициентом вытеснения тока.

Эффект вытеснения тока приводит к увеличению расчетного ак­тивного сопротивления проводника (всегда k_r ≥ 1). Значение коэф­фициента k_r зависит от частоты тока в обмотке, удельного сопро­тивления проводникового материала, размеров, числа и расположения проводников в пазу и от размеров паза.

Методы определения k_r приводятся в главах учебника, относя­щихся к расчету сопротивлений обмоток машин конкретных ти­пов.

Рис. 5.1. Распределение плотности тока в проводниках

обмотки под действием эффекта вытеснения тока:

а — при одном массивном проводнике в пазу;

б — при нескольких проводниках в пазу

Площадь поперечного сечения эффективного проводника определяется размерами обмоточного провода и числом элементарных проводников в одном эффективном. Для распределенных обмоток электрических машин не применяют прямоугольные провода пло­щадью поперечного сечения более 17. ..20 мм², так как при большем их сечении резко возрастают потери на вихревые токи, наводимые полем машины.

Распределенные обмотки из круглого провода наматывают обмоточными проводами площадью поперечного сечения, не превы­шающей 2,5 мм², так как при большем сечении не удается достичь удовлетворительного заполнения паза из-за возрастающей с диамет­ром упругости провода. В связи с этим обмотки с расчетной площа­дью поперечного сечения эффективного проводника, превышающей указанную цифру, наматывают не одним обмоточным проводом, а несколькими параллельными проводами одновременно. Такие проводники в отличие от параллельных, ветвей в схеме обмотки (см. гл. 3) называют элементарными. Несколько элементарных про­водников образуют один эффективный, площадь поперечного сечения которого

q_эф = n_эл q_эл (5.7)

где n_эл — число элементарных проводников в одном эффективном; q_эл — площадь поперечного сечения элементарного проводника, при этом принимают допущение, что плотность тока во всех элементар­ных проводниках, составляющих один эффективный, одинакова и размеры катушек не зависят от n_эл.

5.2. ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК

Индуктивное сопротивление обмоток электрических машин определяется их взаимной индуктивностью и собственной индуктивностью. Индуктивное сопротивление взаимной индукции является характеристикой главного поля машины, поток которого сцеплен с витками как первичной, так и вторичной обмоток. Методы расчета индуктивных сопротивлений взаимной индукции различны для раз­ных типов машин.

Индуктивные сопротивления самоиндукции, или, как их называ­ют, индуктивные сопротивления рассеяния обмоток, характеризуют поля рассеяния, потоки которых сцеплены с витками каждой из об­моток в отдельности. Методы их расчета более сложные, но для ма­шин различных типов имеют много общего. Поля рассеяния стато­ра и ротора рассматривают раздельно. Потоки рассеяния каждой из обмоток, кроме того, подразделяют на три составляющие: пазового, лобового и дифференциального рассеяния. Соответственно подраз­делению потоков вводят понятия сопротивлений пазового, лобового и дифференциального рассеяний, сумма которых определяет ин­дуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора или ротора. Для расчета сопротивлений рассеяния помимо размеров магнитопровода и обмоточных данных машины необходимо знать удельные коэффициенты магнитной проводимости пазового λ_п, ло­тового λ_л и дифференциального λ_д рассеяний.

Под удельной магнитной проводимостью понимают магнитную проводимость, отнесенную к длине части обмотки, расположенной в пазу или вне паза.

При расчете индуктивного сопротивления, взаимной индук­ции и пазового рассеяния под удельной магнитной проводимостью понимают магнитную проводимость, отнесенную к единице расчетной длины магнитопровода с учетом ослабления поля над радиальными вентиляционными каналами. При этом расчетная цлина:

l'_δ = l_δ – 0,5 n_к b_к (5.8)

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги