Магнитная цепь машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы

1. Количество пар полюсов

p=60f/n1

p=6050/600=5

2. Предварительное значение индуктивного сопротивления рассеяния

x`* = 0,155 о. е. /1, 313/

3. Коэффициент kn

kn =

kn =

4. Предварительное значение КПД

=0,94 /1, 313/

2. Главные размеры

1. Расчетная мощность двигателя

Р'=knP2/cos

Р'=1,08315/0,940,9=402,13 кВА

магнитный цепь статор ротор

2. Высота оси вращения

h=450 мм.

/1, 314/

3. Допустимое расстояние от корпуса до опорной поверхности

h1=9 мм /1, 117/

4. Наружный диаметр корпуса

Dкорп=2(h-h1)

Dкорп=2(450-9)=882 мм

5. Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора

Dn1max=850 мм

6. Выбираем наружный диаметр сердечника статора

Dн1=850 мм

7. Внутренний диаметр сердечника статора

D1=69+0,73Dн1

D1=69+0,73850=690 мм

8. Действительный коэффициент полюсной дуги

=0,74-1,57Dн1

=0,74-1,57850=0,73

9. Расчетный коэффициент полюсной дуги

?=0,68

3. Сердечник статора

1. Марка стали, изолировка листов: 2312, лакировка

2. Толщина листов, 0,5мм

3. Коэффициент заполнения сердечника статора сталью

kc=0,98 /1,123/

4. Коэффициент формы поля возбуждения

kв=1,15 /1,319/

5. Обмоточный коэффициент

kоб =0,91 /1,318/

6. Расчетная длина сердечника статора

7. Принимается

=310 мм.

8 Отношение конструктивной длины к внутреннему диаметру сердечника статора

=l1/D1

=310/690=0,45

9. Проверка условия <max

max=1,02> /1,319/

10. Количество пазов на полюс и фазу

q1=3

11. Количество пазов сердечника статора

z1=2pm1q1

z1=2533=90

12. Проверка

z1/(gm1)=90/33=10 -целое число

4. Сердечник ротора

1. Марка стали: Ст3

2. Толщина листов 1,5 мм

3. Изолировка листов: без изоляции

4. Коэффициент заполнения стали

kc=0,98 /1,322/

5. Длина сердечника ротора

l2=l1+10

l2=310+10=320 мм

5. Сердечник полюса и полюсного наконечника

1. Марка стали: Ст.3

2. Толщина листов 1,5мм

3. Изолировка листов: без изоляции

4. Коэффициент заполнения стали

kc=0,98 /1,322/

5. Длина шихтованного сердечника полюса

lп=l1+10

lп=310+10=320 мм

6. Магнитная индукция в основании сердечника полюса

B'n=1,45 Тл

7. Предварительное значение магнитного потока

Ф`= B`D1l1/p

Ф`= 0,82690320/5=0,036 Вб

8. Ширина дуги полюсного наконечника

bнn=

bнn=0,73217=158,4 мм

9. Радиус очертания полюсного наконечника

Rнп=

Rнп= мм

10. Ширина полюсного наконечника, определяемая хордой

11. Высота полюсного наконечника у его края:

h`нп=16 мм.

12. Высота полюсного наконечника по оси полюса:

hнп= h`нп+Rнп-

hнп мм.

13. Поправочный коэффициент

k=1,25hнп+30

k=1,2526,3+25=57,9

14. Предварительное значение коэффициента магнитного рассеяния полюсов

у`=1+k35/І

у`=1+57,9352,3/217=1,1 о.е.

15. Ширина сердечника полюса

bп= у `Ф`

bп мм

16. Высота выступа у основания полюсного сердечника

17. Предварительно внутренний диаметр сердечника ротора

D`2=kв /1,324/

D`2 мм

18. Высота спинки ротора

hc2=0,5D1--h`n-hнп -0,5D2`

hc2=0,5690-2,3-145,6-26,3-0,5183=79,3 мм

19. Расчетная высота спинки ротора с учетом прохождения части магнитного потока по валу

h`c2= hc2+0,5D`2

h`c2=79,3+0,5183=170,8 мм

20. Магнитная индукция в спинке ротора

Bc2=Ф`/(2 h`c2l1kc)

Bc2=0,036/(2170,83100,98)=0,347 Тл

6. Обмотка статора. Параметры, общие для обмоток

Принимаем двухслойную петлевую обмотку с жесткими секциями из провода марки ПЭТП-155,укладываемую в прямоугольные открытые пазы. /1, 119/

6.1 Коэффициент распределения

kp1=0,5/(q1·sin(/2))

kp1=0,5/(3·sin(60/(3·2)))=0,96

6.2 Укорочение шага

1=0,8 /1, 129/

6.3 Диаметральный шаг обмотки по пазам

Y'п1=1z1/2p

Y'п1=0,890/10=7,2

6.4 Принимаем Yп1=8

6.5 Укорочение шага обмотки статора по пазам

1=2рYп1/z1

1=258/90=0,89

6.6 Коэффициент укорочения

ky1=sin(190)

ky1=sin(0,8990)=0,98

6.7 Обмоточный коэффициент

kоб1= kр1 kу1

kоб1= 0,960,98=0,94

6.8 Предварительное число витков в обмотке фазы

'1=kнU/(222 kоб1(f1/50)Ф')

'1 =1,086000/(2220,94(50/50)0,036)=498

6.9 Количество параллельных ветвей обмотки статора

а1=1 /1, 129/

6.10 Предварительное количество эффективных проводников в пазу

N'n1='1 a1/( pq1)

N'n1=4981/(53)=33

6.11 Принимается Nn1=34

6.12 Число витков в обмотке фазы

1=Nn1pq1/a1

1=3453/1=510

6.13 Количество эффективных проводников в пазу дополнительной обмотки.

Nд=1 /1, 329/

6.14 Количество элементарных проводников в одном эффективном

c'д=2

6.15 Количество параллельных ветвей фазы дополнительной обмотки.

ад=5

6.16 Количество витков дополнительной обмотки статора

д=Nдpq1/ад

д=153/5=3

Принимается д=3

6.17 Уточненное значение магнитного потока

Ф=Ф' 1'/1

Ф=0,036498/510=0,035 Вб

6.18 Уточненное значение индукции в воздушном зазоре

В= В'1'/1

В= 0,82498/510=0,8 Тл

6.19 Предварительное значение номинального фазного тока

I1'=P21000/()

I1'=3151000/(60000,940,9)=35,8 A

6.20 Уточненная линейная нагрузка статора

A1=10 Nn1z1 I1/(D1a1)

A1=10349035,8/(3,146901)=505,6 А/см

6.21 Индукция в спинке статора

В'c1=1,5 Тл /1, 130/

7. Обмотка статора с прямоугольными открытыми пазами

7.1 Максимальное значение магнитной индукции в наиболее узком месте зубца

В'31max=0,95·1,9 =1,8 Тл / 1, 134/

7.2 Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора

t1=D1/z1

t1=3,14690/90=24 мм

7.3 Ширина зубца в наиболее узком месте

b31min=t1B /( kc В'31max)

b31min=240,8/(0,951,8)=10,6 мм

7.4 Предварительная ширина полуоткрытого паза в штампе

bп1=t1- b31min

bп1=24-10,6=13,4 мм

7.5 Высота спинки статора

hc1=Ф

hc1=0,035/(20,983101,5)=38,4 мм

7.6 Высота паза

hп1=/(Dн1-D1)/2/-hc1

hп1=(850-690)/2-38,4=41,6 мм

7.8 Общая толщина изоляции по высоте и ширине паза

hи1=12,4 мм

2bи1=4,1 мм /1, 406/

7.9 Высота шлица hш1=1 мм /1, 135/

7.10 Высота клина hk=3 мм

7.11 Уточненная ширина зубца в наиболее узкой части

Принимаем bз1min=10 мм

7.12 Уточненная ширина открытого паза

bп1=t1.min- bз1min

bп1=24-10=14 мм

7.13 Припуски на сборку сердечника по высоте и ширине.

hс=0,35 мм

bc=0,35 мм /1, 135/

7.14 Количество эффективных проводников по ширине паза

Nш=2 /1, 135/

7.15 Допустимая ширина эффективного проводника.

bэф=( bп1-2bи1- bc)/ Nш

bэф=(14-4,1-0,35)/2=4,78 мм

7.16 Количество эффективных проводников по высоте паза

Nв=Nп1/Nш

Nв=34/2=17

7.17 Допустимая высота эффективного проводника

aэф=(со hп1- hи1- hk- hш1- hс)/ Nв

aэф=(0,9541,6-12,4-3-1-0,35)/17=1,34 мм

7.18 Площадь эффективного проводника

Sэф=аэф bэф

Sэф=1,344,78=6,4 ммІ

7.19 Количество элементарных проводников c=2

7.20 Меньший и больший размеры элементарного провода

a=(aэф/ca)-и

b=(bэф/cв)-и

a=(1,34/1)-0,22=1,12 мм

b=(4,78/1)-0,3=4,48 мм

7.21Принимаем проволоку прямоугольного сечения:

a=1,12 мм

b=4,5 мм

S=4,825 ммІ. /1, 386/

7.22 Принимаем:

сов=1 сош=2

сдв=2 сдш=2

7.23 Размер по ширине паза в штампе

bп1=Nшcв(b+и)+2bи1+bc

bп1=21(4,5+0,3)+4,1+0,35=14 мм

7.23 Ширина зубца в наиболее узкой части

b31min=t1- bп1

b31min=24-14=10 мм

Уточненная магнитная индукция в наиболее узкой части зубца

Bз1max=t1B/(b31minkc)

Bз1max=240,8/(100,95)=2 Тл

Размеры основной и дополнительной обмоток статора по высоте паза

hпо=Nвосов(а+и)+hио

hпд=Nвдсдв(а+и)+hид

hпо=171(1,12+0,3)+12,4=36,54 мм

hпд=12(1,12+0,3)+1,8=4,64 мм

Уточненная высота паза в штампе

hп1= hпо+ hпд+ hk+hш1+hс

hп1=36,54+4,64+3+1,0+0,35=45,53 мм

Среднее зубцовое деление статора

tср1=(D1+hп1)/z

tср1=3,14(690+45,53)/90=25,7 мм

7.28 Средняя ширина катушки обмотки статора

bср1=tср1yп1

bср1=25,78=206 мм

7.29 Средняя длина одной лобовой части обмотки

lл1=1,3bср1+hп1+50

lл1=1,3206+45,53+50=363 мм

7.30 Средняя длина витка обмотки

lср1=2(l1+lл1)

lср1=2(310+363)=1346 мм

7.31 Длина вылета лобовой части обмотки

lв1=0,4bср1+hп1/2+25

lв1=0,4206+45,53/2+25=130 мм

7.32 Принимается:

lсрд=lср1=1346 мм

7.33 Плотность тока в обмотке статора

J1=I1/(cSa1)

J1= 35,8/(24,825 1)=3,7 А/ммІ

7.34 Удельная тепловая нагрузка статора

А1J1=505,63,7=1871

А1J1доп=2000>А1J1=1871 /1, 331/

8. Демпферная (пусковая) обмотка

8.1 Суммарная площадь поперечного сечения стержней

S2?=0,015·ф·A1/J1

S2?=0,015·217·505,6/3,7=445 мм2

8.2 Зубцовое деление полюсного наконечника

t2ґ=24 мм

8.3 Количество стержней на один полюс

N2?=1+(bнп-20)/t2?

N2?=1+(158,4-20)/24=7

8.4 Предварительный диаметр стержня

Принимается

dc=9 мм

8.5 Сечение стержня

S=63,6 мм2

8.6 Проверка условия механической прочности кромок полюсного наконечника

h?нп/dc?1,7

26,3/9=2,92?1,7

8.7 Минимальная ширина крайнего зубца полюсного наконечника принимается

bз2min=8 мм

8.8 Зубцовое деление полюсного наконечника

t2=(bнп-dc-2bз2min)/(N2-1)

t2=(158,4-9-2·8)/(9-1)=16,7 мм

8.9 Диаметр круглой части паза полюсного наконечника

dn2=dc+0.1

dn2=9+0.1=9, 1 мм

8.10 Размеры шлица паза

bш2 Чhш2

3Ч2 мм

8.11 Предварительная длина стержня

l?ст=l1+0,2·ф

l?ст=310+0,2·217=353,4 мм

8.12 Площадь поперечного сечения короткозамыкающего сегмента

S?c=lc·hc?0,5·S2?

S?c=0,5·445=223 мм2

8.13 Высота сегмента

hc?2·dc

hc=2·9=18 мм

8.14 Толщина сегмента

lc?0,7·dc

lc=0,7·9=6,3 мм

8.15 Размеры сегмента

hcЧlc

18Ч6,3

8.16 Сечение сегмента

Sc=113,4 мм2

9. Расчет магнитной цепи

При Ф*=1,0 Воздушный зазор

9.1 Расчетная площадь поперечного сечения воздушного зазора

S=б'(l'1+2)

S=0,68217(310+22,3)=46422 мм2

9.2 Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре

В=Ф

ВТл

9.3 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивлении воздушного зазора

k1=1+bп1/(t1-bп1+5t1/bп1)

k1=1+14/(24-14+52,324/14)=1,47

9.4 То же, с учетом ротора

kд2=1+bш2/(t2-bш2+5·д·t2/bш2)

kд2=1+3/(16,7-3+5·2,3·16,7/3)=1,03

9.5 Общий коэффициент воздушного зазора

k= k1·kд2

k= 1,47·1,03=1,51

9.6 МДС для воздушного зазора

F=0,8kB103

F=0,82,31,510,75·10і=2084 А

10. Зубцы статора

10.1 Зубцовое деление на ? высоты зубца

t1(?)=р·(D1+?·hп1)/z1

t1(?)=3,14·(690+?·45,53)/90=25,1 мм

10.2 Ширина зубца

bз1(?)=t1(?)-bп1

bз1(?)=25,1-14=11,1 мм

10.3 Расчетная площадь поперечного сечения зубцов статора

Sзl(?)=z1'l'1b31(?)kc/(2p)

Sзl(?) = 900,6831011,10,98/10=20637 мм2

10.4 Магнитная индукция в зубце статора на расстоянии ? его высоты от окружности, соответствующей диаметру D1

В31=Ф

В31 Тл.

10.5 Напряженность магнитного поля

Н31=19 А/см /1, 392/

10.6 Средняя длина пути магнитного потока

L31=hп1=45,53 мм

10.7 МДС для зубцов

F31=0,1H31L31

F31=0,11945,53=86,5 A

11. Спинка статора

11.1 Расчетная площадь поперечного сечения спинки статора

Sc1=hc1l1kс

Sc1=38,43100,98=11666 мм2

11.2 Магнитная индукция

Bc1=Ф

Bc1Тл

11.3 Напряженность магнитного поля (А/см)

Hc1=5,2 А/см /1, 393/

11.4 Средняя длина пути магнитного потока

Lc1=(Dн1-hс1)/4p

Lc1=3,14(850-38,4)/45=127,4 мм

11.5 МДС для спинки статора

Fс1=0,1Hс1Lс1

Fс1=0,15,2127,4=66,25 A

12. Зубцы полюсного наконечника

12.1 Магнитная индукция в зубцах полюсного наконечника

Bз2=t2·Bд/(kс·(t2-0,94·dп2))

Bз2=16,7·0,8/(0,98·(16,7-0,94·9,1))=1,67 Тл

12.2 Напряженность магнитного поля

Hз2=51,5 А/см /1, 397/

12.3 Средняя длина пути магнитного потока в зубцах полюсного наконечника

Lз2=hш2+dп2

Lз2=2+9,1=11,1 мм

12.4 МДС для зубцов полюсного наконечника

Fз2=0,1·Hз2·Lз2

Fз2=0,1·51,5·11,1=57,17 А

13. Полюса

13.1 Величина выступа полюсного наконечника

b''n=0,5(b'нп-bn)

b''n=0,5(157-87)=35 мм.

13.2 Высота полюсного наконечника

hн=(2·hнп+h'нп)/3

hн=(2·26,3+16)/3=22,9 мм

13.3 Расстояние между боковыми поверхностями смежных полюсных наконечников

aнп?/р·(D1-2·д??-h?нп)/(2·р)/-b?нп

aнп?/3,14·(690-2·3,07-16)/(2·5)/-157=52,7 мм

13.4 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по внутренним поверхностям полюсных наконечников

лнп=140·(hн/анп-0,25)+55·(b??п/анп+0,2)-40·(b??п/анп-0,5)2

лнп=140·(22,9/52,7-0,25)+55·(35/52,7+0,2)-40·(35/52,70,5)2=72,28

13.5 Длина пути магнитного потока в полюсе

Lп=h?п+0,5·hнп-Lз2

Lп=145,6+0,5·26,3-11,1=147,65 мм

13.6 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния: по сердечникам полюсов

пс=55h?п/(ф-bn-(h?n+2hнп+2·)/(2·p))

пс=55145,6/(217-87-(145,6+226,3+22,3)3,14/(25))=120,75

13.7 То же, по торцам полюсов

пв=37bп/ln

пв=3787/320=10,1

13.8 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния полюсов.

п=нп+пс+пв

п=72,28+120,75+10,1=203,13

13.9 МДС для статора и воздушного зазора

F3c= F + F31 + Fc1

F3c=2084+86,5+66,25=2236,75 А

13.4 Магнитный поток рассеяния полюсов

Фу =4пlнп F3c10-11

Фу =4203,133202236,7510-11=5,82·10-3 Вб

13.5 Коэффициент рассеяния магнитного потока

у =1+Фу/Ф

у =1+5,8210-3/3510-3=1,17

13.6 Расчетная площадь поперечного сечения сердечника полюса

Sn=kclnbn

Sn =0,9832087=27283,2 мм2

13.7 Магнитный поток в сердечнике полюса

Фп=Ф+Фу

Фп =(35+5,82)10-3=40,82•10-3 Вб

13.8 Магнитная индукция в сердечнике полюса

Вп=Фп/Sп10-6

Вп =40,82·10-3/27283,2·10-6=1,5 Тл

13.9 Напряженность магнитного поля в сердечнике полюса

Нп=28,9 А/см /1, 397/

13.10 Средняя длина пути магнитного потока

Ln=h'n+0,5· hн.п-Lз2= 145,6+0,5·26,3-11,1=147,65 мм

13.11 МДС для полюса

Fn=0,1HnLn

Fn=0,128,9147,65=426,7 A

14. Спинка ротора

14.1Расчетная площадь поперечного сечения спинки ротора

Sc2=h?c2l2kc

Sc2=170,83200,98=53563 мм2

14.2 Среднее значение индукции в спинке ротора

Bc2=уФ106/(2· Sc2)

Bc2=1,1·35·10-3·106/(2·53563)=0,36 Тл.

14.3 Напряженность магнитного поля в спинке ротора

Нс2=2,88 А/см /1, 397/

14.4 Средняя длина пути магнитного потока в спинке ротора

Lc2=/р(D2+2hc2)/(4·p)/ +0,5h?c2

Lc2=/3,14(183+279,3)/(45)/+0,5170,8=139 мм

14.5 МДС для спинки ротора

Fс2=0,1Hс2Lс2

Fс2=0,12,88139=40 A

15. Воздушный зазор в стыке полюса

15.1 Зазор в стыке

п2=2lп·10-4+0,1

п2=232010-4+0,1=0,164 мм

15.2 МДС для зазора в стыке между сердечником полюса и ротором

Fп2=0,8п2Вп103

Fп2=0,80,1641,5103=196,8 А

15.3 МДС для зазора в стыке между сердечниками полюса и ротора

Fпс= Fп+ Fс2+ Fп2+Fз2

Fпс =426,7+40+196,8+57,17=720,67 А

16. Общие параметры магнитной цепи

16.1 Суммарная МДС магнитной цепи (А)

F= F3с+Fпс

F= 2236,75+720,67=2957,42 А

16.2 Коэффициент насыщения магнитной цепи

kнас= F/( F+ Fп2)

kнас =2957,42/(2084+196,8)=1,3

17. Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима

17.1 Активное сопротивление обмотки фазы при 20єс

r1=1lср1/(pм20a1cS10і)

r1 =5101346/(57124,82510і)=1,25 Ом

17.2 То же, в о.е.

r1= r1I1/U1

r1=1,2535,8·/6000=0,013 о.е.

17.3 Проверка правильности определения r1 в о.е.

r1=D1(A1J1)lср1/(114104m1U1I1)

r1=3,1469018711346/(1141043600035,8)=0,013

17.4 Активное сопротивление добавочной обмотки

rд=дlср1/(pм20aдcS10і)

rд=31346/(57524,82510і)=0,0015 Ом

17.5 Размеры паза

hk1=3,5 мм. h2=2,55 мм. hп1=45,53 мм.

hш1=1 мм. bп1=14 мм. h3=5 мм

h1=38,48 мм.

17.6 Коэффициент, учитывающий укорочение шага

k1=0,4+0,61

k1=0,4+0,60,8=0,88

k1=0,2+0,81

k1=0,2+0,80,8=0,84

17.7 Коэффициент проводимости рассеяния

п1= h3/(4bп1)+(h1-h3)·kв1/3·bп1+/(hк1+h2+hш1)/bп1/·k?в1

п1=5/(414)+(38,48-5)0,88/3·14+/(3,5+2,55+1)/14/0,84=1,214

17.8 Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния

д1=0,03Cд/(kq1)

Cд=0,85

д1=0,032170,680,85/(2,31,513)=0,361

17.9 Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки

л1=0,34q1(lл1-0,641)/l1

л1=0,343(363-0,640,8217)/310=0,83

17.10 Коэффициент зубцовой зоны статора

kв=bп1/(k)

kв=14/(2,31,51)=4,03

17.11 Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на магнитную проводимость рассеяния между коронками зубцов

kk=0,015

17.12 Коэффициент проводимости рассеяния между коронками зубцов

к=0,04+kk+0,07

к=0,04+0,015+0,07=0,114

17.13 Суммарный коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния обмотки статора

1=п1+д1+л1+к

1=1,214+0,361+0,83+0,114=2,519

17.14 Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора

x=1,58f1l11І1/(pq1108)

x=1,5850310510І2,519/(53108)=10,7 Ом

17.15 То же, в о.е

x=xI1/U1

x=10,735,8/6000=0,11 о.е.

17.16 Проверка x в о.е

x=0,39(D1A1)Іl1110/(m1U1I1z1)

x=0,39(690505,6)І3102,51910-7/(3600035,890)=0,11

18. Расчет магнитной цепи при нагрузке

18.1 По данным таблиц 1. и 2. строим частичные характеристики намагничивания в о.е. Ф=f(F3c);

Фп=f(Fпс); Ф=f(F3c).

18.2 Строим векторную диаграмму Блонделя (о. е.) по следующим

исходным данным:

U1=1; I1=1

cos=0,9; =25,84

x*=0,11

18.3 ЭДС, индуцированная магнитным полем воздушного зазора

E=1,03 o.e.

18.4 МДС для воздушного зазора

F=0,72 о. е.

18.5 МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора

F3с=0,77 о.е.

18.6 Предварительный коэффициент насыщения магнитной цепи статора

k?нас=0,77/0,72=1,07

18.7 Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи

d=0,986 o.e. /1, 352/

q=0,874 o.e. /1, 352/

kqd=0,002 o.e. /1, 352/

18.8 Коэффициенты реакции якоря

kad=0,86 /1, 352/

kaq=0,4

18.9 Коэффициент формы поля реакции якоря

kфа=1 /1, 353/

18.10 Амплитуда МДС обмотки статора

Fa=0,45m1w1kоб1I1kфа/р

Fa =0,4535100,9435,81/5=4634 A

18.11 То же, в относительных единицах

Fa*= Fa/F

Fa*=4634/2957,42=1,57 о.е.

18.12 Поперечная составляющая МДС реакции якоря, с учетом насыщения, отнесенная к обмотке возбуждения (о. е.)

Faq*/сos= qkaqFa*

Faq*/сos=0,8740,41,557=0,544 о.е.

18.13 ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС Faq*/сos

E'aq*/сos=0,78

18.14 Направление вектора ЭДС Eдd определяемое построением вектора

E'aq*/сos :

=50

сos=0,643

sin=0,766

18.15 Продольная МДС реакции якоря с учетом влияния поперечного поля

F?ad*=dkadFa*sin +kqdFa*cos/

F?ad*= 0,9860,861,570,766+0,0021,570,643217/2,3=1,21 о.е.

18.16 Продольная составляющая ЭДС, наводимая в обмотке статора результирующим потоком по продольной оси Фдd

Ed=Фd=1 о. е.

18.17 МДС по продольной оси, необходимая для создания ЭДС Ed

Fd*=0,75 о.е.

18.18 Результирующая МДС по продольной оси

Fa*=Fd*+F?ad*

Fa*=0,75+1,21=1,96 о.е.

18.19 Магнитный поток рассеяния при действии МДС Fa*

Фу*=0,26 о. е.

18.20 Результирующий магнитный поток

Фп*=Фd+Фу*

Фп*=1+0,26=1,26 о.е.

18.21 МДС, необходимая для создания магнитного потока Фп

Fnc=0,38 о. е.

18.22 МДС обмотки возбуждения при нагрузке

Fпн*=Fa* +Fnc*

Fпн*=1,96+0,38=2,34 о.е.

18.23 МДС обмотки возбуждения при нагрузке

Fпн=FFпн*

Fпн=2957,422,34=6920 A

19. Обмотка возбуждения

19.1 Напряжение дополнительной обмотки статора

Uд=U1д/1

Uд =60003/510=35,29 В

19.2 Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения

l?cp.п=2,5(lп+bп)

l?cp.п =2,5(320+87)=1018 мм

19.3 Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки возбуждения

S?=1,15mт2pFпнl?cp.п/(57(Uд-2)103)

S?=1,151,382569201018/(57(35,29-2)103)=58,92 мм2

19.4 Предварительная плотность тока в обмотке возбуждения

J?п=5 А/мм2 /1, 358/

19.5 Предварительное количество витков одной полюсной катушки

?п=1,15Fпн/J?пS?

?п=1,156920/558,92=27 витка

19.6 Расстояние между катушками смежных полюсов

ак=lп·ф/(h?п·103)+адоп

ак=320·217/(105,6·103)+13=14 мм.

19.7 Принимается неизолированный ленточный медный провод. Изоляция между витками - асбестовая бумага толщиной 0,3 мм, катушка однослойная

19.8 Размеры проводника обмотки по ширине

19.9 Размеры проводника обмотки по толщине

19.10 Сечение проводника

а x b = 2,44 х 25

S= 59,7 мм2 /1, 387/

19.11 Минимально допустимый радиус закругления проводника

19.12 Фактический средний радиус закругления проводника навиваемого на ребро

19.13 Размер полюсной катушки по ширине

bк.п.=28 мм

19.14 Раскладка витков по высоте катушки

Nв=27

19.15 Размер полюсной катушки по высоте

hкп=1,03·/ Nвa+( Nв -3)hи +hи'/

hкп =1,03·/ 272,44+( 27 -3)0,3 +2/ =77 мм

19.16 Средняя длина витка катушки

lср.п.=2(lп-2·b?кр)+2··(r1+bкп)

lср.п.=2(320-2·13)+2·3,14·(47+28)=1059 мм

19.17 Ток возбуждения при номинальной нагрузке

Iпн=Fпн/п

Iпн =6920/27=256,3 А

19.18 Количество параллельных ветвей в обмотке возбуждения

ап=1

19.19 Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения

Jпн=Iпн/(апS)

Jпн =256,3/(159,7)=4,29 А/мм2

19.20 Общая длина всех витков обмотки возбуждения

Lп=2pпlcpп10-3

Lп =2•527105910-3=285,9 м

19.21 Масса меди обмотки возбуждения

Mмп=м8,9LпS10-3

Mмп =8,9285,959,710-3=151,9 кг

19.22 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20°С

rп=Ln/m20anS

rп=285,9/5759,7=0,084 Ом

19.23 Максимальный ток возбуждения

Iпmax=Uп/(rпmт)

Iпmax=(35,29-2)/(0,0841,38)=304,43 А

19.24 Коэффициент запаса возбуждения

Iпmax/Iпн=304,43/256,3=1,2

19.25 Номинальная мощность возбуждения

Pп=UпIпmax

Pп =(35,29-2)304,43=10135 Вт

20. Параметры обмоток и постоянные времени. Сопротивление обмоток статора при установившемся режиме

20.1 Коэффициент продольной реакции якоря

kad=0,86 /1, 351/

20.1 Коэффициент насыщения при Е=0,5

kнас(0,5)=F(0,5) /(F+Fп2)

kнас(0,5) =1290,36/(1042+98,4)=1,13

20.2 МДС для воздушного зазора при Е=1,0 F(1)=2084 А

20.3 Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря

xad*=kadFa/(kнас(0,5)F(1))

xad*=0,864634/(1,132084)=1,69 о. е.

20.4 Коэффициент поперечной реакции якоря

kaq=0,4 /1, 351/

20.5 Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря

хaq*=0,5kaq(1+k)Fa/(kнас(0,5)F1)

хaq*=0,50,4(1+1,51)4634/(1,132084)=0,988 о. е.

20.6 Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси

xd*=xad*+xу*

xd*=1,69+0,11=1,8 о.е.

20.7 Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси

xq*=xaq*+xу*

xq*=0,988+0,11=1,1 о. е.

21. Сопротивления обмотки возбуждения

21.1 Активное сопротивление обмотки возбуждения, приведенное к обмотке статора, при рабочей температуре, соответствующей принятому классу нагревостойкости изоляции

rn*= о. е.

rn* =

21.2 Коэффициент магнитной проводимости потоков рассеяния обмотки возбуждения

n=нn+0,65nс+0,38nв

n=72,28+0,65120,75+0,3810,1=154,6

21.3 Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения

21.4 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения

xпу=xп*-xad*

xпу=2,1-1,69=0,41

Сопротивления пусковой обмотки

21.5 Относительное зубцовое деление

t2*=р·t2/ф

t2*=3,14·16,7/217=0,242 о.е.

21.6 Коэффициент распределения обмотки

kр2=sin(N2·t2*)//N2·sin(t2*)/

kр2=sin(7·0,242)//7·sin(0,242)/=0,592

21.7 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по зубцам полюсного наконечника

лдз?t2/(gд·д)

лдз?16,7/(16,5·2,3)=0,44

21.8 Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния полюсов

лдп=/0,785-bш2/(2·d2)/+hш2/bш2

лдп=/0,785-3/(2·9)/+2/3=1,285

21.9 Коэффициенты Cd и Cq

Cd=1,2 ; Cq=1,9 /1, 363/

21.100 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по продольной оси

лд.л.d?0,019·ф·Cd/N2

лд.л.d?0,019·217·1,2/7=0,71

21.11 То же , по поперечной оси

лд.л.q?0,019·ф·Cq/N2

лд.л.q?0,019·217·1,9/7=1,12

21.12 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по продольной оси

лдd=lнп·(лдп+лдз)/(10·N2)+лд.л.d

лдd=320·(1,285+0,44)/(10·7)+0,71=8,96

21.13 То же , по поперечной оси

лдq=lнп·(лдп+лдз)/(10·N2)+лд.л.q

лдq=320·(1,285+0,44)/(10·7)+1,12=9

21.14 Индуктивное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси

xд.d*=3,9·Fa·лд.d//Ф·108·(1-kр2)/

xд.d*=3,9·4634·8,96//35·10-3·108·(1-0,592)/=0,113

21.15 То же , по поперечной оси

xд.q*=3,9·Fa·лд.q//Ф·108·(1+kр2)/

xд.q*=3,9·4634·9//35·10-3·108·(1+0,592)/=0,029

21.16 Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по продольной оси

rc.d*=1,57·с2(t)·l?ст·kad·kд·д·xad*//(1-kp2)·N2·S·ln·м0·kв·ф·f1/

rc.d*=1,57·0,0242·353,4·0,86·1,51·2,3·1,69/

/[(1-0,592)·7·59,7·320·4·3,14·10-7·1,01·217·50]=0,09 о.е.

21.17 То же, по поперечной оси

rcq*=0,75·rc.d*

rcq*=0,75·0,09=0,0675 о.е.

21.8 Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по продольной оси

rkd*=0,34·сk(t)·N2·t2·kad·kд·д·xad*//(1-kp2)·Sc·ln·м0·kв·ф·f1/

rkd*=0,34·0,0242·7·16,7·0,86·1,51·2,3·1,69/

/[(1-0,592)·223·320·4·3,14·10-7·1,01·217·50]=0,012 о.е.

21.9 То же , по поперечной оси

rkq*=1,5·rkd*

rkq*=1,5·0,012=0,018 о.е

21.20 Активное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси

rд.d*=rc.d*+rk.d*

rд.d*=0,09+0,012=0,102 о.е.

21.11 То же , по поперечной оси

rд.q*=rc.q*+rk.q*

rд.q*=0,0675+0,018=0,0855 о.е.

22. Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора

22.1 Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси

x`d*=xу*+(xad*xпу*)/(xad*+xпу*)

x`d*=0,11+(1,690,41)/(1,69+0,41)=0,44 о. е.

22.2 То же, по поперечной оси

x`q*= xq*=1,1

22.3 Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси

x``d*=xу*+xд.d*·( x`d*- xу*)/( xд.d*+ x`d*- xу*)

x``d*=0,11+0,113·(0,44-0,11)/(0,113+0,44-0,11)=0,194 о.е.

22.4 То же по поперечной оси.

x``q*=xу*+xaq*·xд.q*/( xaq*+xд.q*)

x``q*=0,11+0,988·0,029/(0,988+0,029)=0,138 о.е.

23. Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности

23.1 Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление (близкое к к.з.)

x2*=

x2*=о. е.

23.2 То же, при большом внешнем индуктивном сопротивлении

х2*=0,5(x``d*+x``q*)

х2*=0,5(0,194+0,138)=0,166 о. е.

23.3 Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности

23.4 Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности при рабочей температуре

r0*=r1*(20є)mт

r0*=0,0131,38=0,018 о.е.

24. Постоянные времени обмоток

24.1 Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной

Td0=xп*/(1rп*)

Td0=2,1/(2503,140,0064)=1,045 с

24.2 То же при замкнутой обмотке статора

Td'= Td0·x`d*/xd*

Td'=1,045·0,44/1,8=0,255 c

24.3 Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси

Тд.d0=(xad*+xд.d*)/(щ1·rд.d*)

Тд.d0=(1,69+0,113)/(2·3,14·50·0,102)=0,056 с

24.4 То же , по поперечной оси

Тд.q0=(xaq*+xд.q*)/(щ1·rд.q*)

Тд.q0=(0,988+0,029)/(2·3,14·50·0,0855)=0,038 с.

24.5. Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке статора и замкнутой обмотке возбуждения

T??d0=/xad*·xпу+xд.d*·( xad*+xпу)/ / /щ1·rд.d*·(xad*+xпу)/

T??d0=[1,69·0,41+0,113·(1,69+0,41)] / /2·3,14·50·0,102·(1,69+0,41)/=0,014 с

24.6 То же, при короткозамкнутых обмотках возбуждения и статора

T??d= T??d0·x``d*/ x`d*

T??d=0,014·0,194/0,44=0,0062 с

24.7 Демпферная обмотка по поперечной оси при короткозамкнутой обмотке статора

T??q= Tд.q0·x``q*/ xq*

T??q=0,038·0,138/1,1=0,0048 с.

24.8 Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора

Та=x2*/(1r1*)

Та =0,166/(2503,140,013)=0,04 c

25. Потери и КПД

25.1 Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца

t1max=р·(D1+2·hп)/z1

t1max=3,14·(690+2·41,6)/90=26,98 мм

25.2 Ширина зубца в наиболее широкой части

bз1max=t1max-bп1

bз1max=26,98-14=12,98 мм

25.3 Ширина зубца в средней части

bз1cp=(bз1min+bз1max)/2

bз1cp=(10,6+12,98)/2=11,8 мм

25.4 Расчетная масса стали зубцов статора

mз1=7,8z1bз1срhn1l1kc10-6

mз1 =7,89011,841,63100,9810-6=104,7 кг

25.6 Магнитные потери в зубцах статора

Pз1=3Bз1mз1

Pз1 =31,7104,7=907,75 Вт

25.7 Масса стали спинки статора

mc1=7,8(Dн1-hc1)hc1l1kc10-6

mc1= 7,83,14(850-38,4)38,43100,9810-6 =231,9 кг

25.8 Магнитные потери в спинке статора

Pc1=3Bс1mс1

Pc1=31,5·231,9=1565,3 Вт

25.9 Амплитуда колебаний индукции

Во=оkB

Во=0,351,510,75 =0,4 Тл

25.10 Среднее значение удельных поверхностных потерь отнесенных к 1м2 поверхности полюсного наконечника

25.11 Поверхностные потери машины

Рпoв=2pбlnpповkп10-6

Рпoв=252170,6832016,190,610-6= 4,58 Вт /1, 369/

25.12 Суммарные магнитные потери

Pc=Pc1+Pз1+Pпов

Pc=1565,3+907,75+4,58=2477,63 Вт

25.13 Потери в обмотке статора

Pм1=m1I1·r1mт+m1(I`пн/)rдmт

Pм1=335,8·1,251,38+3(256,3/)·0,00151,38=6768,46 Вт

25.14 Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора

Рп=Iпнrпmт+2Iпн

Рп=256,3·0,0841,38+2256,3=8127,3 Вт

25.15 Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора

Pдоб=0,005Рн/з?

Pдоб =0,005315·103/0,94=1675,5 Вт

25.16 Потери на трение в подшипниках и вентиляцию

25.17 Потери на трение щеток о контактные кольца

Pтщ=2,6IпнD1n1

Pтщ =2,6256,3690600=275,9 Вт

25.18 Механические потери

Pмх= P`мх+ Pтщ

Pмх =946,1+275,9=1222 Вт

25.19 Суммарные потери

P= Pс+ Pм1+ Pдоб+ Pп+ Pмех

P= 2477,63+6768,46+1675,5+8127,3+1222=20270,9 Вт

25.20 КПД при номинальной нагрузке

26. Характеристики машины

26.1 Отношение короткого замыкания

ОКЗ=Е'0*/xd*

ОКЗ =1,05/1,8=0,58 о.е.

26.2 Кратность установившегося тока к.з.

Iк/I1н=ОКЗIпн*

Iк/I1н =0,582,34=1,36

26.3 Ударный ток к.з.

Iуд*=1,89/xd``

Iуд*=1,89/0,194=9,74

26.4 ЭДС

Е?и0*= Е?0* Iпн*

Е?и0*=1,05·2,34=2,457 о.е.

26.5 =(xd*-xq*)/( Е?и0*xq*)

=(1,8-1,1)/(2,4571,1)=0,26

26.6 Статическая перегружаемость машины

S =( Е?и0*kp)/(xd*cosн)

S =( 2,4571,03)/(1,80,9)=1,56 /1, 373/

27. Угловые характеристики

27.1 Значение

Е?0*=2,457

27.2 Уравнение угловой характеристики



28. Пусковые характеристики при s=1

28.1 Приведенное сопротивление обмотки возбуждения

r?пс=rп*·(1+kr)/s

r?пс=0,0064·(1+14)/1=0,096 о.е.

28.2 Приведенное сопротивление демпферной обмотки по продольной оси

rдdc=rдd/s

rдdc=0,102/1=0,102 о.е.

28.3 То же , по поперечной оси

rдqc= rдq/s

rдqc=0,0855/1=0,0855 о.е.

28.4 Проводимость обмотки статора по продольной оси

Yad=-j(1/xad)=-jbad

Yad=-j(1/1,69)=-j 0,592 о.е.

28.5 Приведенная проводимость обмотки возбуждения

Yпс=(r?пс-jxпу)/(r?пс2 +xпу2)=gпс-jbпс

Yпс=(0,096-j 0,41)/(0,0962+0,412 )=0,541-j 2,31 о.е.

28.6 Приведенная проводимость пусковой обмотки по продольной оси

Yдdc=(rдdc-jxдd)/(rдdc2 +xдd2)=gдdс-jbдdc

Yдdc=(0,102-j0,113)/(0,1022+0,1132)=4,4- j 4,87 о.е.

28.7 Полная приведенная проводимость по продольной оси

Y?dc=Yad+Yпс+Yдdc=gdc-jbdc

Y?dc=-j0,592+0,541-j2,31+4,4-j4,87=4,941-j 7,772 о.е.

28.8 Полное приведенное сопротивление по продольной оси

zdc=jxу+/(gdc-jbdc)/(gdc2 +bdc2)/=rdc+jxdc

zdc=j0,11+/(4,941-j7,772)/(4,9412+7,7722)/=0,058+j0,0184 о.е.

28.9 Проводимость обмотки статора по поперечной оси

Yaq=-j(1/xaq)=-jbaq

Yaq=-j(1/0,988)=-j1,012о.е.

28.10 Приведенная проводимость пусковой обмотки по поперечной оси

Yдqc=(rдqc-jxдq)/(rдqc2 +xдq2)=gдqс-jbдqc

Yдqc=(0,0855-j0,029)/(0,08552+0,0292)=10,49-j3,56о.е.

28.11 Полная приведенная проводимость по поперечной оси

Y?qc=Yaq+Yдqc=g?qc-jb?qc

Y?qc=-j1,012+10,49-j3,56=10,49-j4,572 о.е.

28.12 Полное приведенное сопротивление по продольной оси

zqc=jxу+/(g?qc-jb?qc)/(g?qc2 +b?qc2)/=rqc+jxqc

zdc=j0,11+/(10,49-j4,572)/(10,492+4,5722)/=0,08+j0,075о.е.

28.13 Пусковой ток статора прямого следования

28.14 Пусковой ток статора обратного следования

28.15 Полный пусковой ток статора



28.16 Активная составляющая пускового тока статора прямого следования

I?1а=3,19 о.е.

28.17 Пусковой момент

Мпуск=U·I?1a/cosцн

Мпуск=1·3,19/0,9=3,54 о.е.

29. Пусковые характеристики при s=0,05

29.1 Приведенное сопротивление обмотки возбуждения

r?пс=rп*·(1+kr)/s

r?пс=0,0064·(1+14)/0,05=1,92 о.е.

29.2 Приведенное сопротивление демпферной обмотки по продольной оси

rдdc=rдd/s

rдdc=0,102/0,05=2,04 о.е.

29.3 То же , по поперечной оси

rдqc= rдq/s

rдqc=0,0855/0,05=1,71 о.е.

29.4 Проводимость обмотки статора по продольной оси

Yad=-j(1/xad)=-jbad

Yad=-j(1/1,69)=-j0,42 о.е.

29.5 Приведенная проводимость обмотки возбуждения

Yпс=(r?пс-jxпу)/(r?пс2 +xпу2)=gпс-jbпс

Yпс=(1,92-j0,41)/(1,922+0,412 )=0,498-j0,106 о.е.

29.5 Приведенная проводимость пусковой обмотки по продольной оси

Yдdc=(rдdc-jxдd)/(rдdc2 +xдd2)=gдdс-jbдdc

Yдdc=(2,04-j0,113)/(2,042+0,1132)=0,489-j0,027о.е.

29.6 Полная приведенная проводимость по продольной оси

Y?dc=Yad+Yпс+Yдdc=gdc-jbdc

Y?dc=-j0,42+0,498-j0,106+0,489-j0,027=0,987-j0,553о.е.

29.7 Полное приведенное сопротивление по продольной оси

zdc=jxу+/(gdc-jbdc)/(gdc2 +bdc2)/=rdc+jxdc

zdc=j0,11+/(0,987-j0,553)/(0,9872+0,5532)/=0,771-j0,322 о.е.

29.8 Проводимость обмотки статора по поперечной оси

Yaq=-j(1/xaq)=-jbaq=-j0,42 о.е.

29.9 Приведенная проводимость пусковой обмотки по поперечной оси

Yдqc=(rдqc-jxдq)/(rдqc2 +xдq2)=gдqс-jbдqc

Yдqc=(1,71-j0,029)/(1,712+0,0292)=0,585-j0,01 о.е.

29.10 Полная приведенная проводимость по поперечной оси

Y?qc=Yaq+Yдqc=g?qc-jb?qc

Y?qc=-j0,42+0,585-j0,01=0,585-j0,43 о.е.

29.11 Полное приведенное сопротивление по продольной оси

zqc=jxу+/(g?qc-jb?qc)/(g?qc2 +b?qc2)/=rqc+jxqc

zdc=j0,11+/(0,585-j0,43)/(0,5852+0,432)/=1,1-j0,7 о.е.

29.12 Пусковой ток статора прямого следования

29.13 Пусковой ток статора обратного следования

29.14 Полный пусковой ток статора

29.15 Активная составляющая пускового тока статора прямого следования

I?1а=0,875

29.16 Пусковой момент

Мпуск=U·I?1a/cosцн

Мпуск=1·0,875/0,9=0,972 о.е.

30. Тепловой и вентиляционный расчеты

30.1 Обмотка статора

30.1.1 Потери в основной и дополнительной обмотках статора.

Pм1'=m1·mт'·/I1'І·r1+(Iпн/)І·rд/

Pм1'=3·1,48·/35,8І·1,25+(256,3/)І·0,0015/=7259 Вт.

30.1.2 Потери на возбуждение при питании от дополнительной обмотки статора

Pп=8127,3 Вт. (см. п. 9.)

30.1.3 Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора.

Sп1=·D1·l1

Sп1=3,14·690·310=6,72·10ммІ.

30.1.4 Условный периметр поперечного сечения прямоугольного открытого паза

П1=2·(hп1+bп1)

П1=2·(41,6+14)=111,2 мм.

30.1.5 Условная поверхность охлаждения пазов

Sип1=z·П1·l1

Sип1=90·111,2310=3,1·106 ммІ.

30.1.6 Условная поверхность охлаждения: лобовых частей обмотки

Sл1=4··D1·lв1

Sл1=4·3,14·690·130=11,27·10ммІ.

30.1.7 Условная поверхность охлаждения: двигателей без охлаждающих ребер на станине

Sмаш=·Dн1·(l1+2·lв1)

Sмаш=3,14·850·(310+2·130)=15,2·10ммІ.

30.1.8 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора.

pп1=k·(Рм1'·2·l1/lср1+Pc)/Sп1

где k=0,74 / 1, 188/

pп1=0,74·(7259·2·310/1346+2477,63)/6,7210=6,41·10Вт/ммІ.

30.1.9 То же, от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов.

pип1=(Рм1'·2·l1/lср1)/Sип1

pип1=(7259·2·310/1346)/3,1·106=1,08·10-3 Вт/ммІ.

30.1.10 То же, от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки.

pл1=(Рм'·2·lл1/lср1)/Sл1

pл1=(7259·2·363/1346)/11,27·105=3,47·10-3 Вт/ммІ.

30.1.11 Окружная скорость ротора.

2=Dн2n1/60000

2=3,14685600/60000=21,5 м/с.

30.1.12 Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины.

Дtп1=рп1/1

Где 1=1210-5 Вт/(мм2·град) - коэффициент теплоотдачи поверхности статора /1, с.190/

Дtп1=6,4110-3/1210-5=53,42С.

30.1.13 Односторонняя толщина изоляции в пазу статора

bи1=( bп1-Nш·b)/2

bи1=(14-2·4,5)/2=2,5 мм

30.1.14 Перепад температуры в изоляции паза и жестких катушек

Дtип1=pип1·bи1/экв

Дtип1=1,08·10-3·2,5/16·10-5=16,88 °С

30.1.15 Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя.

Дtл1=pл1/1

tл1=3,4710-3/1210-5=28,92 С.

30.1.16 Перепад температуры в изоляции лобовых частей жестких катушек

tил1=pл1·bил1/экв

tил1=3,4710-32,5/16·10-5=54,2 С

30.1.17 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя.

t1=(tп1+tип1)2l1/lср1+(tл1+tил1)2lл1/lср1

t1=(53,42+16,88)2310/1346+(28,92+54,2)2363/1346=77,21С

30.1.18 Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри двигателя

Р=k(Рм12l1/lср1+pc)+ Рм12lл1/lср1+ Рп+ Рмх+Рд

Р=0,74(72592310/1346+2477,63)+72592363/1346++8127,3+1222+1675,5=19248 Вт

30.1.19 Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха без охлаждающих ребер на станине.

tв=Р/(Sмашв)

здесь в=109·10-5 Вт/(мм2·град) - коэффициент подогрева воздуха.

tв=19248/(15,2105·109·10-5)=11,62С.

30.1.20 Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха.

t1=t1+tв

t1=77,21+11,62=88,83С

30.2 Обмотка возбуждения

30.2.1 Условная поверхность охлаждения однослойных катушек обмотки из изолированных проводов намотанных на ребро

Sп2=2plсрпПп

Sп2=2•5105977=81,5·104 ммІ.

Здесь Пп - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушки

30.2.2 Удельный тепловой поток от потерь в обмотке отнесенных к поверхности охлаждения обмотки

pп=kPп/Sп2

pп=0,98127,3/81,5·104=8,97510-3 Вт/ммІ.

30.2.3 Коэффициент теплоотдачи катушки.

т=(3+0,422)10-5

т=(3+0,4221,5)10-5 =12,03·10-5

30.2.4 Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки

tпп=pп/т

tпп=8,97510-3/12,0310-5=74,6С.

30.2.5 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины

tв2=tп

tв2=74,6С.

30.2.6 Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха

tп=tп+tв

tп=74,6+11,62=86,22С

30.3 Вентиляционный расчет

Принята система вентиляции: радиальная

30.3.1 Необходимый расход воздуха

Vв=Р/(cвt?в)

Где св=1100 - теплоемкость воздуха

?tB?=2?tB - превышение температуры выходящего из машины воздуха над входящим

Vв=2477,63/(11002·11,62)=0,1 мі/с

30.3.2 Коэффициент.

30.3.3 Приближенный расход воздуха обеспечиваемый радиальной вентиляцией

30.3.3 Напор воздуха, развиваемый радиальной системой:

31. Масса и динамический момент инерции

31.1 Масса стали сердечника статора

mс1=mз1+mс1

mс1=104,7+231,9=366,6 кг

31.2 Масса стали полюсов

mсп=7,8·10-6·kc·lп·(bп·h'п+kk·bнп·hнп)·2·p

mсп=7,8·10-6·0,98·320·(87·145,6+0,8·158,4·26,3)·10=391,4 кг

31.3 Масса стали сердечника ротора

mс2=6,12·kc·10-6·l1·/(2,05·hc2+D2)І-D2І/

mc2=6,12·0,98·10-6·310·/(2,05·79,3+183)І-183І/=159,8 кг

31.4 Суммарная масса активной стали статора и ротора

mc=mc1У+mcп+mc2

mc=366,6+391,4+159,8=917,8 кг.

31.5 Масса меди обмотки статора.

mм1=8,9·10-6·m1·(a1·1·lср1·S0+aд·Wд·lсрд·Sэфд)

mм1=8,9·10-6·3·(1·510·1346·4,825+5·3·1346·4,825)=146 кг

31.6 Масса меди демпферной обмотки

mмд=8,9·10-6·2·р·(N?2·S·l?ст+b?нп·Sc+0,6·Sc·Cn)

mмд=8,9·10-6·2·5·(7·63,6·353,4+158,4·113,4+0,6·113,4·2)=15,6 кг

31.7 Суммарная масса меди

mм=mм1+mмп+mмд

mм=146+151,9+15,6 =313,5 кг

31.8 Суммарная масса изоляции

mu=(3,8·Dн11,5+0,2·Dн1·l1)·10-4

mu=(3,8·8501,5+0,2·850·310)·10-4=14,7 кг

31.9 Масса конструкционных материалов

mk=A·Dн1+B

mk=0,32·850+400=672 кг

31.10 Масса машины.

mмаш=mc+mм+mu+mk

mмаш=917,8+313,5+14,7+672=1918 кг

32. Динамический момент инерции ротора

32.1 Радиус инерции полюсов с катушками.

Rпср=0,5·/(0,5·D1)І+0,85·(0,5·D2+hc2)І/·10-6

Rпср=0,5·/(0,5·690)2+0,85·(0,5·183+79,3)І/·10-6=0,072 м

32.1 Динамический момент инерции полюсов с катушками

Jп=(mсп+ mмп+mмд)·4·R2пср

Jп=(391,4+151,9+15,6)·4·0,072І=11,6 кг·мІ

32.2 Динамический момент инерции сердечника ротора

Jc2=0,5·mc2·10-6·/(0,5·D2+2·hc2)І-(0,5·D2)І/

Jc2=0,5·159,8·10-6·/(0,5·183+2·79,3)І-(0,5·183)І/=4,33 кг·мІ

32.3 Масса вала.

mв=15·10-6·l1·D22

mв=15·10-6·310·183І=155,7 кг

32.4 Динамический момент инерции вала

Jв=0,5·mв·(0,5·D2)2·10-6

Jв=0,5·155,7·(0,5·183)І·10-6=0,65 кг·мІ

32.4 Суммарный динамический момент инерции ротора

Jид=Jп+Jc2+Jв

Jид=11,6+4,33+0,65=16,58 кг·мІ

Список использованных источников

1 Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин - М.: Высшая школа, 2001.-430 с.

2 Электротехнический справочник. В 3 т. Под обш. ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 616с.

Размещено на Allbest.ru

...