1.5.1 Сегментные подшипники скольжения

В вертикальном синхронном двигателе применяют сегментные самоустанавливающиеся направляющие подшипники, выполненные по типу сегментных подпятников, но с цилиндрической рабочей поверхностью.

Сегмент направляющего подшипника состоит из основания, вырезанного из стального кольца, и прикрепленного к нему двумя болтами стального башмака. Рабочая поверхность основания сегмента залита баббитом. Комплект сегментов на подшипниках устанавливается в гнездо направляющего подшипника. Под каждый сегмент между специальной канавкой в башмаке и гнездом направляющего подшипника прокладываются регулировочные стальные прокладки, за счет которых устанавливается необходимый зазор между сегментом и цапфой вала. Сегменты располагаются в верхней крестовине вокруг втулки подпятника, в нижней - вокруг специальной, насаженной на вал электродвигателя стальной втулки.

Сегменты погружены своей нижней частью в масло. Охлаждение направляющих подшипников производится за счет циркуляции масла в масляных ваннах крестовин. Охлаждение масла выполняется с помощью строенных в масляные ванны трубчатых водяных охладителей. В верхней крестовине маслоохладители общие для подпятника и подшипника.

1.5.2 Изоляция направляющих подшипников и подпятника

2.1.2 Номинальный фазный ток статора

2.2 Расчет сердечника статора

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

Должны выполняться следующие соотношения:

Так как они не выполняются, следует провести коррекцию внутреннего диаметра:

Примем и повторим расчет

2.2.7.1 Полюсное деление

2.2.7.2 Длина сердечника статора

2.2.7.3 Высота спинки сердечника статора

2.2.7.4 Высота паза статора

2.2.7.5 Ширина паза статора

Теперь выполняться следующие соотношения:

2.2.8 Число параллельных ветвей

Выберем , тогда будет выполняться условие:

2.2.9 Минимальное зубцовое деление

2.2.10 Максимально возможное число пазов статора

2.2.11 Число пазов на полюс и фазу

Округляем число пазов до целого числа:

2.2.12 Число пазов статора

2.2.13 Число пазов в сегменте

Выберем число пазов, кратное Z:

Тогда большая хорда сегмента:

Выберем для производства сегмента рулон шириной 670 мм.

2.2.14 Зубцовое деление

Рисунок 7 - Раскрой листа электротехнической стали

2.3 Расчет обмотки статора

2.3.2 Число эффективных проводников в пазу

округляется до ближайшего целого числа:

2.3.3 Число элементарных проводников в одном эффективном

Где

предварительное значение плотности тока;

Предварительная площадь сечения элементарного проводника;

2.3.4 Ширина элементарного проводника

Где толщина витковой изоляции;

толщина корпусной изоляции;

число элементарных проводников по ширине паза;

2.3.5 Высота элементарного проводника

Где двухсторонняя толщина изоляции элементарного проводника;

2.3.6 Определим стандартные размеры и сечение проводника и уточним размеры паза

Примем , при этом ;

Должны выполняться следующие условия:

2.3.7 Средний перепад температуры в изоляции обмотки статора

Где

; - плотность тока в обмотке статора,

теплопроводность изоляции.

2.3.8 Число витков в фазе

2.3.9 Шаг обмотки

2.3.10 Укорочение шага

2.3.11 Коэффициент укорочения

2.3.12 Коэффициент распределения

2.3.13 Обмоточный коэффициент

Рисунок 8 - Паз стат

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

Где ширина пакета статора;

ширина вентиляционного канала.

Число вентиляционных каналов округляется до целого:

2.4.2 Длина сердечника статора

2.4.3 Индукция в воздушном зазоре над серединой полюса

Где

коэффициент полюсного перекрытия.

2.4.4 Индукция в спинке статора

Где

высота спинки статора;

суммарная длина пакетов статора.

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

Где

- ширина зубца на высоте 1/3 от основания паза

Полученные значения индукций в различных участках магнитной цепи при хх должны попадать в следующие диапазоны:

Полученные значения индукций не попадают в эти диапазоны, след-но необходимо выполнить коррекцию главных размеров:

2.5 Выбор величины воздушного зазора

2.5.2 Величина воздушного зазора под серединой полюса

Где

- синхронное сопротивление по оси d;

Величина воздушного зазора не должна быть выше граничного значения:

Одновременно выполняется условие:

Окончательное значение:

2.6 Расчет полюса и демпферной обмотки

2.6.2 Высота полюсного наконечника

2.6.3 Ширина сердечника полюса

2.6.4 Высота сердечника полюса

2.6.5 Число стержней демпферной обмотки

Число округляется до ближайшего целого:

2.6.6 Сечение стержня демпферной обмотки

2.6.7 Диаметр стержня демпферной обмотки

Число округляется с точностью до 0.5 мм:

Размеры демпферной обмотки корректируются по условию термической устойчивости:

Где

2.6.8 Шаг демпферной обмотки

Для уменьшения добавочных потерь и исключения прилипания ротора при пуске, число стержней и их шаг корректируются, что бы выполнялось условие:

Рисунок 9 - полюс ротора

2.6.9 Площадь поперечного сечения короткозамыкающих колец:

2.6.10 Поперечные размеры короткозамыкающих колец

Размеры приводятся в соответствие со стандартными размерами шинной меди: ;

2.6.11 Ширина шлица паза демпферной обмотки

2.6.12 Высота шлица паза демпферной обмотки

2.7 Расчет магнитной цепи

2.7.2 МДС обмотки статора по продольной оси

Где

Коэффициент приведения обмотки статора по продольной оси;

2.7.3 Коэффициент формы

Где

.

.

.

7.4 Коэффициент приведения

Где

.

.

.

2.7.5 Коэффициент Картера

Где

.

.

.

.

2.7.6 Коэффициент проводимости

Где

.

.

.

.

.

.

.

2.7.7 Активное сопротивление обмотки статора

Где

2.7.8 Индуктивное сопротивление рассеяние обмотки статора

Где

.

.

.

.

2.7.9 Магнитный поток при номинальной нагрузке

Где

2.7.10 Расчет магнитных напряжений для режима хх.

Магнитное напряжение в спинке статора:

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность определяется по кривой намагничивания (табл. 2.4)

Магнитное напряжение

Магнитное напряжение в зубцах статора:

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность определяется по кривой намагничивания (табл. 2.6)

Магнитное напряжение

Магнитное напряжение в зазоре:

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность

Магнитное напряжение

Магнитное напряжение на участке рассеяния полюсов:

Коэффициент рассеяния:

Магнитное напряжение в полюсе статора:

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность определяется по кривой намагничивания (табл. 2.6)

Магнитное напряжение

Результирующие магнитное напряжение:

2.7.11 Расчет магнитных напряжений для режима номинальных нагрузок

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность определяется по кривой намагничивания (табл. 2.6)

Магнитное напряжение

Магнитное напряжение в зазоре:

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность

Магнитное напряжение

Магнитное напряжение на участке рассеяния полюсов:

Коэффициент рассеяния:

Магнитное напряжение в полюсе статора:

Площадь участка

Длина силовой линии

Магнитный поток

Индукция

Напряженность определяется по кривой намагничивания (табл. 2.6)

Магнитное напряжение

Результирующие магнитное напряжение:

2.7.12 МДС обмотки возбуждения при номинальной нагрузке

2.8 Расчет перегрузочной способности

2.8.2 Кратность максимального синхронного момента

2.9 Расчет обмотки возбуждения

Где

.

Ширина провода обмотки ограничивается:

1. Условием её размещения в межполюсном пространстве:

2. Условием надежного крепления обмотки возбуждения на полюсе:

2.9.2 Высота провода обмотки возбуждения

Эти размеры провода обмотки возбуждения приводятся в соответствие со стандартными значениями шинной меди. Примем:

2.9.3 Средняя длина витка обмотки возбуждения

2.9.4 Номинальное напряжение обмотки возбуждения

2.9.5.Число витков обмотки возбуждения

2.9.6 Ток возбуждения холостого хода

2.9.7 Ток возбуждения при номинальной нагрузке

2.9.8 Плотность тока в обмотке возбуждения при номинальной нагрузке

2.9.9 Перегрев обмотки возбуждения

Размеры проводника должны удовлетворять следующим условиям:

Все условия выполняются.

3. Синтез и оптимизация электромагнитного ядра на ПК

Оптимизация электромагнитного ядра производится, основываясь на результатах ручного расчета при помощи компьютерной программы «OPTCD».

3.1 Исходные данные

Я считаю, что в результате процесса разработки курсового проекта удалось получить вертикальный синхронный двигатель с неплохими для такого класса машин показателями.

Список литературы

2. Параметрическая оптимизация явнополюсных синхронных двигателей на персональных компьютерах двигателей / Н.Н. Новиков, И.Е. Родионов, В.Ф. Шутько. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005

3. Конструктивное устройство вертикальных электродвигателей переменного тока двигателей / Н.Н. Новиков, В.Ф. Шутько. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001

4. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; Под ред. И.П. Копылова. - М.: Высшая школа, 2011

5. Синхронные двигатели : справочник / сост. : Н. Н. Новиков,

И. Е. Родионов, В. Ф. Шутько. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. - 36с.

Приложение