Предметом расчета в курсовой работе являются параметры статора СГ для ВЭУ с возбуждением постоянными магнитами, установленными на роторе генератора.

Поскольку ветротурбина ( ВТ ) является тихоходной по сравнению, например с паровой или газовой турбиной, СГ для ВЭУ на частоте тока 50 Гц при отсутствии редуктора между ВТ и СГ, должен иметь большое число пар полюсов. При n₀ равном 250 … 100 об/мин. число пар полюсов р будет превышать 12 …30. Чтобы разместить такое количество постоянных магнитов по окружности ротора, его наружный диаметр D_н2 должен быть достаточно большим. По этой причине и диаметр расточки статора D также увеличивается. Известно, что мощность СГ пропорциональна произведению диаметра расточки статора D на длину активной части статора l . При большой величине диаметра расточки статора СГ будет иметь относительно малую величину длины активной части статора – машина будет «толстая» и «короткая» -рис.2

При расчете первоначально определяются внутренний диаметр статора D и расчетная длина l на основе машинной постоянной Арнольда для СГ - С_а

1.1.

где S — расчетная полная мощность генератора, ВА;

l – расчетная длина активной части статора, м;

D - диаметра расточки статора, м;

n - номинальная частота вращения, об/мин.;

α_δ — расчетный коэффициент полюсного перекрытия;

k_Φ — коэффициент формы поля;

k₀ — обмоточный коэффициент обмотки статора;

A — линейная нагрузка статора, А/м;

B_δ — максимальное значение индукции в воздушном зазоре при номинальной нагрузке, Тл;

Расчетную полную мощность генератора S для дальнейшего расчета определяем по формуле

, ВА 1.2

где — коэффициент, характеризующий отношение ЭДС E₀ от основного магнитного потока СГ к номинальному напряжению обмотки СГ - U_H.

Согласно данным расчетной практики для СГ с постоянными магнитами величину коэффициента k_e выбираем в пределах (1,15 … 1,4 ), рекомендуется 1,2;

Соs φ обычно при отстающем токе для генераторов принимают Сos φ = 0,8;

Приводим расчет полной мощности генератора по формуле 1.2. и записываем результат

S = _____________ ВА.

Значение расчетного коэффициента полюсного перекрытия α_δ в 1.1. зависит от числа пар полюсов p.

Число пар полюсов определяют из соотношения ( одинаково для всех вариантов):

1.3

Для р = 12 можно принять α_δ ( 0,7… 0,8 ).

Коэффициент формы поля k_Φ обычно близок к 1 ( 1,11…1,12)

Обмоточный коэффициент k₀ в случае применения двухслойной обмотки с относительным шагом укорочения в пределах 0,8 … 0,87 предварительно выбираем в пределах 0,9 … 0,92 .

Значения линейной нагрузки A задаем исходя из режимов работы, условий охлаждения и номинальной мощности СГ. Для продолжительного режима работы при охлаждении продувом выбираем
в пределах A =( 210 … 220)·10² А/м.

Значение магнитной индукции в воздушном зазоре ограничивается, главным образом, насыщением магнитной цепи. Примем в номинальном режиме B_δ = 0,7…0,8 Тл, на холостом ходу B_δ0 = 1,07 Тл.

Длина активной части l рассчитывается по соотношению λ

λ = l / τ, 1.4.

где τ - полюсное деление.

В свою очередь полюсное деление τ равняется

τ = πD / 2p ,м 1.5.

Для выпускаемых в настоящее время синхронных машин соотношение λ выбирается в пределах 1,2 … 2,0.

В данном расчете рекомендовано выбирать λ в пределах 1,2…1,3

Подставляя (1.4) в (1.5), получим выражения для величины λ и l ( l_δ ) , в которые входит величина D:

1.6.

м 1.7.

С учетом рассмотренных соотношений 1.1, 1.6, 1.7.вычисляем величину D - диаметра расточки статора, принимая B_δ не более0,75 Тл :

м 1.8.

Для заданных исходных данных определяем D , м - по формуле 1.8. и округляем с точностью до 0,05 м ( например, 0,45; 0,48; 0,5; 0,52; 0,55; 0,6 и т.п. ). Вычислив диаметр D, определяем по формуле (1.5) полюсное деление τ = πD / 2p и расчетную длину статора согласно (1.4), l = λτ и округляем с точностью до 0,01.

Приводим расчеты по формулам 1.8, 1.4, 1.5 и записываем полученные значения

D = ________м, τ = ___________ м, l = _____________м