Расчет магнитной цепи и обмотки статора синхронного ветрогенератора (Конструкторская часть дипломного проекта), страница 2

где  - предварительное значение плотности тока в обмотке возбуждения, принимаем .

8.1.3  Предварительное значение сечения медного провода полюсной катушки, мм2

,

где  - удельное сопротивление меди при рабочей температуре.

По таблице П.1.2 (стр. 334, М.М. Кацман) принимаем стандартные размеры проводника: , , .

8.1.4  Число витков катушки обмотки возбуждения

8.1.5  Фактическая плотность тока в обмотке возбуждения, А/мм2

Расчет генератора выполнен для питания обмотки возбуждения от постоянного источника (преобразователь, 4 последовательно соединенные аккумуляторные батареи).

Для питания обмотки возбуждения в обмотку статора встраиваем дополнительную обмотку, в которой находится ЭДС остаточного намагничивания, обеспечивая самовозбуждение генератора.

8.2  Расчет дополнительной обмотки

(Расчеты по методике: А.Н. Виттенберг «Самовозбуждение синхронных генераторов»)

8.2.1  Мощность, потребляемая на возбуждение, Вт

8.2.2  Отношение выпрямленного напряжения к входному напряжению

8.2.3  Отношение фазного тока к выпрямленному

8.2.4  Число параллельных ветвей

, так как плотность тока принимаем не более 5 А.

Исходя из соотношения  . Фазный ток делим на 2 параллельные ветви, т.е. .

8.2.5  Фазное напряжение дополнительной обмотки, В

8.2.6  Число витков фазы дополнительной обмотки

8.2.7  Число проводников в пазу

,

где  - коэффициент для двухъярусного генератора.

Принимаем .

8.2.8  Уточняем высоту паза

Из конструкционных соображений увеличиваем высоту паза на 2 мм, т.е. .

8.2.9  Проверка магнитной индукции по нижнему ярусу в ярме статора, Тл

,

где  - высота ярма статора, мм.

Полученное значение не превышает первоначального значения, поэтому перерасчет не требуется.

9  Потери и КПД

9.1  Электрические потери в обмотке статора, Вт

,

где  - активное сопротивление одной фазы обмотки статора, Ом.

,

где  - удельное электрическое сопротивление меди ;

 - средняя длина витка обмотки статора, мм;

,

где  - длина лобовой части секции, мм;

,

где  - средняя ширина секции, мм;

по внешнему статору:

по внутреннему статору:

 - количество элементарных проводов в одном эффективном, принимаем ;

 - число параллельных ветвей, ;

 - площадь поперечного сечения элементарного проводника, принимаем .

9.2  Потери на возбуждение, Вт

,

где  - падение напряжения в щеточном контакте, ;

 - сопротивление обмотки возбуждения, Ом.

9.3  Механические потери - потери на трение щеток о контактные кольца и потери в подшипниках.

Потери на трение, Вт

,

где  - коэффициент трения;

 - удельное давление на щетки;

 - окружная скорость контактных колец, м/с;

,

где  - диаметр контактных колец, мм;

Выбираем щетку применяемую на предприятии марки МГС-7 (ТУ16-538.311-80), у которой , , , .

 - площадь соприкосновения щетки с кольцом;

 - количество щеток на кольцо.

Потери в подшипниках принимаем равными 2 Вт.

Механические потери, Вт

9.4  Магнитные потери - эти потери складываются из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи в спинке и зубцовом слое сердечника статора.

Расчетная масса стали зубцового слоя, кг

Расчетная масса стали ярма статора, кг

Магнитные потери в зубце статора, Вт

,

где  - технологический коэффициент, учитывающий увеличение магнитных потерь;

 - удельные магнитные потери, для стали 20В .

во внешнем статоре:

во внутреннем статоре:

Магнитные потери в ярме статора, Вт

Суммарные магнитные потери в сердечнике статора, Вт

9.5  Добавочные потери, Вт

9.5.1  Добавочные потери холостого хода - вызваны изменением магнитной индукции из-за зубчатости внутренней поверхности сердечника статора.

,

где  - добавочные потери во внешнем статоре, Вт;

 - коэффициент, определяемый толщиной листов полюсных наконечников, .

,

где  - добавочные потери во внутреннем статоре.

Суммарные добавочные потери холостого хода в сердечнике статора, Вт

9.5.2  Добавочные потери при нагрузке, Вт

Это потери в обмотке статора от вихревых токов, потери в стали статора и полюсных наконечников ротора от высших гармоник.

9.6  Суммарные потери в синхронной машине, Вт

9.7  Коэффициент полезного действия синхронного генератора

10  Выбор и расчет подшипников

Проводим расчет для подшипника В

10.1  Радиальная нагрузка на подшипник В, Н

Исходим из наихудшего случая предполагаем, что сила Fп направлена вниз.

где  - давление пружины муфты, Н;

=286

 - сила тяжести ротора, Н;

=39,2

 - сила магнитного притяжения ротора, Н;

=121

10.2  Приведенная динамическая нагрузка для однорядных радиальных шарикоподшипников, Н

,

где  - коэффициент, учитывающий характер нагрузки двигателя при нагрузке со значительными толчками  =2.

10.3  Динамическая грузоподъемность подшипника, Н

где L - срок службы (долговечность) подшипника в часах принимаем

L =4000, n = 100 об/мин

В соответствии с ГОСТ 8338 - 75 Шарикоподшипники радиальные однорядные выбираем подшипник В легкой серии 204 (С=9800Н)

Расчет для подшипника А

10.4  Радиальная нагрузка на подшипник А, Н

10.5  Приведенная динамическая нагрузка, Н

10.6  Динамическая грузоподъемность, Н

Подшипник А выбираем одинаковым с подшипников В по условию унификации деталей.