МАССА АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для оценки массогабаритных параметров спроектированной машины, для расчета потерь и т. п. возникает необходимость в определении массы активных материалов. В дальнейшем, после разработки конструкции, может быть определена масса конструкционных материалов, а затем и масса всей машины.

При определении массы активных материалов необходимые для расчета размеры берут (в метрах) из параграфов, указанных в скобках, или из соответствующих формул.

Масса зубцов статора, кг,

, (10.147)

где

,

— по (10.10); — по (10.28); — по (10.27) или по эскизу паза.

Масса ярма магнитопровода статора, кг,

, (10.148)

где — по (10.32)

Масса меди обмотки статора, кг,

, (10.149)

здесь — по (10.29); — по (10.15) или (10.19); — см. в § 10.13.

Масса меди обмотки возбуждения, кг (см. § 10.15),

. (10.150)

Масса меди стержней демпферной (пусковой) обмотки, кг (см. § 10.10),

. (10.151)

Масса меди короткозамыкающих колец, кг (см. § 10.10),

. (10.152)

Масса стали полюсов, кг (см. § 10.9):

. (10.153)

Масса стали обода ротора, кг (см. § 10.9):

, (10.154)

где — по (10.79); для берут уточненные значения, полученные из механического расчета.

По этим данным можно найти общие затраты меди и активной стали в машине.

Полная масса меди

. (10.155)

Полная масса активной стали

. (10.156)

Разделив (10.155) и (10.156) на полную номинальную мощность , находят массу активных материалов на единицу мощности:

; (10.157)

. (10.158)

ПОТЕРИ И КПД

Потери в синхронной машине можно разделить на основные и добавочные. Ниже приводится расчет этих потерь для номинального режима работы.

Основные потери. Основные электрические потери в обмотке статора, кВт,

. (10.159)

Потери на возбуждение, кВт, при наличии возбудителя, сочлененного с валом машины, согласно ГОСТ определяют с учетом потерь в возбудителе:

. (10.160)

Для машин, возбуждаемых от отдельно установленных устройств,

, (10.161)

где — номинальные значения тока якоря и тока возбуждения;

— переходное падение напряжения в щеточном контакте ( = 1 В);

— КПД возбудителя ( = 0,8…0,85).

Сопротивления обмоток и определяют по (10.95) и (10.120) соответственно и приводят к расчетной температуре, равной 75⁰ C для обмоток с изоляцией классов нагревостойкости A, Е, В или 115⁰ С для обмоток с изоляцией классов нагревостойкости F и Н.

Магнитные потери в ярме магнитопровода статора, кВт,

. (10.162)

Магнитные потери в зубцах магнитопровода статора, кВт,

. (10.163)

где и — удельные потери при индукции 1 Тл и частоте 50 Гц, которые следует взять из табл. П1.17 для соответствующей марки стали; и — коэффициенты, учитывающие увеличение потерь из-за частичного замыкания листов вследствие наличия заусенцев, а также изменения структуры стали при штамповке: при 100 кВт =1,5; =2; при > 100 кВт =1,3; =1,7; и — индукция в ярме статора и зубце статора на 1/3 высоты зубца при , см. расчет характеристики холостого хода .

Механические потери, равные сумме потерь в подшипниках и на вентиляцию, кВт,

, (10.164)

где — окружная скорость ротора, м/с; — полная длина статора, м.

Добавочные потери. Добавочные потери возникают в машине как при холостом ходе, так и при нагрузке. При холостом ходе возникают потери на поверхности полюсных наконечников, кВт, из-за колебания индукции вследствие зубчатого строения статора:

, (10.165)

где ; — индукция при , Тл; — коэффициент воздушного зазора; — коэффициент: = 4,6 при полюсах из листов толщиной 1 мм и = 8,6 при полюсах из листов толщиной 2 мм, при массивных полюсных наконечниках = 23,3; — коэффициент полюсного перекрытия; — число зубцов статора ( и подставляются в метрах).

Добавочные потери при нагрузке появляются в обмотках статора из-за вихревых токов и в стали как в статоре, так и в полюсных наконечниках ротора от высших гармонических магнитного поля якоря.

Приближенно полные добавочные потери при нагрузке можно определить в процентах полезной мощности для генераторов и подводимой мощности для двигателей:

Общие потери при номинальной нагрузке

. (10.166)

Коэффициент полезного действия генератора

, (10.167)

двигателя

, (10.168)

где — номинальная активная мощность генератора, кВт; — активная мощность, подводимая к двигателю при номинальной нагрузке, кВт: .