Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора

9.4 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.188)

x'_d*=x_σ*+ о.е.

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.189)

х'_q*=x_q*=1,326 о.е.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.190)

x''_d*=x_σ*=о.е.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.191)

x''_q*=x_σ*+о.е.

9.5 Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности

Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление (11.194)

х_2*=о.е.

Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при большом внешнем индуктивном сопротивлении (11.195)

х_2*=0,5 (х"_d*+х"_q*)=0,5 (0,141+0,122)=0,132 о.е.

Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности (11.196)

Активное сопротивление обмотки фазы статора для тока нулевой последовательности при рабочей температуре (11.197)

r_0*=r_1*(20)∙m_т=0,0216∙1,38=0,03 о.е.

9.6 Постоянные времени обмоток

Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной (11.198)

Т_d0=x_a*/w₁r_п*=2,85/(2∙π∙50∙0,005)=1,82 с.

Обмотка возбуждения при замкнутых обмотках статора и демпферной (11.199)

Т'_d=T_d0x’_d*/x_d*=1,82∙0,427/2,516=0,31 с.

Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси (11.200)

T_дd0=с.

Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по поперечной оси (11.201)

T_дq0= с.

Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке возбуждения (11.202)

T''_d0=с.

Демпферная обмотка по продольной оси при короткозамкнутых обмотке возбуждения и статора (11.203)

T"_d=T"_d0x''_d*/x'_d*=0.007∙0.141/0.427=0.002 с.

Демпферная обмотка по поперечной оси при короткозамкнутой обмотке статора (11.204)

T"_q=T_дq0x"_q*/x_q*=0.025∙0.122/1.326=0.0023 с.

Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора (11.205)

T_a=x_2*/w₁r_1*=0.131/(2∙3.14∙50∙0.0138)=0.03 с.

10. Потери и КПД

 

Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца (9.128)

t_1max=π(D₁+2h_п)/z₁=π (518.2+2∙30.2)/72=25.2 мм.

Расчетная масса стали зубцов статора (9.260)

m_з1=7,8z₁b_з1срh_n1ℓ₁k_c∙10^-6=7.8∙72∙13,4∙30,2∙330∙0.95∙10^-6=64,8 кг.

Магнитные потери в зубцах статора (9.251)

P_з1=3В²_з1срm_з1=3∙1,24²∙64,8=299 Вт.

Масса стали спинки статора (9.261)

m_c1=7.8π(D_н1-h_c1) h_c1ℓ₁k_c∙10^-6=7.8∙3.14 (660–40,7) 40,7∙300∙0.95∙10^-6=176 кг.

Магнитные потери в спинке статора (9.254)

Р_с1=3В²_с1m_c1=3∙1.65²∙176=1552 Вт.

Амплитуда колебаний индукции (11.206)

В₀=β₀к_бВ_б=0,33∙1,219∙0,7=0,28 Тл.

Среднее значение удельных поверхностных потерь (11.207)

р_пов=к₀(z₁n₁∙10^-4)^1.5(0.1В₀t₁)²=6 (72∙1000∙10^-4) ^1.5(0.1∙0.28∙22,6)²=46,4 Вт/м².

Поверхностные потери машины (11.208)

Р_пов=2рταℓ_пр_повк_п∙10^-6=2∙3∙271,2∙0,7∙310∙46,4∙0,6∙10^-6=9,83 Вт.

Суммарные магнитные потери (11.213)

Р_сΣ=Р_с1+Р_з1+Р_пов=1437+299+9,83=1746 Вт.

Потери в обмотке статора (11.209)

Р_м1=m₁I²₁r₁m_т+m₁(I'_пн/)²r_dm_т=

=3∙360,8²∙0,0138∙1,38+3 (61,4/)²0,0039∙1,38=7458 Вт.

Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора (11.214)

Р_п=I²_пнr_п+2I_пн=61,4²∙0,733+2∙61,4=3936 Вт.

Добавочные потери в обмотке статора и стали магнитопровода при нагрузке (11.216)

Р_доб=0,005Р_н =0,005∙200000=1000 Вт.

Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию (11.210)

Р'_мх=Р_т.п+Р_вен=8 ()²()³=8 ()²()³=1113 Вт.

Потери на трение щеток о контактные кольца (11.212)

Р_т.щ=2,6I_пнD₁n₁∙10^-6=2.6∙61,4∙518,2∙1000∙10^-6=83 Вт.

Механические потери (11.217)

Р_мх=Р'_мх+Р_тщ=1113+83=1196 Вт.

Суммарные потери (11.218)

Р_Σ=Р_сΣ+Р_м1+Р_доб+Р_п+Р_мх=

=1746+7458+1000+3936+1196=15336 Вт.

КПД при номинальной нагрузке (11.219)

η=1-Р_Σ/(Р_2н+Р_Σ)=[1–15336/(200000+15336)] ∙100=92,9%.

 

11. Характеристики машин

11.1 Изменение напряжения генератора

<30%

11.2 Отношение короткого замыкания

Значение ОКЗ (11.227)

ОКЗ=Е'_0*/х_d*=1.18/2.516=0.47 о.е.

Кратность установившегося тока к.з. (11.228)

I_k/I_1н=ОКЗ∙I_пн*=0,47∙3,22=1,51 о.е.

Наибольшее мгновенное значение тока (11.229)

i_уд=1,89/х''_d*=1.89/0.141=13,4 о.е.

Статическая перегружаемость (11.223)

S=E'_00*k_p/x_dcosφ_н=3,8∙1,02/2,516∙0,8=1,93 о.е., где

E'_00*= E'_0* I_пн*=1,18∙3,22=3,8 о.е.,

11.3 Угловые характеристики

Определяем ЭДС (рис. 11.15 а)

Е'_0*=3,8 о.е.

Определяем уравнение (11.221)

Р_*=(Е'_0*/х_d*) sinθ+0.5 (1/х_q*-1/x_d*) sin2θ=

=3.8/2.516∙sinθ+0.5 (1/1.326–1/2.516) sin2θ=1.51sinθ+0.18sin2θ.