Размещено на http://www.allbest.ru/

Двигатель синхронный вертикальный

1. Описание конструкции синхронного двигателя

1.1 Общие сведения

двигатель индукция синхронный статор

Следует выделить две основные части синхронной машины: статор и ротор. Статор представляет собой неподвижный полый шихтованный сердечник с продольными пазами внутри, в которых расположена обмотка статора. Во внутренней полости статора расположена вращающаяся часть машины - ротор, который может иметь явно полюсное и неявно полюсное исполнение. В неявно полюсной машине зазор между ротором и статором постоянный. В роторе крепится обмотка возбуждения и демпферная клетка, которая служит для пуска и успокоения ротора при резком изменении режимных параметров. Обмотка возбуждения создает неподвижное поле. К валу ротора подводится нагрузка.

Синхронная машина может работать в двух различных режимах: в автономном и параллельно с сетью. В автономном режиме машина является единственным источником энергии для потребителей, то есть работает только в генераторном режиме. При работе от сети или параллельно сети она может работать в режимах синхронного генератора, двигателя, компенсатора.

1.1 Принцип действия и назначение

Синхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, одна из обмоток которой присоединена к электрической сети с постоянной частотой f=50 Гц, а вторая - возбуждается постоянным током.

Синхронный двигатель предназначен в качестве привода гидравлического насоса.

Имеет основное исполнение. Следует выделить две основные части синхронной машины: статор и ротор. Статор (якорь) представляет собой неподвижный полый шихтованный сердечник с продольными пазами внутри, в которых расположена обмотка статора (якоря). Во внутренней полости статора расположена вращающаяся часть машины - ротор(индуктор), который имеет явно полюсное исполнение. В роторе крепится обмотка возбуждения и демпферная клетка, которая служит для пуска и успокоения ротора при резком изменении режимных параметров. Обмотка возбуждения создает неподвижное поле. К валу ротора подводится нагрузка.

Все промышленные синхронные машины выполняются на стандартизованную частоту 50 Гц. Требуемая синхронная частота вращения ротора n=60•f/p=250 об/мин, где p - число пар полюсов=12.

Рассмотрим принцип действия синхронного двигателя, который имеет питание как обмотки возбуждения, так и обмотки статора от независимых источников: обмотка возбуждения - от возбудителя, обмотка статора - от трехфазной сети. Если подать постоянное напряжение на обмотку возбуждения, то по ней потечет постоянный ток, который будет создавать неподвижное, относительно ротора, поле. При подключении фаз обмотки статора, которые сдвинуты в пространстве на 120⁰ к трехфазной сети, будет создано вращающееся с синхронной скоростью поле. В результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора поле статора увлекает за собой ротор. При этом ротор вращается в ту же сторону и с такой же частотой вращения, как и поле статора. В режиме двигателя ротор отстает от поля статора. Под действием электромагнитного момента, который совпадает с направлением вращения и противонаправлен внешнему нагрузочному моменту, происходит синхронное вращение ротора. Степень загруженности оценивают рабочим углом - угол между ротором и осью поля статора. Чем больше нагрузка, тем больше .

1.2 Краткое описание конструкции вертикального синхронного двигателя типа ВДВ

Электродвигатель типа ВДС 325 изготовлен в подвесном исполнении с подпятником и направляющим подшипником скольжения, расположенным в верхней крестовине, и вторым направляющим подшипником скольжения в нижней крестовине, с фланцевым концом вала для присоединения к валу насоса.

Электродвигатель ВДС 325 (20-й габарит) является предельным по условию транспортабельности (по условию транспортабельности в электродвигателях с диаметром статора более четырех метров корпус выполняется разъемным из двух половин). Двигатель выполняется на напряжение 10 кВ. Вентиляция электродвигателя - радиальная с осевым входом воздуха - производится по замкнутому циклу с охлаждением воздуха водяными охладителями, непосредственно пристроенными к корпусу статора.

Циркуляция воздуха внутри машины обеспечивается вращающимся явнополюсным ротором и прикрепленными к нему с обеих сторон вентиляционными крыльями.

1.3 Конструкция корпуса, сердечника и обмотки статора вертикального СД

1.3.1 Корпус статора

Корпус статора - конструктивная часть гидрогенератора - служит для передачи на фундамент усилий от веса размещенных на нем узлов и деталей и электромагнитных усилий.

Верхняя часть корпуса статора должна быть выше лобовых частей и соединительных шин обмотки статора. На нее опирается верхняя крестовина и перекрытие пола. Поэтому верхнюю горизонтальную полку, так же как и нижнюю, опирающуюся на фундамент, часто делают более толстой, чем полки средней части корпуса.

Между полками и к наружной обшивке приваривают ребра жесткости и угольники. Увеличение жесткости верхней части корпуса получают установкой дополнительных ребер, особенно в местах опор лап верхней крестовины. Для большей прочности полки скрепляют между собой вваренными в них массивными или трубчатыми круглыми стержнями. В наружной обшивке корпуса оставляют окна для выхода горячего воздуха из машины. В этих местах в гидрогенераторах устанавливают воздухоохладители.

Конструкция частей корпуса статора без стыковых плит. Отдельные части статора в такой конструкции стягиваются шпильками, а полки статора прочно скрепляются между собой массивными стальными накладками. При этом между торцевыми частями корпуса статора остается зазор, зато торцевые части сердечника соединены плотно.

1.3.2 Сердечник статора

Сердечник статора синхронного электродвигателя состоит из гладких штампованных сегментов из электротехнической стали толщиной 0,5 мм с выштампованными по внутреннему диаметру открытыми пазами для катушек обмотки, сегментов с вентиляционными распорками и концевых сегментов с нажимными пальцами. Сегменты собраны в пакеты и стянуты посредством нажимных фланцев и шпилек в корпусе статора. Сегменты штампуются из электротехнической стали марки 3413 и покрываются с обеих сторон лаком горячей сушки.

Пакеты сердечника разделяются между собой сегментами с вентиляционными распорками, образующими радиальные вентиляционные каналы шириной по 10 мм. Сегмент с вентиляционными распорками представляет собой два сложенных штампованных листа электротехнической стали марки Э11, к которым приварены точечной сваркой или приклепаны стальные полоски из специального нормализованного профиля двутаврового сечения 4х10 или 8х10 мм

Концевые сегменты крайних пакетов выполняются с нажимными пальцами. Последние изготовляются из полосовой стали прямоугольного сечения размерами 10х16, 12х25 мм и др. Для повышения эффективности вентиляции и обеспечения более равномерного охлаждения сердечника и обмотки статора крайние пакеты сердечника в ряде случаев выполняются большей ширины, чем средние.

В некоторых типах машин нажимные пальцы не прикрепляются к сегментам, а привариваются непосредственно к торцевой раме корпуса статора и к нажимному фланцу. Сердечник в неразъемном корпусе статора удерживается с помощью стальных шпилек, пропущенных через полузакрытые пазы в спинке сегментов и через отверстия в торцевой раме и наружном фланце. После сборки сердечника нажимной фланец проваривается прерывистым швом к верхней торцевой раме корпуса. Через каждые несколько пакетов на шпильки насажены пластинчатые сережки, вставленные в вентиляционные каналы между пакетами и затем приваренные к ребрам корпуса.

Через каждые несколько пакетов на шпильки насажены пластинчатые сережки, вставленные в вентиляционные каналы между пакетами и затем приваренные к ребрам корпуса. В крупных синхронных двигателях сердечник удерживается в корпусе статора посредством приваренных к рамам шихтованных клиньев и установленных с обеих сторон стальных нажимных гребенок. С помощью стяжных шпилек пакеты активной стали статора опрессовываются в монолитный сердечник. Нажимная гребенка состоит из стального фланца и приваренных к ней нажимных пальцев. Для уменьшения добавочных потерь от потоков рассеяния пальцы гребенки могут изготовляться из немагнитной стали.

Сердечник статора выполнен из штампованных сегментов и разделен радиальными каналами на ряд пакетов. Пакеты собираются в остов сварной конструкции, выполненный из стального листа и состоящий из двух рам, ряда ребер, нажимного фланца. Сердечник закрепляется в остове посредством стяжных шпилек, пропущенных через отверстия в спинке сегментов, в раме и нажимном фланце. В корпусе статора подобны и сердечник устанавливается уже в обмотанном виде и закрепляется в нем посредством планок и болтов.

Такая конструкция применяется в электрических машинах, имеющих термореактивную изоляцию обмотки статора, в которых пропитка обмотки изоляционными лаками производится после ее укладки в пазы сердечника.

1.3.3 Обмотка статора

Вертикальный синхронный двигатель выполняют с катушечной петлевой двухслойной обмотки с числом эффективных проводников в пазу u_п=14 с укороченным шагом, укорочение шага в=0,857. По условиям технологии каждый эффективный проводник в зависимости от его сечения составляется из нескольких элементарных прямоугольных проводников из обмоточной меди марки ПСД с поперечным сечением 14,29 мм?. По ширине паза располагается два проводника. Обмотка выполнена с числом параллельных ветвей а=4, ток в каждой параллельной ветви равен 185,5 А.

Для большей плотности крепления обмотки в паз под клин, между проводниками и на дно паза, между стенками паза и проводниками закладывают специальное уплотняющие прокладки. Крайние нижние клинья закрепляют, чтобы предотвратить их выпадение из паза. Лобовые части обмотки статора удерживаются бандажным кольцами от деформаций и вибраций при действии на них усилий, особенно значительных при внезапных коротких замыканиях. Бандажные кольца выполняют из немагнитной стали. На каждой лобовой части обмотки статора по два бандажных кольца. Кольца состоят из отдельных частей, их крепят с помощью кронштейнов к нажимным плитам сердечника статора.

Между бандажным кольцом и нижним слоем лобовых частей, а также между верхним и нижним слоями прокладывают полоски из лакированного электрокартона, а между лобовыми частями рядом лежащих стержней одного и того же слоя через каждые 100…200 мм устанавливают дистанционные распорки из прочного изоляционного материала типа стеклотекстолита.

1.3.4 Изоляция статорных обмоток

В многовитковой катушечной статорной обмотке витки, состоящие из четырех проводников, изолируются друг от друга с помощью витковой изоляции - стеклослюдинитовая лента толщиной 0,09 мм, один слой вполнахлеста. Для изоляции витков катушки от заземленных частей служит корпусная изоляция - стеклослюдинитовая лента толщиной 0,009 мм, 8 слоев вполнахлеста. Корпусная изоляция термореактивная типа монолит. Изоляция типа монолит выполняется из 8 слоев сухой стеклослюдинитовой ленты (количество слоев определяется номинальным напряжением) с последующей вакуумной сушкой и пропиткой термореактивным компаундом на основе эпоксидных и полиэфирных смол горячего отверждения.

Характерной особенностью термореактивной изоляции по сравнению с термопластичной является повышенная электрическая и механическая прочность, повышенная тепловая стойкость и большая теплопроводность.

По классу нагревостойкости термореактивная изоляция типа монолит относится к классу В. Обмотка, состоящая из катушек, имеющих термореактивную изоляцию, неремонтоспособная.

1.3.5 Крепление обмотки статора, выводы обмотки

Катушки изготовляются на шаблонах совершенно одинаковыми по форме и размерам. Выгибанием лобовой части на специальном оборудовании достигается форма катушек, при которой стороны располагаются в разных плоскостях обмотки.

Катушки, заложенные в пазы, удерживаются в них посредством стеклотекстолитовых клиньев со скошенными на протяжении вентиляционного канала краями для улучшения вентиляции.

Для большей плотности крепления обмотки в паз под клин, между проводниками и на дно паза, между стенками паза и проводниками закладывают специальное уплотняющие прокладки. Крайние нижние клинья закрепляют, чтобы предотвратить их выпадение из паза. Лобовые части обмотки статора удерживаются бандажным кольцами от деформаций и вибраций при действии на них усилий, особенно значительных при внезапных коротких замыканиях. Бандажные кольца выполняют из немагнитной стали. На каждой лобовой части обмотки статора по два бандажных кольца. Кольца состоят из отдельных частей, их крепят с помощью кронштейнов к нажимным плитам сердечника статора.

Между бандажным кольцом и нижним слоем лобовых частей, а также между верхним и нижним слоями прокладывают полоски из лакированного электрокартона, а между лобовыми частями рядом лежащих стержней одного и того же слоя через каждые 100…200 мм устанавливают дистанционные распорки из прочного изоляционного материала типа стеклотекстолита.

Начала и концы фаз собирают в двух местах в соответствии со схемой обмотки. Выводные концы выполняют в виде отдельных изолированных шин, которые проходят через изоляционные плиты, закрывающие собой окна, сделанные специально для этих целей в обшивке корпуса (рис. 9). Трехфазная обмотка статора, как правило, соединяется в звезду вне корпуса отдельными шинами.

При наличии в обмотке четырех параллельных ветвей их соединение по схеме осуществляют через специальные соединительные шины, расположенные за лобовыми частями обмотки. Соединительные шины изолированы и размещены между изоляционными плитами, стянутыми болтами из немагнитной стали, укрепленными на нажимной плите или корпусе статора.

1.3.6 Воздухоохладители

Воздухоохладитель состоит из сварной рамы, двух трубных досок с трубками и двух крышек. Увеличение поверхности трубок достигается за счет оребрения их или навивки и припайки к трубкам медных проволочных спиралей эллиптической формы.

Концы трубок развальцованы в стальных трубных досках. С внешней стороны трубные доски закрыты стальными штампованными крышками. Крышки снабжены фланцами для подвода и отвода охлаждающей воды и водоразделяющими перегородками. Крепление крышки к трубной доске производится через уплотняющую резиновую прокладку. Рама воздухоохладителя представляет собой стальное гофрированное основание с приваренными уголками, в которых имеются отверстия для подъема воздухоохладителя и отверстия для крепления его к корпусу статора. Нагретый воздух омывает наружную поверхность оребренных трубок или трубок с проволочными спиралями, расположенных в шахматном порядке. Нагретый воздух попадает на трубки со стороны корпуса статора и выходит из противоположной стороны уже охлажденным. Воздухоохладитель уплотняется на корпусе статора резиновыми шайбами.

1.4 Конструкция ротора вертикальных синхронных двигателей

Ротор состоит из следующих основных узлов: остова, магнитного обода, полюсов, обмотки возбуждения, вала с насаженными втулками подпятника и направляющих подшипников.

1.4.1 Остов и магнитный обод ротора

Остов ротора выполняется в виде сварной конструкции, состоящей из кованой стальной втулки, двух круглых рам из толстого листа и поперечных ребер прямоугольного сечения. Кроме приварки, рамы закрепляются на втулке стальными цилиндрическими штифтами.

На остов ротора насажен обод, выполненный из стального литья марки 25. Обод имеет многогранную форму с числом граней, равным числу полюсов ротора. На каждой грани имеется по одной продольной канавке для крепления полюсов с Т-образным хвостовиком.

Для предохранения от сдвига обода при подъеме ротора на домкратах обод дополнительно закрепляется на остове путем установки стальных цилиндрических штифтов, пропущеннысквозь толщу обода и поперечное ребро остова. Обод ротора подобной конструкции воспринимает усилия от центробежной силы полюсов и зоны обода, в которой размещаются хвостовики полюсов.

Между отдельными кольцами установлены дистанционные распорки из полосовой стали, образующие радиальные вентиляционные каналы, через которые охлаждающий воздух попадает в окна между катушками обмотки возбуждения. Остов прикрепляется к двум фланцам втулки посредством пригнанных конусных стальных шпилек. Сама втулка насажена на вал с натягом методом горячей посадки. Подобная конструкция допускает выем ротора из статора, не нарушая линию спаренных валов двигателя и насоса.

1.4.2 Полюсы ротора

Полюс ротора представляет собой стальной магнитопровод или сердечник с надетой на него катушкой обмотки возбуждения. Двигатель выполнен с демпферной обмоткой, которая размещена в пазах, выштампованных в наконечнике сердечника.

В сердечнике полюса условно различают наконечник, форма и размеры которого определяются из электромагнитного и механического расчетов, собственно сердечник и хвост, с помощью которого полюс крепят к ободу; хвосты имеют молоткообразную (Т-образную) форму.

Сердечники полюсов собраны из отдельных листов (шихтованными. Листы сердечника полюса получают холодной штамповкой из обычной низкоуглеродистой стали марки СтЗ толщиной 1,5 мм. Штампованные листы полюса собирают на стяжные шпильки в сердечник. По торцам сердечника устанавливают массивные стальные кованые щеки специального профиля. Гайки стяжных шпилек утапливают в предусмотренные в щеке выемки. Собранный сердечник полюса для придания ему монолитности опрессовывают давлением, достигающим, 10 МПа, подтягивают гайки стяжных шпилек и приваривают их к щеке. После снятия давления пресса между листами сердечника остается давление порядка 1,5…2 МПа.

Диаметр и число стяжных шпилек выбирают из условия, чтобы механические напряжения в них не превышали 100 МПа при давлении между листами сердечника 1,5…2 МПа.

Опрессованный и стянутый стяжными шпильками сердечник полюса подвергают необходимой механической обработке. Чтобы боковые ребра четырехгранного сердечника полюса не прорезали изоляцию обмотки острые углы сердечника срезают, благодаря чему уменьшаются размеры катушки полюса и создается возможность более удобно расположить ее на сердечнике. Острые углы срезают обычно путем фрезерования.

После опрессовки сердечника, как правило, происходит смещение листов относительно друг друга. Появляется ребристость поверхности. Отверстия, выштампованные в наконечниках полюсов для закладки в них стержней успокоительной (демпферной) обмотки, уменьшаются. Чтобы облегчить забивание демпферных стержней, отверстия в листах рассверливают удлиненным сверлом на специальном станке. После рассверливания отверстий в сердечник забивают демпферные стержни, устанавливают короткозамыкающие демпферные полосы (сегменты) и паяют их медно-фосфористым припоем.

При установке полюса с Т-образным хвостом на роторе его хвост входит в соответствующий паз обода ротора и расклинивается двумя парами встречных клиньев прямоугольного сечения, изготовленных из шпоночной стали и имеющих уклон соприкасающихся граней 1:100. В гидрогенераторах, в которых механические напряжения от центробежных сил велики при угонной частоте вращения, сердечник полюса снабжают двумя хвостами. Большее число хвостов применять нецелесообразно, так как между ними трудно добиться равномерного распределения механической нагрузки.

Сердечник полюса имеет один крупный хвост, что более целесообразно по монтажным соображениям. При одном крупном хвосте на полюс применяют крепящие клинья большего сечения (более толстые). Они более устойчивы при забивке, особенно если длина полюса большая и клинья длинные.

Чтобы придать хвосту шихтованного сердечника большую монолитность для увеличения механической устойчивости, его нижнюю кромку проваривают по специально выштампованным в листах лункам, благодаря чему представляется возможность увеличить допустимую механическую нагрузку на хвост.

Снизу к ободу ротора приваривают пластинки, закрывающие паз, служащие для упора полюса и предотвращающие выпадение клина. У вынимающегося вверх клина оставляется выступающий над ободом конец длиной около 200 мм для захвата его при извлечении (в случае снятия полюса ротора).

Гидрогенератор с поверхностным воздушным охлаждением независимо от нагрева ротора и напряжения обмотки возбуждения имеет электрическую изоляцию на роторе класса В, допускающую нагрев 130°С. Это условие позволяет обеспечить высокую надежность работы электрической изоляции ротора при действии на нее больших механических усилий. Толщину односторонней изоляции между катушкой и сердечником принимают равной 2 мм. Изоляцию выполняют в виде отдельной гильзы, которая может состоять из нескольких частей. Выполняемые гильзы твердопрессованные из микафолия и асбестовой бумаги имеют очень высокую механическую прочность и теплостойкость. Изоляция, изготовленная отдельно от сердечника полюса, более технологична и экономична.

От наконечника полюса, козырьков и обода катушки полюса изолируют изоляционными шайбами, надеваемыми на сердечник. Изоляционные шайбы изготовляют из текстолита, обладающих достаточной механической прочностью и теплостойкостью

1.4.3 Обмотка возбуждения

Обмотка возбуждения синхронных двигателей выполняется из отдельных полюсных катушек с открытыми наружной и внутренней поверхностями Катушки имеют удлиненную прямую и закругленную лобовую части с одним или двумя радиусами.

Катушка полюса изготовляется из голой, согнутой на ребро шинной меди специального периодического профиля. Применением подобной меди достигается увеличение наружной поверхности катушки и улучшение съема тепла с катушки.

Витковая изоляция катушки выполняется из лакированной асбестовой бумаги или из стеклоткани, пропитанной эпоксидным лаком. Для придания монолитности катушки опрессовываются и выпекаются под большим давлением на прессе (не менее 150 кгс/см² площади витка).

Изоляция катушки от корпуса накладывается непосредственно на сердечник полюса. Она выполняется из стеклоткани, пропитанной эпоксидным лаком, для класса нагревостойкости F.

Изоляция больших полюсов изготовляется в виде твердых коробов, выполненных из прессованной стеклоткани на эпоксидных связующих. Короба составные и склеиваются под давлением непосредственно на сердечнике полюса. От остова ротора и от полюсного башмака катушки изолируются путем прокладки текстолитовых шайб.

Выводные концы катушек с целью обеспечения удобств сборки и компенсации температурных деформаций набираются из тонкой ленточной меди и приклепываются к крайним виткам катушки.

Соединение катушек производится медными хомутиками и пропаивается. Для предохранения от выгиба и разрыва, которые возможны под действием центробежных усилий, верхние выводные концы катушек прикрепляются к изоляционной прокладке, установленной между башмаками соседних полюсов и прибандажированной шпагатом. Нижние выводные концы прикрепляются изоляционными планками к ободу ротора.

Для предохранения катушек от перемещения в радиальном направлении на полюсах, прикрепляемых к остову ротора Т-образными хвостами, устанавливаются спиральные дружины и нажим пружин на катушки осуществляется через стальные шайбы.

1.4.4 Демпферные обмотки

Демпферная обмотка в гидрогенератора предназначена для: демпфирования (успокоения) колебаний ротора при переходных процессах; гашения поля обратной последовательности, создаваемого токами обратной последовательности при несимметричных режимах работы; улучшения условий входа в синхронизм; уменьшения перенапряжений при несимметричных коротких замыканиях.

Изготовляют демпферную обмотку из круглых медных стержней, вставленных в отверстия (пазы), выштампованные в полюсных наконечниках. По торцам стержни одного полюса припаивают к массивным медным шинам-сегментам твердым припоем. Короткозамыкающие сегменты полюсов тихоходных гидрогенераторов соединяются между собой эластично пакетом тонких (около 0,2 мм) изогнутых пластин.

1.4.5 Элементы конструкции ротора

В синхронных двигателях, если напряжение в катушке полюса на изгиб превосходит допускаемое (для меди 500 кгс/см²), необходимо в междуполюсные окна соседних полюсов устанавливать распорки из немагнитного материала, которые будут воспринимать усилия от тангенциальной составляющей центробежной нагрузки, создаваемой катушками. Распорки изготовляются из прочного кованого алюминиевого сплава или из литой бронзы. Распорки из кованого, термически обработанного алюминиевого сплава выполняются цельными и прикрепляются к остову ротора болтами. Для уменьшения перекрытия поверхности катушек и обеспечения максимального прихода охлаждающего воздуха в междукатушечное пространство соседних полюсов распорки изготовляются меньшей высоты, чем катушка. Распорка устанавливается между катушками на изоляционных прокладках из теплостойкого материала (стеклотекстолита марки СТЭФ). Литые распорки из медного сплава, состоящие из двух частей, опирающихся на башмаки полюсов и распертых сверху шпилькой, в вертикальных двигателях применяются редко.

В вертикальных синхронных двигателях токоподвод от контактных колец к обмотке возбуждения выполняется из изолированных кабелей и помещается в центральном отверстии вала.

С одного конца вала кабели присоединяются к выводам катушек. С другого конца кабели токоподвода с помощью кабельных наконечников присоединены к шпилькам контактных колец. На участке от места выхода кабеля из центрального отверстия вала до катушек полюсов токоподвод располагается на остове ротора. Кабели токоподвода закрепляются на остове ротора и на валу посредством изоляционных прокладок, стальных хомутиков и болтов.

В большинстве типов синхронных вертикальных двигателей применяются вентиляторы, выполненные в виде отдельных крыльев, прикрепленных с обеих сторон ротора к торцам обода. Вентиляторные крылья изготовляются из листовой стали.

2. Синтез электромагнитного ядра синхронного двигателя типа ВДС 2-325-16

2.1 Расчет номинальных величин

2.1.1 Номинальная полная мощность

=

2.1.2 Номинальный фазный ток статора

2.2 Расчет сердечника статора:

2.2.1 Число пар полюсов

2.2.2 Внутренний диаметр статора

2.2.3 Полюсное деление

2.2.4 Длина сердечника статора

2.2.5 Высота спинки сердечника статора

2.2.6 Высота паза статора

2.2.7 Ширина паза статора

при =8000 кВт >1000 кВт;

при термореактивной изоляций: 0;

Для получения удовлетворительного варианта двигателя нужно обеспечить выполнение соотношений: ; и ; .

Соотношения сошлись путем коррекций внутреннего диаметра Di.

2.2.8 Число параллельных ветвей

По техническим причинам ток одной катушки не должен превышать 250-275 А. Если номинальный ток статора превышает эти значения, то обмотку выполняют из нескольких параллельных ветвей. Число параллельных ветвей - а - выбирается из ряда чисел кратных числу полюсов: => (16,8,4,2,1);

Выбираю так как выполняется условие

; ;

2.2.9 Минимальное зубцовое деление

2.2.10 Максимальное возможное число пазов статора

2.2.11 Число пазов на полюс и фазу

;

Округляем число пазов на полюс до целого 5.

2.2.12 Число пазов статора

;

2.2.13 Число пазов в сегменте

(Выбирается в диапазоне=6-18 и должно быть кратным Z)



Проверка: А=0,860/2; мм

Хорда должна быть меньше ширины А на 5-10 мм, то есть должно удовлетворять условию (0.005<<0.010).

2.2.14 Зубцовое деление

.

2.3 Расчет обмотки статора

2.3.1 Линейная нагрузка

2.3.2 Число эффективных проводников в пазу

Округляем число пазов на полюс до ближайшего четного числа Uп=6.

2.3.3 Число элементарных проводников в одном эффективном

Предварительное значение плотности тока в ОС:

- предварительная площадь сечения элементарного проводника

округляем до целого числа =3;

2.3.4 Ширина элементарного проводника

толщина витковой изоляций (Марка провода: ПСД )

толщина корпусной изоляций (Тип изоляции: термореактивный )

число элементарных проводников по ширине паза , т.к. нечетное;

Значения и соответствуют пределам

2.3.6 Уточнение размеров паза

По найденным значениям и определяются размеры стандартного проводника и его сечения , затем рассчитываем размеры паза:

Размеры паза должны удовлетворять соотношениям: ; ;

2.3.7 Проверка среднего перепада температуры

Плотность тока в обмотке статора:

Теплопроводность изоляций: (так как тип изоляций: термореактивный);

Средний перепад температуры примерно соответствует пределам ;

2.3.8 Число витков в фазе

2.3.9 Шаг обмотки

число фаз; до y=13

2.3.10 Укорочение шага

2.3.11 Коэффициент укорочения:

2.3.12 Коэффициент распределения

2.3.13 Обмоточный коэффициент

2.4 Коррекция главных размеров статора по уровню: индукции в воздушном зазоре, зубцах и спинке статора

2.4.1 Число вентилируемых каналов

Ширина пакета статора;

Ширина вентиляционного канала;

округляем до

2.4.2 Длина сердечника статора

пересчитываем: округляем да

2.4.3 Индукция в воздушном зазоре над серединой полюса

Коэффициент полюсного перекрытия:

2.4.4 Индукция в спинке статора

высота спинки статора;

- суммарная длина пакетов статора;

2.4.5 Индукция в зубцах на высоте 1/3 от основания паза

ширина зубца на высоте 1/3 от основания паза:

Так как полученные значения индукций не подходят в пределы:

;

;

Выполняем коррекцию главных размеров:

Проектные показатели	Вариант коррекций
	1	2	3	4
Di	2.773	2.773	2.783	2.813
nb	13	11	13	13
br	0.05	0.06	0.05	0.05
	0.69	0.73	0.69	0.69
	0.56	0.62	0.56	0.56
	0.03628	0.03628	0.0364	0.037
	0.544	0.544	0.546	0.552
	0.1605	0.1605	0.156	0.1405
	0.0216	0.0216	0.0218	0.022
	0.808	0.76	0.8	0.796
	1.3	1.2	1.3	0.461
	1.46	1.62	1.77	1.774

Четвертый вариант коррекций подошел в пределы путем изменения внутреннего диаметра.

2.5 Выбор величины воздушного зазора

2.5.1 Линейная нагрузка

2.5.2 Величина воздушного зазора под серединой полюса:

Так как значение величины воздушного зазора под серединой полюса меньше граничного значения _гр, то берем значение равным _гр: одновременно проверим условие ; и округляем до требуемой точности: м.

2.6 Расчет полюса и демпферной обмотки:

2.6.1 Ширина полюсного наконечника

2.6.2 Высота полюсного наконечника

так как мы выбираем шихтованные полюса

2.6.3 Ширина сердечника полюса

2.6.4 Высота сердечника полюса

2.6.5 Число стержней демпферной обмотки

округляем до

2.6.6 Сечение стержня демпферной обмотки

2.6.7 Диаметр стержня демпферной обмотки

округляем с точность до размеры демпферной обмотки корректируется по условию термической устойчивости:

;

113.0411>0.0544669.960.552; 1243.44>1215.02 условие выполняется;

Заключение

По данным технического задания был вручную рассчитан вариант синхронного двигателя, который был использован как исходные данные для расчета на ЭВМ. Расчет этих данных показал, что данный вариант двигателя отвечает не всем требованиям заказчика и требует оптимизации. Оптимизация проводилась на ЭВМ с использованием программы «OPTCD», что значительно ускорило и облегчило выполнение задания и позволило учесть особенности синхронного двигателя, которых не было при ручном расчете. В результате проведенной работы был получен предлагаемый вариант двигателя.

Библиографический список

Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. Параметрическая оптимизация явнополюсных синхронных двигателей на ЭВМ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994.

Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. Синтез электромагнитного ядра явнополюсной синхронной машины. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994.

Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. /Под ред. О.Д. Гольдберга: М: 1984.

Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. Конструктивное устройство вертикальных электродвигателей переменного тока: методические указания: УГТУ - УПИ, 2001. - 38 с.

Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П. Проектирование электрических машин. / Под ред. Копылова И.П. М: 2002. -757 с.

Иванов - Смоленский А.В. Электрические машины. М: 1980-928 с.

Размещено на Allbest.ru

...