Большую группу синхронных машин составляют синхронные двигатели, которые обычно изготовляются мощностью до нескольких тысяч киловатт и предназначены для привода мощных вентиляторов, мельниц, насосов и других устройств, не требующих регулирования частоты вращения. Рассмотрим устройство синхронного двигателя серии СДН2.

Синхронные двигатели сирии СДН, СДН-2, СДН-4 предназначены для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения.

В данной работе описывается методика синтеза электромагнитного ядра явнополюсного синхронного двигателя СДН2-45-12 мощностью 630 кВт, который должен удовлетворять всем предъявленным техническим требованиям.

1. Устройство синхронного двигателя серии СДН2

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

Число вентиляционных каналов (округляется до ближайшего целого):

(4.1)

Проведем коррекцию числа вентиляционных каналов для получения лучших характеристик двигателя:

ширина пакета статора (крайние пакеты могут быть шириной 0.05 м)

Длина сердечника статора, м:

(4.2)

Индукция в воздушном зазоре над серединой полюса:

(4.3)

где - коэффициент полюсного перекрытия;

(4.4)

Индукция в спинке статора:

(4.5)

где - высота спинки статора, м;

(4.6)

Суммарная длина пакетов статора:

(4.7)

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

(4.8)

где - ширина зубца на высоте 1/3 от основания паза;

(4.9)

Таблица 1 - варианты корректировки

2.6 Расчет полюса и демпферной обмотки

Ширина полюсного наконечника:

(6.1)

Высота полюсного наконечника:

(6.2)

Ширина сердечника полюса:

(6.3)

Высота сердечника полюса:

(6.4)

Число стержней демпферной обмотки (округляется до ближайшего целого числа):

(6.5)

Сечение стержня демпферной обмотки:

(6.6)

Диаметр стержня демпферной обмотки:

(6.7)

Размеры демпферной обмотки корректируются по условию термической устойчивости

(6.8)

(6.9)

(6.10)

где, (6.11)

Шаг демпферной обмотки:

(6.12)

Для уменьшения добавочных потерь и исключения прилипания ротора при пуске число стержней и их шаг корректируют так, чтобы выполнялось условие

(6.13)

(6.14)

Площадь поперечного сечения короткозамыкающих колец:

(6.15)

Поперечные размеры короткозамыкающих колец:

(6.16)

(6.17)

Ширина шлица паза демпферной обмотки: (6.18)

Высота шлица паза демпферной обмотки: (6.19)

2.7 Расчет магнитной цепи

Заданными являются первая гармоника основного магнитного потока на холостом ходу

(7.1)

и МДС обмотки статора по продольной оси

(7.2)

где (7.3)

- коэффициент приведения обмотки статора по продольной оси;

(7.4)

Поскольку характер распределения полного потока отличается от синусоидального, то вводится коэффициент формы поля

(7.5)

Расчет коэффициента формы выполняется по формуле:

(7.6)

где (7.7)

(7.8)

Часть потока , приходящегося на полюсный наконечник , определяет индукцию в зазоре и зубцах статора. Расчет потока выполняется с помощью коэффициента приведения :

(7.9)

Величина определяется по формуле:

Где

(7.10)

(7.11)

Наличие пазов на статоре и роторе создает дополнительное магнитное сопротивление для потока в воздушном зазоре. Такой же эффект оказывают и радиальные вентиляционные каналы.

Учет этих эффектов производится с помощью коэффициента Картера путем соответствующего увеличения величины воздушного зазора (см. табл. 6).

(7.12)

где (7.13)

(7.14)

(7.15)

При расчете магнитной цепи необходимо также учесть потоки рассеяния обмотки возбуждения, которые дополнительно нагружают полюсы:

,

(7.16)

где - коэффициент рассеяния обмотки возбуждения;.

(7.17)

Где поток рассеяния составляет 0.1-0.15 от (принимаем 0.13).

(7.18)

(7.19)

Величина потока рассеяния зависит от коэффициента проводимости :

(7.20)

где (7.21)

(7.22)

(7.23)

где (7.24)

(7.25)

(7.26)

Магнитный поток при номинальной нагрузке вычисляется по формуле

(7.27)

где

(7.28)

- активное сопротивление обмотки статора, о. е.;

- индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора, о. е.

Для расчета сопротивлений и используются соотношения:

1) (7.29)

где ; (7.30)

(7.31)

2) (7.32)

где (7.33)

(7.34)

(7.35)

Потоки , I = 1,2 определяют соответствующие магнитные напряжения:

- магнитное напряжение воздушного зазора;

- магнитное напряжение зубцов статора;

- магнитное напряжение спинки статора.

Сумма этих магнитных напряжений совместно с МДС обмотки статора определяет магнитное напряжение на участке рассеяния полюсов:

(7.36)

(7.37)

Зная магнитное напряжение , находим коэффициент рассеяния

(7.38)

(7.39)

и полный поток полюса

(7.40)

1.238*0.0445=0.188 Тл; (7.41)

Потоку соответствует магнитное напряжение полюса .

Результирующее магнитное напряжение, А:

(7.42)

(7.43)

Магнитное напряжение определяет МДС обмотки возбуждения при номинальной нагрузке

(7.44)

2.8 Расчет перегрузочной способности

МДС обмотки возбуждения в режиме трехфазного короткого замыкания при номинальном токе статора, А:

(8.1)

Кратность максимального синхронного момента

(8.2)

2.9 Расчет обмотки возбуждения

Ширина провода обмотки возбуждения, мм:

(9.1)

где (9.2)

(9.3)

Ширина провода обмотки возбуждения ограничивается:

· условием ее размещения в межполюсном пространстве, мм:

(9.4)

где

(9.5)

· условием надежного крепления обмотки возбуждения на полюсе, мм:

(9.6)

Высота провода обмотки возбуждения, мм:

(9.7)

Размеры провода обмотки возбуждения приводятся в соответствие со стандартными значениями шинной меди:

Средняя длина витка обмотки возбуждения, м:

(9.8)

Номинальное напряжение возбуждения, В:

(9.9)

Число витков обмотки возбуждения:

(9.10)

Ток возбуждения холостого хода, А:

(9.11)

Ток возбуждения при номинальной нагрузке, А:

(9.12)

Плотность тока в обмотке возбуждения при номинальной нагрузке:

(9.13)

Перегрев обмотки возбуждения.

(9.14)

Вывод

В данной работе была описана методика синтеза электромагнитного ядра явнополюсного синхронного двигателя СДН2-45-12 мощностью 630 кВт, который удовлетворяет всем предъявленным техническим требованиям, а именно задачам курсовой работы.

Были выполнены следующие задачи курсовой работы:

Синтез электромагнитного ядра, который в себя включает:

Расчет номинальных величин;

Расчет сердечника статора;

Расчет обмотки статора;

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

Выбор величины воздушного зазора;

Расчет полюса и демпферной обмотки;

Расчет магнитной цепи;

Расчет перегрузочной способности;

Расчет обмотки возбуждения.

Список использованных источников