Электротехника \ Проектирование электрических машин

Проектирование синхронной машины с постоянными магнитами, страница 14

Как уже было сказано в пункте 3, токи и напряжения генератора работающего на выпрямительную нагрузку несинусоидальные, вследствие чего возникают дополнительные электрические и магнитные потери от высших гармонических составляющих. Так же высшие гармонические составляющие приводят к ухудшению КПД и , являются причиной появлению шумов и дополнительной вибрации. Чтобы оценить потери необходимо знать форму кривой тока. По проведенным испытаниям СГУ я узнал форму кривой тока. Для оценки воспользуемся разложением в ряд Фурье кривых несинусоидальных токов и напряжений. Краткое теоретическое введение:

Из курса математики известно, что любую периодическую функцию  с периодом , удовлетворяющую условиям Дирихле, можно разложить в ряд Фурье.

Ряд Фурье записывается так:

,

где  - постоянная составляющая; - амплитуда синусоидальной составляющей первой гармоники; - амплитуда косинусной составляющей первой гармоники;  - амплитуда синусной составляющей второй гармоники и т.д.

Здесь

Так как

где

  и .

То ряд Фурье можно записать в другой форме:

где  - амплитуда k – гармоники ряда Фурье,  - угол на который смещена гармоника относительно начала координат предыдущей.

Мы будем пользоваться графоаналитическим методом определения гармоник ряда Фурье. Он основан на замене определенного интеграла суммой конечного числа слагаемых. С этой целью период функции , равный , разбивают на  равных частей,  и интегралы заменяют суммами.

По определению, постоянная составляющая

Или

,

где р – текущий индекс, принимающий значения от 1 до n,  - значение функции при , т.е. в середине р-го интервала.

Амплитуда синусной составляющей к-гармоники ряда

или

Амплитуда косинусной составляющей  к-гармоники

где sinpkx и cospkx – соответственно значения функций sinkx и coskx при , т.е. в середине р-го интервала.

Теперь воспользуемся теоретической частью, для получения разложения кривой изображенной на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1.- Положительная полуволна кривой тока при работе СГУ на выпрямительную нагрузку.

Разобьем период на 24 части. Тогда:


Так как кривая симметрична относительно оси абсцисс, то А0=0 и ряд будет состоять только из нечетных гармоник.

Амплитуда синусной составляющей первой гармоники:

Амплитуда косинусной составляющей первой гармоники

Амплитуда первой гармоники

Амплитуда синусной составляющей третьей гармоники

 

Амплитуда косинусной составляющей третьей гармоники

     

Амплитуда третье гармоники

Амплитуда синусной составляющей пятой гармоники

 

Амплитуда косинусной составляющей пятой гармоники

     

Амплитуда пятой гармоники

Амплитуда синусной составляющей седьмой гармоники

 

Амплитуда косинусной составляющей седьмой гармоники

         

Амплитуда седьмой гармоники

Амплитуда синусной составляющей девятой гармоники

 

Амплитуда косинусной составляющей девятой гармоники

       

Амплитуда девятой гармоники

Амплитуда синусной составляющей 11-ой гармоники

 

Амплитуда косинусной составляющей 11-ой гармоники

     

Амплитуда девятой гармоники

Амплитуда синусной составляющей 13-ой гармоники

 

Амплитуда косинусной составляющей 13-ой гармоники

     

Амплитуда девятой гармоники

На мой взгляд, этим можно ограничиться и вести расчет более высоких составляющих не целесообразно. Так как обмотки СГУ соединены в «звезду» то гармоники кратные числу фаз (3) будут отсутствовать.

Теперь оценим потери, возникающие от действия гармонических составляющих тока в обмотках.

Заключение

В результате проведенной мной работы были достигнуты все цели и задачи поставленные в задании на ВКР. А именно:

 1 Рассмотреть общие вопросы синхронных машин

2 Стартер-генератор и его конструктивные особенности.

3 Провести общий анализ и применение работы СГУ на выпрямительную нагрузку.

4 Оценить потери, возникающие при данном режиме работы.

Приоритетной целью была четвертая. Как видно из пункта 4 потери от действия высших гармонических составляющих тока весьма существенны. Из-за этого эти потери необходимо учитывать еще на этапе проектирования двигателя и его системы охлаждения применять конструктивные дополнения и закладывать мощность не необходимую, а с учетом особенности работы на выпрямительную нагрузку.

Так же были получены навыки по работе с технической литературой и опытными испытаниями электрических машин и теоретической обработкой этих результатов.

Скачать файл