Тема 5.6. Характеристики вентильных генераторов. Расчёт токоскоростной характеристики. Критерии оценки вентильных генераторов.

При расчёте токоскоростной характеристики используют векторную диаграмму для чисто активной нагрузки и характеристику холостого хода.

Сущность расчёта сводится к подбору таких связанных одно с другим значении I_d и n, при которых ЭДС Е_d, определённое по диаграмме и по характеристике холостого хода при постоянной частоте вращения, были бы равны. Такое равенство возможно, если есть соответствующие точки на токоскоростной характеристике, векторной диаграмме и характеристике холостого хода.

Порядок расчёта:

1. Задаются несколькими значениями тока нагрузки от до .

2. Для выбранных токов нагрузки определяют полный ток, отдаваемый генератором:

.

3. Для каждого значения тока определяют:

1) фазный ток генератора:

,

- коэффициент преобразования тока в схеме выпрямления;

2) фазное напряжение:

1 – для генераторов мощностью до 700 Вт при ;

2 - для генераторов мощностью до 1200 Вт при ;

3 - для генераторов мощностью до 1500 Вт при ;

4 - для генераторов мощностью до 3000 Вт при .

3) Активное падение напряжения в обмотке статора:

.

4) Сумму напряжений:

.

4. Для каждого значения I_d задаются несколькими значениями частоты вращения ротора n₁, n₂, n₃. Для них определяют:

1) индуктивное сопротивление рассеяния ;

2) падение напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния:

;

3) составляющие ЭДС поперечной реакции якоря, совпадающей по направлению с :

- находится по графику,

здесь , где - МДС реакции якоря;

4) ЭДС в зазоре машины при токе :

;

5) угол сдвига фаз между током I₁ и ЭДС Е₀, т.е. угол, определяющий направление вектора внутренней ЭДС машины:

;

6) угол, определяющий направление вектора :

;

7) продольную составляющую внутренней ЭДС машины, определяющуюся по векторной диаграмме:

;

8) продольную составляющую МДС реакции якоря:

;

9) намагничивающую силу обмотки возбуждения, соответствующую продольной составляющей внутренней ЭДС машины:

;

10) продольную составляющую внутренней ЭДС машины, определяющуюся по характеристике холостого хода:

n – выбранная частота холостого хода (обычно в расчётах принимают равной 1000);

11) разницу ЭДС, определённую по векторной диаграмме и по характеристике холостого хода:

.

5. Для определения частоты вращения, соответствующей току нагрузки , вычисляют для данного тока величину при частотах вращения , строят зависимости . Пересечение графиков с осью абсцисс даёт значение частоты вращения, соответствующей току , т.е. координату токоскоростной характеристики для данного значения тока.

Критерии оценки вентильных генераторов.

Генератор оценивают с экономической и технической точки зрения.

1. Приведённая стоимость:

С_П – производственные затраты;

С_Э – эксплуатационные затраты;

С_З – стоимость запасных частей;

С_Р – стоимость ремонта;

С_ПР – стоимость простоя;

С_ГСМ – избыточная стоимость ГСМ вследствие эксплуатации

неисправных генераторов.

2. Для оценки уровня расчёта и конструктивной проработки вычисляют удельные мощностные характеристики генератора.

Коэффициент использования по активным материалам:

,

где

- масса активной части;

- масса стали статора;

- масса меди обмотки статора;

- масса меди обмотки возбуждения;

- масса полюсной системы статора;

- масса стали ярма;

- масса стали зубцов;

- удельная масса стали,

Коэффициент использования по расчётной мощности:

- полная масса генератора (включая шкив, регулятор напряжения,

вентилятор);

.

Коэффициент использования по максимальной мощности:

.

Удельный коэффициент использования:

КПД синхронных генераторов 80-90%.