Расчет
обмотки возбуждения заключается в
определении напряжения возбуждения
,
тока возбуждения
,
размеров проводника обмотки возбуждения
– толщины
,
ширины
и сечения
,
числа проводников в пазу
и числа витков обмотки возбуждения на
полюс
.
Для расчета обмотки
возбуждения предварительно выбирается
величина напряжения возбуждения
или тока возбуждения
.
С точки зрения механической прочности
пазовой изоляции ротора обычно напряжение
обмотки возбуждения должно быть в
пределах
В. При выборе напряжения возбуждения в
зависимости от мощности турбогенератора
рекомендуется воспользоваться табл.
3.3.
Таблица 3.3
|
МВт |
12–50 |
100–320 |
500–800 |
|
В |
200–250 |
250–350 |
530–550 |
При косвенном
охлаждении обмотки возбуждения
(турбогенераторы типа Т, ТВ) сечение
проводника обмотки возбуждения
предварительно определяется по формуле
,
,
где
– средняя длина витка обмотки возбуждения,
,
причём
– средняя длина полувитка лобовой части
обмотки возбуждения.
В зависимости от
диаметра ротора
средняя длина полувитка лобовой части
обмотки возбуждения рассчитывается по
формулам:
-
при диаметрах
м,
;
-
при диаметрах
м,
(3.4)
где
– ширина проводника обмотки возбуждения,
м;
– число катушек на полюс;
– коэффициент;
– диаметр; остальные размеры и обозначения
величин к формуле (3.4) приведены на рис.
3.4.
Из проводников
обмоточной меди (табл. 3.2) выбираются
размеры проводника так, чтобы сечение
и ширина проводника
соответствовали бы рассчитанному
сечению
и выбранной ранее ширине проводника
.
Рис. 3.4. К расчету
длины полувитка лобовой части обмотки
ротора
После выбора
размеров проводника определяется число
проводников в пазу ротора
,
где
– высота клина паза ротора, м;
– суммарная толщина изоляции стальной
полосы и оболочки из белой жести по
высоте паза без учета витковой изоляции,
мм;
– толщина витковой изоляции (двухсторонняя)
по высоте проводника, мм.
Для подсчета
и
следует воспользоваться рисунком паза
ротора с проводниками при косвенном
охлаждении рис. 3.5 и заполнением паза
ротора табл. 3.4.
Суммарная толщина
изоляции, стальной полосы и оболочки
из белой жести по высоте паза при
косвенном охлаждении обмотки ротора
выбирается в пределах
=
5,4–9,2 мм.
Число проводников
в пазу ротора
должно быть целым числом, поэтому высота
проводника
обмотки возбуждения выбирается таким
образом, чтобы высота паза
практически не изменилась, а суммарная
толщина изоляции, стальной полосы и
оболочки
осталась бы в рекомендуемых пределах.
При этом можно предусмотреть в одном
эффективном проводнике два элементарных
проводника.
Рис. 3.5. Заполнение
паза ротора
турбогенераторов типа
Т, ТВ
Таблица 3.4
|
Позиция (рис. |
Материал, размеры |
|
1 |
Клин сплошной из дюралюминия, высота |
|
2 |
Стальная полоса толщиной 1–1,5 мм |
|
3 |
Миканит прокладочный толщиной 2–5 мм |
|
4 |
Загнутые края изоляционной гильзы |
|
5 |
Миканит прокладочный толщиной 0,5 мм |
|
6 |
Медный проводник |
|
7 |
Изоляционная гильза из формовочного |
|
8 |
Оболочка из белой жести толщиной |
|
9 |
Витковая изоляция |
При непосредственном
охлаждении обмотки возбуждения
(турбогенераторы типа ТВФ и ТВВ)
целесообразно вначале задать число
проводников
в пазу. Обычно принимают
проводников. Затем, воспользовавшись
спецификацией на пазовую изоляцию
роторных обмоток (табл. 3.5, см. пример
расчёта) и заполнением паза (рис. 3.8,
см. пример расчета), следует
предварительно определить (с учетом
толщины в 1 мм изоляционных прокладок
между проводниками) толщину эффективного
проводника обмотки возбуждения
,
мм,
где
– прокладка стеклотекстолитовая (рис.
3.8, поз. 1);
мм.
Целое число
проводников
выбирается таким, чтобы при выбранной
ранее ширине проводника
роторной обмоточной меди выбрать по
табл. 3.2 толщину проводника
,
при котором высота паза ротора
осталась бы практически неизменной.
При этом в одном эффективном проводнике
можно предусмотреть (рис. 3.8, см. пример
расчёта) два элементарных проводника.
При выбранном
числе проводников
число витков обмотки возбуждения
на полюс рассчитывается по формуле
.
После выбора
размеров проводника обмоточной меди
по табл. 3.2 с учётом нормам на изоляцию
(табл. 3.4, 3.5) уточняются размеры паза –
высота
и ширина
.
Для
турбогенераторов типа ТВФ и ТВВ
определяются размеры выреза (рис. 3.6 и
3.8) в проводниках пазовой части обмотки
возбуждения для внутреннего охлаждения
проводников. На рис. 3.6
– ширина
проводника,
– высота меди в пазу ротора (рис. 3.8).
Для турбогенераторов
типа Т, ТВ и ТВФ применяется радиальная
многоструйная (поперечно-секционированная)
вентиляция. Число отсеков с горячим
газом определяется по формуле
, (3.5)
где
– предварительная величина длины
отсека.
Рис. 3.6. К определению
активного сечения проводника
в
пазовой части обмотки ротора
турбогенераторов типа ТВФ, ТВВ
Для турбогенераторов
типа Т, ТВ длина отсека
м, для турбогенераторов типа ТВФ и ТВВ
длина отсека
м.
Число отсеков
,
рассчитанное по формуле (3.5), округляется
до целого числа и уточняется длина
отсека
,
м.
Длина охлаждающего
канала (рис. 3.6)
,
м.
Ширина выреза на
поверхности проводника (рис. 3.6)
,
где
м.
Число вентиляционных
каналов
на длине отсека обычно принимается
равным семи или восьми. Расстояние между
вентиляционными каналами
,
мм.
Сечение проводника:
-
в плоскости АА
(рис. 3.6)
,
;
-
в плоскости ВВ
,
,
где
м.
Коэффициент
приведения сечения проводника в пазовой
части к активному сечению
.
Обычно
.
Активное сечение
проводника пазовой части
,
.
Активное сечение
проводника
в лобовой части обмотки ротора для
турбогенераторов типа Т2, ТВ с косвенным
охлаждением принимается равным
– сечению проводника пазовой части без
вырезов.
Для турбогенераторов
с непосредственным охлаждением в
проводниках лобовой части обмотки
ротора предусматриваются (рис. 3.7) каналы.
Активное сечение проводника в лобовой
части рассчитывается по формуле
,
,
где
– сечение проводника без учета канала;
– сечение канала.
Сечение проводника
без учета канала, и сечение канала
рассчитываются по формулам:
,
;
,
,
где
мм;
=
14 мм;
=
4,5 мм (рис. 3.7).
Рис. 3.7. К определению
активного сечения проводника
в
лобовой части обмотки ротора
турбогенераторов серий ТВФ, ТВВ
Омическое
сопротивление обмотки возбуждения при
температуре 15 °С рассчитывается по
формуле
.
На основании
обмоточных данных ротора
и
строится схема обмотки возбуждения
(рис. 3.9).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Поправте если я ошибаюсь – но помоему только обороты. Момент остается постоянным.
Неа. Увеличиваем ток в обмотках возбуждения, увеличиваем индукцию магнитного поля, сила Ампера действующая на проводник увеличится, так как пропорциональна индукции, току и длине проводника. А вот обороты снизятся, так как противоЭДС увеличится.
Самый настоящий регулируемый вариатор. Регулируем его, током через обмотку возбуждения. А сериесный двигатель (последовательный) – саморегулируемый вариатор. При торможении двигателя через него идет бОльший ток, что приводит к росту индукции, следовательно силы и момента.
Да, у этого двигателя именно постоянный момент с 36 до 270 вольт.
Только в том случае, если ток через обмотку возбуждения неизменен. И через якорь тоже.
Изменено 11.09.2012 19:28 пользователем TDuke
Решение:
Потери мощности в цепи возбуждения
Ток в цепи возбуждения, присоединенной параллельно к цепи якоря,
Ток нагрузки
Ток в цепи якоря
Э. д. с. в обмотке якоря
Ток в цепи возбуждения, составляющий 150% номинального тока,
Согласно характеристике холостого хода э. д. с, при этом равна 107% от номинальной э. д. с:
При холостом ходе контур цепи неразветвленный и его сопротивление
Таким образом, сопротивление обмотки возбуждения
При холостом ходе напряжение между зажимами машины можно считать равным э. д. с. Отсюда в последнем пункте задачи
Выразим эту э. д. с. в процентах от номинальной э. д. с:
Поэтому, пользуясь данными, приведенными ранее, путем интерполяции найдем, что для э. д. с. 
ток возбуждения
Сопротивление цепи возбуждения и якоря
откуда сопротивление регулировочного реостата
5. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения имеет: номинальную мощность 14 кВт; номинальное напряжение 230 В; номинальный ток якоря 60,9 А; номинальную скорость вращения 1500 об/мин; сопротивление цепи якоря 0,17 Ом; сопротивление обмотки возбуждения 124 Ом; ток возбуждения при полной нагрузке и номинальном напряжении 1,21 А; ток возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении 0,9 А; коэффициент полезного действия 0,85. Генератор предполагается использовать в качестве двигателя при напряжении сети 220 В.
Определить скорость вращения при полной нагрузке и полезную мощность на валу двигателя.
Решение:
Э. д. с. машины постоянного тока как в режиме генератора, так и в режиме двигателя пропорциональна магнитному потоку, скорости вращения якоря, причем коэффициентом пропорциональности служит некоторая постоянная величина 
, зависящая от конструктивных данных машины. Таким образом,
Здесь
— э. д. с. машины в режиме генератора;
— э. д. с. машины в режиме двигателя (против э. д. с);
— скорости вращения в генераторном и двигательном режимах;
— магнитные потоки в режимах генератора и двигателя.
Постоянная 
в обеих формулах одна и та же. Отсюда получим выражение для скорости вращения двигателя:
Э. д. с. 
выразим следующим образом:
где 
— падение напряжения в щеточном контакте, которое принимается не зависящим от тока
якоря и равным 2 В (при холостом ходе машины 
).
Подставляя числовые значения, получим:
Магнитные потоки определяются по характеристике холостого хода машины, в зависимости от тока возбуждения. Эта характеристика обычно задается графически и ее точное аналитическое выражение дать невозможно. Вид характеристики определяется нагрузками для магнитной цепи машины и свойствами примененных материалов. Вследствие стандартизации этих материалов и стремления использовать их наиболее полно как допускаемые магнитные нагрузки, так и свойства применяемых материалов колеблются в довольно узких пределах. Поэтому в современных электрических машинах характеристики холостого хода схожи между собой.
Если за единицу тока возбуждения принять ток, соответствующий номинальному напряжению при отсутствии нагрузки, за единицу магнитного потока — магнитный поток, соответствующий тому же напряжению, то характеристику холостого хода можно выразить в виде, практически пригодном для обычных современных электрических машин:
Здесь ток возбуждения i и соответствующий ему магнитный поток 
выражены в долях от величин, соответствующих номинальному напряжению машины в режиме генератора при отсутствии нагрузки, т. е. при разомкнутой цепи якоря:
Ток возбуждения для двигательного режима можно легко определить исходя из сопротивления обмотки возбуждения и напряжения сети (предполагаем, что обмотка возбуждения включена непосредственно на напряжение сети без добавочных сопротивлений):
Зная токи возбуждения, выраженные в амперах при обоих режимах работы, определяем их в долях от тока возбуждения в режиме холостого хода:
По приведенному выше уравнению находим магнитные потоки:
Отношение потоков
Подставляя полученные величины э. д. с. и отношение магнитных потоков в выражение для скорости вращения электродвигателя, получим
Модность на валу двигателя легко определить, мощность на входе в электродвигатель:
Следует заметить, что в эту величину входит лишь мощность якорной цепи без учета мощности цепи возбуждения.
Примем коэффициент полезного действия одинаковым как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Для приближенных расчетов это допустимо, так как в режиме двигателя увеличиваются потери энергии в обмотке возбуждения (увеличивается ток возбуждения), но из-за меньшей скорости вращения уменьшаются механические потери и потери в стали. Сумма потерь и, следовательно, коэффициент полезного действия изменяются незначительно.
Мощность в обмотке возбуждения
Следовательно, мощность при потреблении энергии от сети
а полезная мощность на валу двигателя
Допустим, что необходимо и в режиме двигателя сохранить скорость вращения 1500 об/мин. Для этого необходимо уменьшить магнитный поток двигателя, включив в цепь возбуждения добавочное сопротивление. Определим величину этого сопротивления. Ток якоря двигателя по условиям нагрева остается прежним, а противо-э. д. с. двигателя сохраняет свою величину 
. Из выражения
считая 
можно определить необходимый магнитный поток двигателя в долях единицы:
Зная магнитный поток, легко определить соответствующий ему ток возбуждения:
или в амперах 
Далее определяем добавочное сопротивление в цепи возбуждения 
, необходимое для получения тока возбуждения, обусловливающего заданный магнитный поток:
6. К шинам электростанции постоянного тока параллельно присоединены генератор (с параллельной обмоткой возбуждения) и аккумуляторная батарея (рис. 68). Внешняя характеристика генератора задана следующими числовыми значениями: 
. Аккумуляторная батарея состоит из 70 последовательно включенных элементов, причем для каждого элемента э. д. с. е = 2 в и внутреннее сопротивление 
.
Определить:
1) напряжение 
на шинах, при котором э. д. с. аккумуляторной батареи будет скомпенсирована 
;
2) токи нагрузки и генератора, а также напряжение 
при котором разрядный ток батареи составит 25% от тока приемников энергии.
Возбуждение двигателя постоянного тока
Наличие обмотки возбуждения (ОВ) у двигателя постоянного тока позволяет осуществлять различные схемы подключения. В зависимости от того как включена ОВ, различают двигатели с независимым возбуждением, с самовозбуждением, которое делится на последовательное, параллельное и смешанное.
Двигатель с независимым возбуждением
В ДПТ с независимым возбуждением обмотку возбуждения подключают к отдельному источнику питания (рис. 1). Это может быть связано с различными напряжениями возбуждение Uв и напряжения цепи якоря U. При данной схеме подключения ОВ не имеет электрической связи с обмоткой якоря. Для уменьшения потерь в ОВ, и создания необходимой МДС необходимо уменьшить ток возбуждения, увеличив число витков. Обмотку возбуждения выполняют из малого числа витков, так чтобы ток Iв составлял 2…5% от Iя. Выбор данной схемы возбуждения для двигателя зависит от свойств электропривода.
ДПТ с параллельным возбуждением
По сути, схема подключения ОВ с параллельным возбуждением(рис.2) аналогична схеме с независимым возбуждением. Свойства двигателя при подключении по обеим схемам одинаковы. Плюсом данного вида подключения является то, что отпадает необходимость в отдельном источнике питания.
ДПТ с последовательным возбуждением
При подключении по данной схеме ОВ соединена последовательно цепи якоря (рис.3), при этом ток якоря равен току возбуждения. В связи с этим ОВ изготавливают из провода толстого сечения. Данную схему используют, если требуется обеспечить большой пусковой момент. При уменьшении нагрузки на валу меньше 25% от номинальной, частота вращения резко увеличивается и достигает опасных для двигателя значений. Характеристика ДПТ с последовательным возбуждением “мягкая”.
ДПТ со смешанным возбуждением
ДПТ со смешанным возбуждением (рис.4) имеет две ОВ, одна из которых соединена последовательна, а другая параллельно якорной цепи. При согласном соединении обмоток с увеличением нагрузки на валу растёт магнитный поток, что приводит к уменьшению частоты вращения. При встречном соединении суммарный магнитный поток с увеличением нагрузки уменьшается, что приводит к резкому увеличению частоты вращения. Это приводит двигатель к нестабильному режиму работы, поэтому последовательную обмотку выполняют из малого числа витков, чтобы при увеличении нагрузки магнитный поток снижался незначительно, тем самым стабилизируя работу двигателя.
