Файл: Брускин, Д. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током учеб. пособие.pdf

Подставим полученные значения U 3ф и U i Эф в выражение для k :

(4.31)

Величина К полностью определяется отношением ioo/o)Bp. Зави­ симость /С=/((оВр/соо) представлена на рис. 4.2, из которого видно, что уже при соотношении частот соВр/соо= 7,5 искажения составляют

4,75%.

2. Трансформация мощности происходит из обмотки возбужде­ ния в цепь якоря. Ранее было показано, что отношение мощности /%, получаемой нагрузкой от источ­

искажений, обусловленных пульсацией выпрямленного напряже­ ния, в область более высоких частот, что облегчает фильтрацию. При многофазном выпрямлении этот вопрос решается легко. Уже при отношении швр/шо=7,5 в трехфазной мостовой схеме выпрям­ ления отношение частоты первой гармоники пульсаций (оп.Вр к час­ тоте ц»о равно 45. Учитывая, что пульсации при этом составляют около 5%, можно отфильтровать их.

Все эти факторы, с одной стороны, требуют увеличения частоты (овр. Но, с другой стороны, при очень большой частоте резко падает к.п.д. выпрямителя, увеличиваются потери в стали и в меди.

Важное значение имеет вопрос выбора количества фаз генера­ тора. Фазность генератора определяет, во-первых, величину и спектр искажений, вносимых пульсацией выпрямленного напряже­ ния. Во-вторых, при многофазном выпрямлении значительно лучше используются предельные возможности коммутирующих органов.

86

В табл. 4.1 приведены значения коэффициента пульсации К, отношения частоты первой гармоники пульсаций оп.вр к частоте « Вр и отношения максимального напряжения Umax на выходе выпрями­ теля к среднему напряжению UСр для одно- и трехфазной мостовых схем выпрямления.

Из таблицы следует, что трехфазная схема дает значительно меньший коэффициент пульсаций при трехкратной частоте первой гармоники, а максимальное напряжение, действующее на коммути­ рующие органы, при одном и том же среднем напряжении в 1,5 ра­ за меньше, чем в однофазной схеме. Следует отметить, что дальней­ шее увеличение числа фаз почти не улучшает коэффициент пульсаций и отношение UcpfUmax- Напротив, режим работы выпря­ мительных элементов становится импульсным, к.п.д. их падает, усиливаются пульсации, возникающие за счет коммутаций в индук­ тивностях генератора, увеличивается габаритная мощность генера­ тора и усложняется его конструкция. Поэтому следует считать наи­ лучшим использование трехфазного генератора.

§ 4.2. РАСЧЕТ ИНДУКТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА

Рассмотрим наиболее тяжелый режим работы применительно к авиационным генераторам, когда на выходе требуется получить частоту 400 Гц, при этом ско­ рость вращения приводного двигателя должна изменяться в 2,5 раза.

I. И сходны е данные

Мощность Я=10 кВт при cos<p=l; напряжение фазы £/ф=360 В; частота максимальная f max“ 7500 Гц; минимальная /mtn= 3000 Гц, число фаз ш= 3; часто­

вариантом исполнения генератора является индукторный разноименнополюсный

генератор.

Сделаем ориентировочный расчет генератора, развертка активной зоны кото­ рого приведена на рис. 4.3. Принимаем: число зубцов ротора г2=30; линейную

скорость ротора Гл = 100 м/с.

Максимальная скорость вращения ротора

п = бО/тзх'гг = 60-7500/30 = 15 000 об,мин.

87

При этом угловая скорость вращения со = 1560 рад/с.

Внешний диаметр ротора определяем из условий максимальной окружной

Задаемся магнитной индукцией в зубцах ВСр = 0,9 Тл.

Рис. 4.3. Развертка трехфазного индукторного генератора обычного типа

ных генераторов, магнитная цепь которых приведена на рис. 4.4. Расчеты показы­ вают, что диаметр расточки статора таких генераторов составляет 85 мм, а длина каждого пакета — 40 мм. Трехпакетный генератор значительно легче однопакет­ ного, но очень сложен и неудобен с точки зрения технологии производства. По­ этому предлагается разместить три однофазных генератора на одной окружности, создав таким образом трехфазный генератор, в котором магнитный поток, сцеп­

катушками обмотки якоря. Магнитная проводимость для потока обмотки возбуж­ дения сохраняется практически неизменной при любом угле поворота ротора.

88

Рис. 4.4. Магнитопровод однофазного индукторно­ го генератора гребенчатого типа

Рис. 4.5. Размеры магнитопровода трехфазного ин­ дукторного генератора гребенчатого типа с измене­ нием магнитного потока не только по величине, но и по направлению

Из-за сдвига в 60 эл. град между сторонами катушки якоря несколько умень­ шается электродвижущая сила в обмотке. Предварительные расчеты показывают,

магнитного потока, то разница оказывается значительно меньшей.

Магнитный поток реакции якоря не должен наводить э. д. с. в обмотке воз­ буждения, так как последняя представляет собой замкнутый многоугольник. Раз­ мещение лобовых частей генератора показано на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Эскиз размещения лобовых частей гене­ ратора

I I I . Расчет трехфазного разноименнополю сного индукторного генератора с обмотками, размещ енными по одной окружност и статора

Исходные данные остаются прежними:

Р = 10 кВт; cos? = 1 ; С/ф = 360 В; и л = /з - 3 6 0 = 624 В.

Принимаем z2=29. При этом определяем

лтах = 60/щах/г'г = 60-7500/29 = 15 500 об/мин; штах = 1610 рад/с.

«min = 6 0 /min/,?2 = 60■3000/29 = 6200 об/мин; шт1п = 645 рад/с.

Внешний диаметр ротора

£>,2 = 2 И > 'тах = 2-100/1610 = 0,124 м.

Принимаем величину воздушного зазора 6=0,4 мм; внутренний диаметр ста тора Z?ii = 125 мм. Внешний диаметр ротора D i2 = D n — 26 = 125—0,8=124,2 мм.

Число проводников

= 0 , 1 • 1 0 —2 Вб.

Длина пакета ротора

/„ = Ф/Ст i(2B%) = 0 ,1 -10“ 2-0,91/(2-0,9-0,67-10- 2 ) « 8 ,0 -10“ 2 м,

где К т — коэффициент распределения потока. Принимаем /п = 8,5-10~ 2 м.

90