Электрооборудование автомобилей
Магнитная цепь машины: размеры, конфигурация, материалы. Демпферная обмотка статора. Расчет магнитной цепи. Воздушный зазор в стыке полюса. Характеристики машин, сопротивления обмоток статора при установившемся режиме. Динамический момент инерции.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.08.2013 |
| Размер файла | 617,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
Объектом проектирования является синхронный генератор.
Цель проектирования - получить необходимые навыки по расчету и конструированию электрических машин, применяя традиционные средства вычислительной техники.
В процессе проектирования проводились электромагнитные и тепловые расчеты генератора, уточнялись выбранные ранее размеры деталей и узлов генратора.
Основные конструктивные характеристики: конструктивное исполнение IM1001;исполнение по способу защиты IP44; климатическое исполнение и категория размещения УЗ; класс нагревостойкости изоляций F.
Введение
Синхронные машины применяются во многих отраслях народного хозяйства, в частности, в качестве генераторов в передвижных и стационарных электрических станциях, двигателей в установках не требующих регулирования частоты вращения или нуждающихся в постоянной частоте вращения.
Наиболее распространена конструктивная схема синхронной машины с вращающимся ротором, на котором расположены явновыраженные полюсы. Иногда явнополюсные синхронные машины малой мощности выполняют по конструктивной схеме машин постоянного тока, то есть с полюсами, расположенными на статоре, коллектор заменяется контактными кольцами.
Синхронные двигатели серии СД2 и генераторы серии СГ2 изготавливают мощностью от 132 до 1000 кВт, при высоты оси вращения до 450 мм, в защищенном исполнении IP23, с самовентиляцией IC01, с частотой вращения от 500 до 1500 об/мин.
Электрические машины серий СД2 и СГ2 рассчитаны на продолжительный режим работы. Их возбуждение осуществляется от устройства, питающегося от дополнительной обмотки, заложенной в пазы статора. Обмотка возбуждения синхронного генератора получает выпрямленный ток через тиристорный и диодный преобразователи, соединенные параллельно на стороне выпрямленного тока. Тиристорный преобразователь питается от дополнительной обмотки, заложенной в пазы статора синхронного генератора, и в номинальном режиме несет на себе около 30 % нагрузки возбуждения.
1. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы
1.1 Конфигурация
Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F.
Количество пар полюсов
р=60•f/n1=60•50/1500=2
Индуктивное сопр-ние рассеяния обмотки статора
х'у*=0,08 o.e.
Коэффициент мощности нагрузки
кн=
Предварительное значение КПД
з'=0,92
1.2 Главные размеры
Расчетная мощность
Р'=кнР2/cosц=1.05•100/0.8=131.25 кВт
Высота оси вращения
h=315 мм
Допустимое расстояние от корпуса до опорной поверхности
h1=7 мм
Наружный диаметр корпуса
Dкорп=2(h-h1)=2(315-7)=616 мм
Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора
Dн1max=590 мм
Выбираемый наружный диаметр сердечника статора
Dн1=590 мм
Внутренний диаметр сердечника статора
D1=6+0.69Dн1=6+0.69*590=413 мм
Предварительное зн-ние линейной нагрузки статора
А'1=390 А/см
Предварительное значение магнитной индукции в воздушном зазоре в номинальном режиме,
В'б=0,83 Тл
Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре машины при х.х.
В'б0=В'б/кн=0,83/1,05=0,79 Тл
Полюсное деление статора
мм
Индуктивное сопрот-ние машины по продольной оси
хd*=2.4 о. е.
Индуктивное сопрот-ние реакции якоря по продольной оси
хad*=хd* - ху*=2,4-0,08=2.32 о. е.
Коэффициент, учитывающий наличие зазоров в стыке полюса и сердечника ротора или полюсного наконечника и полюса
к'=1,07
Расчетная величина воздушного зазора между полюсным наконечником и сердечником статора
мм
Уточненная величина воздушного зазора [§ 11-3]
б=2.3 мм
В машинах с h=315-450 мм применяем эксцентричную форму воздушного зазора
Отношение максимальной величины зазора к минимальной
б''/б'=1,5
Воздушный зазор по оси полюса
б'=б/1,125=2.3/1,125=2.05 мм
Воздушный зазор под краем полюсного наконечника
б''=б/0,75=2.3/0,75=3.1 мм
Коэффициент полюсной дуги действительный
б=0,73-8.57•10-5•Dн1=0,73-8.57•10-5•590=0.67
Коэффициент полюсной дуги расчетный
б'=0,66
1.3 Сердечник статора
Марка стали 2312, изолировка листов лакировка, толщина стали 0,5 мм.
Коэффициент заполнения сердечника статора сталью
кс=0,95
Коэффициент формы поля возбуждения
кв=1,16
Обмоточный коэффициент
коб1=0,91
Расчетная длина сердечника статора
мм
Количество пакетов стали в сердечнике статора
nn1=1
Конструктивная длина сердечника статора
?1=?'1=140 мм
Отношение конструктивной длины к внутреннему диаметру сердечника статора
л=?1/D1=140/413=0,34
Проверка по условию л< лmax
лmax=1,1>0,34= л
Количество пазов на полюс и фазу
q1=5
Количество пазов сердечника статора
z1=2•р•m1•q1=2•2•3•5=60
Проверка правильности выбора значения z1
z1/g•m1=K,
где К - целое число,
g - общий делитель чисел z1 и p
60/2•3=10 - целое число
1.4 Сердечник ротора
Марка стали Ст3, толщина листов 1,5 мм, листы без изоляции, коэффициент заполнения сердечника ротора сталью кс=0,98
Длина сердечник ротора
?2=?1+15=140+15=155 мм
1.5 Сердечник полюса и полюсный наконечник
Марка стали Ст3, толщина листов 1,5 мм, листы без изоляции, коэффициент заполнения сердечника полюса и полюсного наконечника сталью кс=0,98
Длина шихтованного сердечника полюса
?п=?1+15=140+15=155 мм
Магнитная индукция в основании сердечника полюса
В'п=1,45 Тл
Предварительное значение магнитного потока
Ф'=В'б•D1•?'1•10-6/р=0,83•413•140•10-6/2=0,024 Вб
Ширина дуги полюсного наконечника
bн.п=б•=0.67•324.2=217 мм
Радиус очертания полюсного наконечника при эксцентричном воздушном зазоре
мм
Ширина полюсного наконечника, определяемая хордой
b'н.п=2Rн.пsin(0.5bн.п/Rн.п)=2•199•sin(0,5•217/199)=206.6 мм
Высота полюсного наконечника у его края
h'н.п=11 мм
Высота полюсного наконечника по оси полюса для машин с эксцентричным зазором
hн.п=h'н.п+Rн.п - мм
Поправочный коэффициент
ку=1,25•hн.п+25=1,25•32+25=75
Предварительное значение коэффициента магнитного рассеяния полюсов
у'=1+ку•35•б/2=1+75•35•2,3/324,22=1,06
Ширина сердечника полюса
bп=у'•Ф'•106/(кс•?п•В'п)=1,06•0,024•106/(0,98•155•1,45)=115,2 мм
Высота выступа у основания сердечника
h'п=10,5•б'+0,18•D1=10,5•2,05+0,18•413=95,8 мм
Предварительный внутренний диаметр сердечника ротора
D'2=dв=кв• мм
Высота спинки ротора
hс2=0,5•D1-б-h'п- hн.п -0,5•D'2=0,5•413-2,3-40-95,8-0,5•101,4=17,7 м
Расчетная высота спинки ротора с учетом прохождения части магнитного потока по валу
h'с2=hс2+0,5•D'2=17,7+0.5•101,4=68,4 мм
Магнитная индукция в спинке ротора
Вс2= Тл
2. Обмотка статора
Принимаем двухслойную петлевую обмотку с жесткими секциями из провода марки ПЭТП-155, укладываемую в прямоугольные полуоткрытые пазы.
Коэффициент распределения
кр1=,
где б=60/q1
Укорочение шага
при 2p?4 принимаем в'1=0,8
Шаг обмотки
уп1=в1•z1/(2•p)=0,8•60/(2•2)=12
Укорочение шага обмотки статора по пазам
в1=2•р•уп1/z1=2•2•12/60=0,8
Коэффициент укорочения
ку1=sin(в1•90?)=sin(0,8•90)=0,951
Обмоточный коэффициент
коб1=кр1•ку1=0,96•0,951=0,913
Предварительное количество витков в обмотке фазы
w'1=
Количество параллельных ветвей обмотки статора
а1=2
Предварительное количество эффективных проводников в пазу
N'п1=
Принимаем Nп1=10
Уточненное количество витков
Количество эффективных проводников дополнительной обмотки в пазу
Nд=1
Количество параллельных ветвей фазы дополнительной обмотки
ад=2
Количество витков дополнительной обмотки статора
Уточненное значение магнитного потока
Ф=Ф'(w'1/w1)=0,024(49,8/50)=0,0239 Вб
Уточненное значение индукции в воздушном зазоре
Вб=В'б(w'1/w1)=0,83•(49,8/50)=0,828 Тл
Предварительное значение номинального фазного тока
А
Уточненная линейная нагрузка статора
А/см
Среднее значение магнит. индукции в спинке статора
Вс1=1,65 Тл
Обмотка статора с прямоугольными открытыми пазами
В'з1max=1,7•0,95=1,615 Тл
Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора
t1=р•D1/z1=3.14•413/60=21,6 мм
Предельная ширина зубца в наиболее узком месте
b'з1min= мм
Предварительная ширина полуоткрытого паза в штампе
b'п1=t1min-b'з1min=21,6-11,7=9,9 мм
Высота спинки статора
hc1= мм
Высота паза
hn1=(Dн1-D1)/2-hc1=(590-413)/2-49,3=39,2 мм
Общая толщина изоляции обмотки в пазу по высоте
hи=6,5 мм
Общая толщина изоляции обмотки в пазу по ширине
2bи=2,2 мм
Высота шлица
hш=1,0 мм
Высота клина
hк=3,5 мм
Ширина зубца в наиболее узком месте
b'з1min=10 мм
Предварительная ширина паза в штампе
b'п1=t1min-b'з1min=21,6-10=11,6 мм
Припуск на сборку сердечника по ширине
bc=0,3 мм
Припуск на сборку сердечника по высоте
hc=0,3 мм
Количество эффективных проводников по ширине паза
Nш=2
Допустимая ширина эффективного проводника с витковой изоляцией
b'эф=(b'n1-2bи1-bc)/Nш=(11,6-2,2-0,3)/2=4,56 мм
Количество эффективных проводников по высоте паза
Nв=Nп1/Nш=10/2=5
Допустимая высота эффективного проводника (с0=0,9)
а'эф=(с0•hn1-hи-hk-hш-hс)/Nв=(0,9•39,2-6,5-3,5-1-0,3)/5=4,8 мм
Площадь эффективного проводника
S'эф=а'эф•b'эф=4,8•4,56=21,9 мм2
Количество элементарных проводников в одном эффективном
с=3
Меньший размер неизолированного элементарного провода
а'=(а'эф/са)-Ди=4,8/3-0,15=1,45 мм
где Ди=0,15 мм - двухсторонняя толщина изоляции провода
Больший размер неизолированного элементарного провода
b'=(b'эф/сb)-Ди=4,56/1-0,15=4,41 мм
Размеры провода
а Ч b=1,4 Ч 4,5 мм
S=6 мм2
Размер по ширине паза в штампе
bn1=Nш•сb(b+Ди)+2•bи1+bс=2•1(4,5+0.15)+2,2+0,3=11,8 мм
Уточненная ширина зубца в наиболее узкой части
bз1min=t1min -bn1=21,6-11,8=9,8 мм
Уточненная магнитная индукция в узкой части зубца статора
Вз1max=t1•Bб/(bз1minkc)=21,6•0,828/(9,8•0,95)=1,92 Тл
Размер основной обмотки статора по высоте паза
hп.о=Nв.осо.в(а+Ди.а)+hи.о=5•3(1,4+0,15)+4,5=27,75 мм
Изоляция обмотки статора
hи.д=2 мм
Размер даполнительной обмотки статора по высоте паза
hп.д=Nв.дсд.в(а+Ди.а)+hи.д=1•3(1,4+0,15)+2=6,65 мм
Уточненная высота паза статора в штампе
hп1=hп.о+hп.д+hк+hш+hс=27,75+6,65+3,5+1,0+0,3=39,2 мм
Среднее зубцовое деление статора
tср1=р(D1+hп1)/z1=3,14(413+39,2)/60=23,8 мм
Средняя ширина катушки обмотки статора
bср1=tср1•уп1=23,8•12=284,1 мм
Средняя длина одной лобовой части обмотки
?л1=1,3•bср1+hп1+50=1,3•284,1+39,2+50=458,6 мм
Средняя длина витка обмотки
?ср1=2•(?1+?л1)=2•(140+458,1)=1197 мм
Длина вылета лобовой части обмотки
?в1=0,4•bср1+hп1/2+25=0,4•284,1+39,2/2+25=158,3 мм
Плотность тока в обмотке статора
J1=I1/(S•c•a1)=180,4/(6•3•2)=5,0 А/мм2
Определяем значение А1*J1
А1*J1=417,2•5,0=2090,7 A2/(cм•мм2)
Допустимое значение (А1*J1)доп
(А1*J1)доп=3100>2090,7=А1*J1
3. Демпферная (пусковая) обмотка
Суммарная площадь поперечного сечения стержней демпферной обмотки на один полюс
S2У=0,015•ф•А1/J1=0,015•324,2•417,2/5=405,0 мм2
Зубцовое деление полюсного наконечника ротора
t'2=21,6 мм
Предварительное количество стержней демпферной обмотки на один полюс
N'2=1+(bн.п-20)/t'2=1+(217-20)/21,6=11
Предварительный диаметр стержня демпферной обмотки
d'с=1,13 мм
Диаметр и сечение стержня
dс=6 мм; S=28,3 мм2
Определяем отношение h'н.п/d
h'н.п/dс=11/6=1,83?1,7
Минимальная ширина крайнего зубца полюсного наконечника
bз2min=8 мм
Уточненное значение зубцового деления полюсного наконечника
t2=(bн.п - dc - 2bз2min)/(N2-1)=(217-6-2•8)/(11-1)=19,5 мм
Диаметр круглой части паза полюсного наконечника
dп2=dс+0,1=6+0,1=6,1 мм
Размеры шлица паза демпферной обмотки
bш2Чhш2=3Ч3 мм
Предварительная длина стержня демпферной обмотки
?'ст=?1+0,2•ф=140+0,2•324,2=205 мм
Площадь поперечного сечения
S'с=0,5S2У=0,5•405,0=202,5 мм2
Высота короткозамыкающего сегмента
h'с?2•dс=2•6=12 мм
Ширина короткозамыкающего сегмента
?'с?0,7•dс=0,7•6=4,2 мм
Уточненные размеры и сечение короткозамыкающего сегмента
hcЧ?с=12,5Ч4,25 мм
Sс= 52,27 мм2.
4. Расчет магнитной цепи
4.1 Воздушный зазор
Расчетная площадь поперечного сечения возд-ного зазора
Sб=б'•ф(?'1+2•б)=0,66•324,2•(140+2•2,3)=30960 мм2
Уточненное значение магн. индукции в воздушном зазоре
Вб=Ф•106/Sб=0,024•106/30960=0,773 Тл
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора
кб1=1+
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора
кб2=1+
Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов
кк=1
Общий коэффициент воздушного зазора
кб=кб1•кб2•кк=1,14•1,033•1=1,18
МДС для воздушного зазора
Fб=0,8• б•кб•Вб•103=0,8•1,18•2,3•0,773 •103=1678 А
4.2 Зубцы статора
Зубцовое деление статора в минимальном сечении зубца
t1min=р• (D1+2•hш1+2•hk)/z1=3,14•(413+2•1+2•3,5)/60=22,08 мм
Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца
t1max=р• (D1+2•hп)/z1=3,14•(413+2•39,2)/60=25,72 мм
Ширина зубца в наиболее узкой части
bз1min= t1min - bп1=22,08-11,8=10,28 мм
Ширина зубца в наиболее широкой части
bз1max= t1max - bп1=25,72-11,8=13,92 мм
Ширина зубца в средней части
bз1ср=(bз1min + bз1max)/2=(10,28+13,92)/2=12,1 мм
Магнитная индукция зубца статора в наиболее узкой части
Вз1max=t1•Bб/(bз1minkc)=21,6•0,773/(10,28•0,95)=1,72 Тл
Маг-ная индукция зубца статора в наиболее широкой части
Вз1max=t1•Bб/(bз1maxkc)=21,6•0,773/(13,92•0,95)=1,27 Тл
Магнитная индукция зубца статора в средней части
Вз1ср=t1•Bб/(bз1срkc)=21,6•0,773/(12,1•0,95)=1,46 Тл
Коэффициент зубцов в наиболее узкой части
kз1max=[t1min/(bз1minkc)]-1=[25,72/(10,28•0,95)]-1=1,26
Коэффициент зубцов в наиболее широкой части
kз1min=[t1max/(bз1maxkc)]-1=[22,08/(13,92•0,95)]-1=0,94
Напряженность магнитного поля в наиболее узкой части
Hз1max= 20 А/см
Напряженность магнитного поля в наиболее широкой части
Hз1min= 6,77 А/см
Напряженность магнитного поля в средней части
Hз1ср= 10,2 А/см
Среднее значение напряж-ти магнитного поля в зубцах
Hз1 = (Hз1max + 4•Hз1ср+ Hз1min)/6=(20+4•10,2+6,77)/6=11,3 А/см
Средняя длина пути магнитного потока
Lз1=hп1=39,2 мм
МДС для зубцов
Fз1=0,1•Нз1•Lз1=0,1•39,2•11,3=44,3 А
4.3 Спинка статора
Расчетная площадь поперечного сечения спинки статора
Sc1=hc1•?c1•kc=49,3•140•0,95=6557 мм2
Расчетная магнитная индукция
Вс1=Ф•106/2(Sc1)=0,024•106/(2•6557)=1,82 Тл
Напряженность магнитного поля
Нс1=38,0 А/см
Средняя длина пути магнитного потока
Lс1=р(Dн1-hс1)/(4р)=3,14(590-49,3)/(2•4)=212,3 мм
МДС для спинки статора
Fс1=0,1•Нс1Lс1=0,1•38•212,3=807 А
4.4 Зубцы полюсного наконечника
Магнитная индукция в зубцах полюсного наконечника
Вз2= Тл
Напряженность магнитного поля в зубцах полюсного наконечника
Нз2=11,3 А/см
Средняя длина пути магнитного потока в зубцах полюсного наконечника
Lз2=hш2+dп2=3+6,1=9,1 мм
МДС для зубцов полюсного наконечника
Fз2=0,1Hз2Lз2=0,1•11,3•9,1=10,3 А
4.5 Полюсы
Величина выступа полюсного наконечника
b''п=0,5(b'н.п - bп)=0,5(206,6-115,1)=45,7 мм
Высота полюсного наконечника
hн=(2hн.п+h'н.п)/3=(2•40+11)/3=30,3 мм
Расстояние между боковыми поверхностями смежных полюсных наконечников
ан.п=[р(D1-2б''-h'н.п)/2р]-b'н.п=[3,14(413-2•2,3-11)/(2•2)]-206,6=104,3 мм
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния
лн.п==
=
Длина пути магнитного потока в полюсе
Lн=h'п+0,5hн.п - Lз2=95,8+0,2•40-9,1=106,7 мм
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по сердечникам полюсов
лп.с==
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по торцам полюсов
лп.в=37•bп/?п=37•115,1/155=27,5
Коэф-нт магнитной проводимости потока рассеяния полюсов
лп=лн.п+лп.с+лп.в=40,6+78+27,5=146,2
МДС для статора и воздушного зазора
Fбзс=Fб+Fз1+Fс1=1678+44,3+807=2530 А
Магнитный поток рассеяния полюсов
Фу=4•лп•?н.п•Fбзс•10-11=4•146,2•155•2530 •10-11=0,0023 Вб
Коэффициент рассеяния магнитного потока
у=1+Фу/Ф=1+0,0023/0,024=1,096
Расчетная площадь попер-го сечения сердечника полюса
Sп=кс?пbп=0,98•115,1•155=17500 мм2
Магнитный поток в сердечнике полюса
Фп=Ф+Фу=0,024+0,0023=0,0262 Вб
Магнитная индукция в сердечнике полюса [
Вп=Фп/(Sп•10-6)=0,0262/(17500 •10-6)=1,5 Тл
Напряженность магн-ного поля в сердечнике полюса
Нп=28,9 А/см
Длина пути магнитного потока в полюсе
Lп=Lн=106,7 мм
МДС для полюса
Fп=0,1•Lп•Нп=0,1•106,7•28,9=308,4 А
4.6 Спинка ротора
Расчетная площадь поперечного сечения спинки ротора
Sс2=?2•h'с2•кс=155•68,4•0,98=10390 мм2
Среднее значение индукции в спинке ротора
Вc2=у•Ф•106/(2•Sс2)=1,096•0,024•106/(2•10390)=1,26 Тл
Напряженность магнитного поля в спинке ротора
Нc2=14,6 А/см
Средняя длина пути магнитного потока в спинке ротора
Lс2=[р(D2+2hc2)/(4p)]+0,5h'с2=[3,14(101,4+2•17,7)/(4•2)+0,5•68,4=87,9 мм
МДС для спинки ротора
Fc2=0,1•Lc2•Hc2=0,1•87,9•14,6=128,4 А
4.7 Воздушный зазор в стыке полюса
Зазор в стыке
бп2=2?п•10-4+0,1=2•155•10-4+0,1=0,131 мм
МДС для зазора в стыке между сердечником полюса и п. н.
Fп2=0,8бп2Вп•103=0,8•0,131•1,5•103=157 А
Суммарная МДС для полюса и спинки ротора,
Fпс=Fп+Fс2+Fп2+Fз2=308,4 +128,4+157 +10,3 =604 А
4.8 Общие параметры магнитной цепи
Суммарная МДС магнитной цепи (на один полюс)
FУ(1)= Fбзс +Fпс=2530+604=3133,4 А
Коэффициент насыщения
Таблица 4.1 - Результаты характеристик холостого хода
|
1,3 |
0,0311 |
300,2 |
F, A |
2182 |
163 |
2824 |
22,2 |
1750 |
204 |
413 |
5168,8 |
1,65 |
0,0129 |
0,54 |
0,044 |
1,84 |
0,0406 |
1,7 |
2389 |
0,763 |
7558,3 |
2,412 |
||
|
Н,А/см |
- |
41,6 |
133 |
24,4 |
164 |
- |
47 |
|||||||||||||||||
|
В, Тл |
1,0 |
1,9 |
2,37 |
1,45 |
1,89 |
1,95 |
1,64 |
|||||||||||||||||
|
1,2 |
0,0287 |
277,1 |
F, A |
2014 |
87 |
2506 |
16 |
1035 |
188 |
263 |
4606 |
1,47 |
0,0117 |
0,49 |
0,0405 |
1,69 |
0,0373 |
1,561 |
1502 |
0,48 |
6109 |
1,95 |
||
|
Н,А/см |
- |
22,2 |
118 |
17,6 |
97 |
- |
29,9 |
|||||||||||||||||
|
В, Тл |
0,93 |
1,75 |
2,19 |
1,34 |
1,74 |
1,8 |
1,51 |
|||||||||||||||||
|
1,1 |
0,0263 |
254 |
F, A |
18,46 |
57 |
2208 |
12,5 |
437 |
173 |
175 |
4111,1 |
1,312 |
0,0105 |
0,438 |
0,0368 |
1,538 |
0,0368 |
1,538 |
798,5 |
0,255 |
4909,6 |
1,567 |
||
|
Н,А/см |
- |
14,5 |
104 |
13,7 |
41 |
- |
20 |
|||||||||||||||||
|
В, Тл |
0,85 |
1,6 |
2 |
1,23 |
1,6 |
1,65 |
1,39 |
|||||||||||||||||
|
1 |
0,0239 |
230,9 |
F, A |
1678 |
40 |
807 |
10,3 |
308,4 |
157 |
128,4 |
2525 |
0,81 |
0,00644 |
0,269 |
0,0304 |
1,269 |
0,0304 |
1,269 |
604 |
0,193 |
3130 |
1,0 |
||
|
Н,А/см |
- |
10,2 |
38 |
11,3 |
28,9 |
- |
14,6 |
|||||||||||||||||
|
В, Тл |
0,77 |
1,46 |
1,82 |
1,12 |
1,5 |
1,5 |
1,26 |
|||||||||||||||||
|
0,5 |
0,012 |
115,5 |
F,A |
839 |
10,1 |
50 |
4,1 |
67 |
78,5 |
45 |
900 |
0,284 |
0,0023 |
0,0958 |
0,0143 |
0,596 |
0,0143 |
0,596 |
195,4 |
0,0624 |
1094,5 |
0,35 |
||
|
Н,А/см |
- |
2,57 |
2,35 |
4,52 |
6,32 |
- |
5,16 |
|||||||||||||||||
|
В, Тл |
0,39 |
0,73 |
0,91 |
0,56 |
0,75 |
0,75 |
0,63 |
|||||||||||||||||
|
Ф, Е о.е. |
Ф, Вб |
Е, В |
Коэфф. |
Kб=1,18 |
Kс=0,95 |
Kс=0,95 |
Kс=0,98 |
Kс=0,98 |
Kс=0,98 |
Fбзс=Fб+Fз1+Fс1 |
Fбзс*= Fбзс / FУ(1) , о.е. |
Фу=1,73 10-6 Fбзс , Вб |
Фу*= Фу / Ф(1) , о.е. |
ФП1=Ф+ Фу, Вб |
ФП1*= ФП1 / Ф(1) , о.е. |
ФП.СР=0,5( ФП 1+ ФП 2) , Вб |
ФП.СР*= ФП.СР / Ф(1) , о.е. |
Fпс=Fп+Fс2+Fз2= |
FПС*= FПС / FУ(1) , о.е. |
FУ= Fбзс+FПС |
FУ 0= FУ / FУ(1) |
|||
|
Площадь поперечного сечения участка, мм |
30960 |
- |
6560 |
- |
17500 |
17500 |
10390 |
|||||||||||||||||
|
Средняя длина пути магнитного потока, мм |
2,3 |
39,2 |
212,3 |
9,1 |
106,7 |
0,1 |
87,9 |
|||||||||||||||||
|
Наименование участка |
Зазор м/д сердеч статора и полюс наконечником |
Зубцы статора |
Спинка статора |
Зубцы полюсного наконечника |
Сердечник полюса |
Зазор в стыке пол. и серд. ротора |
Спинка ротора |
Рисунок 4.1 - Характеристика холостого хода генератора
Таблица 4.2 - Нормальная характеристика холостого хода генератора
|
E*=E/U1, о.е. |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
|
F*=F?/F?(1), о.е. |
0 |
0,47 |
1,0 |
1,17 |
1,4 |
2,0 |
5. Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима
Активное сопротивление обмотки фазы при 20 0С
r1= Ом
Активное сопротивление в относительных единицах
r1*=r1I1/U1=0,0292•180,4•/400=0,0228 о.е.
Проверка правильности определения r1*
r1*= о.е.
Активное сопротивление демпферной обмотки
rд= Ом.
Размеры паза
bп1=11,8 мм; hш1=1 мм; hк1=3 мм; h2=1,9 мм; hп1=39,2 мм; h3=1 мм; h4=1 мм;
h1=32,3 мм; bш1=0,6•bп1=0,6•11,8=7,08 мм
Коэффициенты, учитывающие укорочение шага
кв1=0,4+0,6в1=0,4+0,6•0,8=0,88
к'в1=0,2+0,8в1=0,2+0,8•0,8=0,84
Коэффициент проводимости рассеяния
лп1=
Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния
лд1=
Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки
лл1=.
Коэффициент зубцовой зоны статора
квб=
Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на магнитную проницаемость рассеяния между коронками зубцов
кк=0,1
Коэффициент проводимости рассеяния между коронками зубцов
лк=
Суммарный коэфициент магнитной проводимости потока рассеяния обмотки статора
л1=лп1+лл1+лд1+лк=1,344+3,55+0,426+0,24=5,56
Индуктивное сопротивление обмотки статора
ху=1,58•f1•?1•w21•л1/(p•q1•108)=1,58•50•140•502•5,56/(2•5•108)=0,154 Ом.
Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора
ху*=ху•I1/U1=0,154•180,4•/400=0,12 о.е.
Проверка правильности определения ху*
ху*= о.е.
6. Расчет магнитной цепи при нагрузке
Рисунок 6.1 - Частичные характеристики намагничивания Е; Ф=f(Fдзс), Фп=f(Fпс), Фу=f(Fдзс)
Рисунок 6.2 - Векторная диаграмма Блонделя
ЭДС, индуктированная магнитным потоком воздушного зазора
Eб*=1,076 о.е.
МДС для воздушного зазора и статора
Fб*=0,75 о.е.
МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора
Fбзс*=0,98 о.е.
Предварительный коэф-ент насыщения магнитной цепи статора
к'нас=Fбзс/Fб=0,98/0,75=1,31
Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи
жd=0,94; жq=0,58; жqd=0,0032
Коэффициенты реакции якоря
каd=0,86; каq=0,4
Коэффициент формы поля реакции якоря
кФа=1
Амплитуда МДС обмотки статора
Fa=0,45m1w1коб1I1кфа/р=0,45•3•50•0,91•180,4•1/4=5560 А
Амплитуда МДС обмотки статора в относительных единицах
Fа*= о.е.
Поперечная составляющая МДС реакции якоря, с учетом насыщения, отнесенная к обмотке возбуждения
Faq*/cosш=жqkaqFa*=0,58•0,4•1,77= 0,412о.е.
ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС
Eaq/cosш=0,225 о.е.
Направление вектора ЭДС Ебd, определяемое построением вектора Еaq/cosш
ш=49,75?; cosш=0,646; sinш=0,763
Продольная МДС реакции якоря с учетом влияния поперечного поля
F'ad*=жdkadFa*sinш+kqdFa*cosшф/д=0,94•0,86•1,8•0,763+0,0032•
1,8•0,646•324,2/2,3=1,6 о.е.
Продольная составляющая ЭДС
Eбd*=Фбd*=1,062 о.е.
МДС по продольной оси
Fбd*=0,8 о.е.
статор машина магнитный цепь
Результирующая МДС по продольной оси
Fба*=Fбd*+F'ad*=0,8+1,6=2,41 о.е.
Магнитный поток рассеяния
Фу*=0,83 о.е.
Результирующий магнитный поток
Фп*=Фбd*+Фу*=1,062+0,83=1,9 о.е.
МДС, необходимая для создания магнитного потока
Fпс*=1,0 о.е.
МДС обмотки возбуждения при нагрузке
Fп.н*=Fба*+Fпс*=2,41+1,0=3,41 о.е.
МДС обмотки возбуждения при нагрузке
Fп.н=Fп.н*FУ(1)=3,41•3133,4 =10691,5 А
7. Обмотка возбуждения
Напряжение дополнительной обмотки статора
Uд=U1•wd/w1=400•5/50=40 В
Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения
?'ср.п=2,5(?п+bп)=2,5(155+115,2)=675,5 мм
Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки возбуждения
S'= мм2
Предварительная плотность тока в обмотке возбуждения
J'п=3,6 А/мм2
Предварительное количество витков одной полюсной катушки
w'п=
Расстояние между катушками смежных полюсов
ак= мм
Принимаем многослойную катушку из изолированного медного провода прямоугольного сечения марки ПСД.
Размера проводника без изоляции
aЧb=3,15Ч7,1 мм;
S=21,82 мм2
Размера проводника с изоляций
a'Чb'=3,48Ч7,54 мм
Предварительное наибольшее количество витков одном слое
N'в=(hп-hпр)/(1,05b')=(95,8-2•5)/(1,05•7,54)=10,8
Предварительное количество слоев обмотки по ширине полюсной катушки
N'ш= w'п/ N'в=161/10,8=14,9
Раскладка и уточнение числа витков катушки
4 слоев по 12 витков
4 слоя по 10 витков
4 слоя по 8 витков
4 слоя по 6 витков
4 слоя по 4 витка
Nш=20; wп=160; Nв=12
Размер полюсной катушки по ширине
bк.п=1,05 Nш a'=1,05•20•3,48=73 мм
Размер полюсной катушки по высоте
hк.п=1,05 Nвb'=1,05•12•7,54=95 мм
Средняя длина витка катушки
?ср.п=2(?п+bп)+р(bк+2(bз+ bи))=2(155+115,2)+3,14(73+3,4)=780,3 мм
Ток возбуждения при номинальной нагрузке
Iп.н=Fп.н/wп=10691,5/160=66,8 А
Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения
ап=1
Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения
Jп=Iп.н/(апS)=66,8/(1•21,82)=3,06А/мм2
Общая длина всех витков обмотки возбуждения
Lп=2рwп?ср.п•10-3=2•2•160•780,3•10-3=500 м
Массам меди обмотки возбуждения
mм.п=8,9LпS•10-3=8,9•500•21,82•10-3=97 кг
Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20? С
rп=Lп/см20апS=500/57•1•21,82=0,4 Ом
Максимальный ток возбуждения
Iп max=Uп/(rпmт)=(40-2)/(0,4•1,38)=68,6 А
Коэффициент запаса возбуждения
Iп max/Iп.н=68,6/66,8=1,026
Номинальная мощность возбуждения
Рп=Uп•Iп max = (40-2)•68,6=2606 Вт
8. Параметры обмоток и постоянные времени
8.1 Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме
Коэффициент насыщения при Е=0,5 (табл. 5-1),
кнас(0,5)=
МДС для воздушного зазора при Е=1,0
Fб(1)*= 1678 о.е.
Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря
хad*= о.е.
Коэффициент поперечного реакции якоря
кaq=0,4
Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря
хaq*= о.е.
Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси
хd*=хad*+ху*=2,39+0,12=2,51 о.е.
Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси
хq*=хaq*+ху*=1,21+0,12=1,33 о.е.
8.2 Сопротивления обмотки возбуждения
Активное сопротивление обмотки возбуждения, приведенное к обмотке статора
о.е.
Коэффициент магнитной проводимости потоков рассеяния обмотки возбуждения
лпУ=лн.п+0,65лп.с+0,38лп.в=40,6+0,65•78+0,38•27,5=101,8
Индуктивное сопротивление обмотки возбуждения
хп*=1,27кadхad*(1+о.е.
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения
хпу*=хп* - хad*=2,75-2,39=0,36 о.е.
8.3 Сопротивления демпферной обмотки
Относительное зубцовое деление демпферной обмотки
t2*=рt2/ф=3,14•19,5/324,4=0,189 о.е.
Коэффициент распределения демпферной обмотки
кр2=
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по зубцам полюсного наконечника
лдз=t2/(gдб)=19,5/(16,5•2,3)=0,51
Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния полюсов
лdп=(0,785-.
Коэффициенты
Сd=1,2; Cq=3,0
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по продольной оси
лдлd=0,019фCd/N2=0,019•324,4•1,2/11=0,672
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по поперечной оси
лдлq=0,019фCd/N2=0,019•324,4•3/11=1,68
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по продольной оси
лдd=
Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси
лдq=
Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси
хдd*=о.е.
Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси
хдq*= о.е.
Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по продольной оси
rcd*=
о.е.
где м0=4р•10-7 Гн/м - магнитная проницаемость воздуха,
с2(t)=ск(t)=0,0242 - удельное сопр-ние стержня и сегмента при t=155 0C.
Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по поперечной оси
rcq*=0,75rcd*=0,75•0,0743=0,0557 о.е.
Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по продольной оси
rkd*=
о.е.
Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по поперечной оси
rkq*=1,5rkd*=1,5•0,1=0,15 о.е.
Активное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси
rдd*=rcd*+rkd*=0,0743+0,1=0,175 о.е.
Активное сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси
rдq*=rcq*+rkq*=0,0557+0,15=0,206 о.е.
8.4 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора
Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси
x'd*=xу*+ о.е.
Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси
х'q*=xq*=1,33 о.е.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси
x''d*=xу*=о.е.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси
x''q*=xу*+о.е.
Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности
Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление
х2*=о.е.
Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при большом внешнем индуктивном сопротивлении
х2*=0,5(х''d*+х''q*)=0,5(0,168+0,149)=0,158 о.е.
Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности
Активное сопротивление обмотки фазы статора для тока нулевой последовательности при рабочей температуре
r0*=r1*(20)•mт=0,0228•1,38=0,0314 о.е.
8.6 Постоянные времени обмоток
Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной
Тd0=xп*/щ1rп*=2,75/0,0038•2•3,14•50=2,29 с
Обмотка возбуждения при замкнутых обмотках статора и демпферной
Т'd=Td0x'd*/xd*=2,29•0,43/2,51=0,4 с
Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси
Tдd0=с
Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по поперечной оси
Tдq0= с
Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке статора и замкнутой обмотке возбуждения
T''d0=с
Демпферная обмотка по продольной оси при короткозамкнутых обмотках возбуждения и статора
T''d=T'''d0x''d*/x'd*=0,0067•0,168/0,43=0,0026 с
Демпферная обмотка по поперечной оси при короткозамкнутой обмотке статора
T''q=Tдq0x''q*/xq*=0,019•0,149/1,33=0,0021 с
Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора
Ta=x2*/щ1r1*=0,158/(2•3,14•50•0,229)=0,022 с
9. Потери и КПД
Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца
t1max=р(D1-2hп)/z1=р(413-2•39,2)/60=25,7 мм
Ширина зубца в наиболее широкой части
bз1max=t1max-bn1=25,7-11,8=13,9 мм
Ширина зубца в средней части
bз1cp=(bз1min+bз1max)/2=(25,7+9,8)/2=11,9 мм
Расчетная масса стали зубцов статора
mз1=7,8z1bз1срhn1?1kc•10-6=7,8•60•11,9•39,2•140•0,95•10-6=30 кг
Магнитные потери в зубцах статора
Pз1=3В2з1срmз1=3•1,462•30=185,3 Вт
Масса стали спинки статора
mc1=7,8р(Dн1-hc1)hc1?1kc•10-6=7,8•3,14(590-49,3)•49,3•140•0.95•10-6=86,9 кг
Магнитные потери в спинке статора
Рс1=3В2с1mc1=3•1,822•86,9=867,6 Вт
Амплитуда колебаний индукции
В0=в0кбВб=0,25•1,18•0,773=0,228 Тл
Среднее значение удельных поверхностных потерь
рпов=к0(z1n1•10-4)1,5(0,1В0t1)2=4,5(60•1500•10-4)(0,1•0,228•21,6)2=9,19 Вт/м2
Поверхностные потери машины
Рпов=2•р•ф•б•?пр•пов•кп•10-6=2•2•324,4•0,67•150•9,19•0,6•10-6=0,742 Вт
Суммарные магнитные потери
РсУ=Рс1+Рз1+Рпов=185,3+867,6+0,742=1053,6 Вт
Потери в обмотке статора
Рм1=m1•I21•r1•mт+m1•(I'пн/)2•rд•mт=
=3•180,42•0,029•1,38+3•(66,8/)2•0,0029•1,38=3949 Вт
Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора
Рп=I2п.нrпmт+2Iп.н=66,82•0,4•1,38+2•66,8=2608 Вт
Добавочные потери в обмотке статора и стали магнитопровода при нагрузке
Рдоб=0,005Рн=0,005•100000=500 Вт
Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию
Р'мх=Рт.п+Рвен=8()2()3=8()2()3=1268 Вт
Потери на трение щеток о контактные кольца
Рт.щ=2,6Iп.нD1n1•10-6 =2,6•66,8•413•1500•10-6=107,6 Вт
Механические потери
Рмх=Р'мх+Ртщ=1268+107,6=1375,6 Вт
Суммарные потери
РУ=РсУ+Рм1+Рдоб+Рп+Рмх=1053,6+3949+500+2608+1375,6=9486,1 Вт
КПД при номинальной нагрузке
з=[1-РУ/(Р2н+РУ)] •100=[1-9486,1/(100000+9486,1)] •100=91,3 %
10. Характеристики машин
Повышение напряжения на зажимах генератора
ДU%=%==30%
Значение ОКЗ
ОКЗ=Е'0*/хd*=1,2/2,51=0,478 о.е.
Кратность установившегося тока к.з.
Ik/I1н=ОКЗ•Iп.н*=0,478•3,41=1,63 о.е.
Наибольшее мгновенное значение тока
iуд=1,89/х''d*=1,89/0,168=11,3 о.е.
Статическая перегружаемость
S=E'0о*kp/xd*cosцн=4,44•1,02/2,51•0,8=2,25 о.е.
Определяем ЭДС
Е'0*= 3 о.е.
Определяем уравнение
Р*=(Е'0*/хd*)sinи+0,5(1/хq*-1/xd*)sin2и=
=3/2,51•sinи+0,5(1/1,33-1/2,51)sin2и=1,2sinи+0,18sin2и
Рисунок 10.1 - Угловая характеристика
11. Тепловой и вентиляционный расчеты
Тепловой расчет обмотки статора
Потери в основной и дополнительной обмотках статора
Р'м1=m1mт'[I'12r1+(Iп.н/)2rд]=
=3М1,48М[180,42•0,029+(66,8/)2•0,003)=4235 Вт,
где m'т=1,48 - коэффициент для класса нагревостойкости изоляции F
Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора
Sп1=рD1?1=рМ413М140=181647 мм2
Условный периметр поперечного сечения
П1=2(hn1+bп1)=2(39,2+11,8)=102 мм
Условная поверхность охлаждения пазов
Sи.п1=z1П1?1=60М102М140=856800 мм2
Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки
Sл1=4рD1?в1=4М3,14М413М158,3=821305 мм2
Условная поверхность охлаждения генераторов без охлаждающих ребер на станине
Sмаш=рDн1(?1+2?в1)=3,14М590(140+2М158,3)=846142 мм2
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора
рп1= Вт/мм2,
где к=0,82 - коэффициент
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения пазов
ри.п1= Вт/мм2
Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки
рл1== Вт/мм2
Окружная скорость ротора
v2= м/с
Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины
Дtп1= єС,
где б1=14М10-5 Вт/(мм2Мград) - коэффициент теплоотдачи поверхности статора.
Односторонняя толщина изоляции в пазу статора
bи1=(bп1-Nшb)/2=(11,8-2•4,5)/2=1,4 мм
Перепад температуры в изоляции паза и жестких катушек
Дtи.п1= єС
Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины
Дtл1=рл1/б1=0,00395/14М10-5=28,2 єС
Перепад температуры в изоляции лобовых частей из жестких катушек
Дtи..л1=рл1=0,00395 єС
Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины
Дt'1=(Дtп1+Дtи.п1)+(Дtл1+Дtи.л1) =
=(65,9+10,1)+(28,2+34,6) єС
Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри машины
Р'У=к(Р'м1+РсУ)+Р'м1+Р'м2+РмхУ+Рд=0,82(4235 Вт
Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха
Дtв= єС
Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха
Дt1=Дt'1+Дtв=65,9+6=71,8 єС
11.1 Тепловой расчет обмотки возбуждения
Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов
Sп2=2•р•?ср.п•Пп=2•2•780,3•154=48,1•104 мм2
Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки
рп=кРп/Sп2=0,9•2608/48,1•104 =0,0049 Вт/мм2
Коэффициент теплоотдачи катушки
бТ=(2,6+0,19•v2)•10-5=(2,6+0,19•32,1)•10-5=8,7•10-5 Вт/(мм2 ?С)
Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки
Дtп.л=рп/бТ=0,0049/0,000087=56,2 ?С
Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции многослойных катушек из изолированных проводов
Дtи.л=рп ?С
Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины
Дt'п=Дtп.п+Дtи.п=56,2+6,1=62,3 ?С
Среднее превышение температуры обмотки над температурой охлаждающего воздуха
Дtп=Дt'п+Дtв=62,3+6=68,2 ?С
11.2 Вентиляционный расчет
Принята система вентиляции аксиальная
Необходимый расход воздуха
Vв== м3/с
Эквивалентное аэродинамическое сопр-ние воздухопровода
z1=200 Па•с2/м
Наружный диаметр вентилятора
Dвен2=0,85D1=0,85•413=351 мм
Внутренний диаметр колеса вентилятора
Dвен1=0,65D1=0,65•413=268,5 мм
Длина лопатки вентилятора
lл=0,13D1=0,13•413=53,7 мм
Количество лопаток вентилятора
Nл= Dвен2/20=351/20?18
Линейная скорость вентилятора по наружному диаметру
Vвен2= р•Dвен2•n/(6•104)=3,14•351•1500/60000=27,6 м/с
Линейная скорость вентилятора по внутреннему диаметру
Vвен1= р•Dвен1•n/(6•104)=3,14•268,5•1500/60000=21,1 м/с
Напор вентилятора
H0=за.о•г(V2вен2-V2вен1)=0,6•1,23(27,62-21,12)=233,6 Па,
где за.о=0,6 - аэродинамический КПД вентилятора
г = 1.23 кг/м3 - плотность воздуха.
Площадь поперечного сечения входных отверстий вентилятора
Sвен=0,92р•Dвен2•lл•10-6=0,92•3,14•351•53,7•10-6=0,0545 м2
Максимальный расход воздуха
Vв max=0,42•Vвен2•Sвен =0,42•27,6•0,0545=0,631 м3/с
Действительный расход воздуха
Vв =Vв max м3/с
Действительный напор вентилятора
Па
12. Масса и динамический момент инерции
12.1 Масса
Масса стали сердечника статора
mс1У=mз1+mс1=29+86,9=115,9 кг
Масса стали полюсов
mсп=7,8•10-6кс?п(bпh'п+ккbнпhнп)2р=7,8•10-6•0,98•155(115,2•95,8+0,8•217,1•40)•4=85,2 кг
Масса стали сердечника ротора
mс2=6,12кс10-6?1[(2,05hс2+D2)2-D2]=
=6,12•0,98•10-6•155[(2,05•17,7+101,4)-101,4]=17,5 кг
Суммарная масса активной стали статора и ротора
mсУ=mс1У+mсп+mс2=115,9+85,2+17,5 =218,6 кг
Масса меди обмотки статора
mм1=8,9•10-6m1(a1w1?ср1S0+adwd?срдSэфд)=8,9•10-6•3(3•32•1282,2•4,075+4•3•1282,2•4,0375•2)=17,3 кг
Масса меди демпферной обмотки
mм.д=8,9•10-62р(N'2S?'ст+b'н.пSс+0,6SсСп)==8,9•10-6•4(11•28,3•204,9+206,6•52,27+0,6•52,27•2)=2,66 кг
Суммарная масса меди
mмУ= mм1+ mм.п +mмд =17,3+97+2,66=120,7 кг
Суммарная масса изоляции
mи=(3,8D1,5н1+0,2Dн1?1)10-4=(3,8•5901,5+0,2•590•140)•10-4=7,1 кг
Масса конструкционных материалов
mк=АDн1+В=0,32•590+400=588,8 кг
Масса машины
mмаш=mсУ+mмУ+mи+mк=218,6+120,7+7,1+588,8=935,2 кг
12.2 Динамический момент инерции ротора
Радиус инерции полюсов с катушками
Rп.ср=0,5[(0,5D21+(0,85ч0,96)(0,5D2+hc2)2]•10-6 =0,5[(0,5•4132+0,85(0,5•101,4+17,7)2]•10-6=0,0446 м
Динамический момент инерции полюсов с катушками
Jп=(mс.п+mм.п+mм.д)4R2п.ср=(85,2+97+2,66)4•0,04462=1,47 кг•м2
Динамический момент инерции сердечника ротора
Jс2=0,5mс2•10-6[(0,5D2+hс2)2-(0,5D2)2]=
=0,5•17,5•10-6[(0,5•101,4+17,7)2-(0,5•101,4)2]=0,0185 кг•м2
Масса вала
mв=15•10-6•?1•D22=15•10-6•140•101,42=21,6 кг
Динамический момент инерции вала
Jв=0,5mв(0,5D2)210-6=0,5•21,6•(0,5•101,4)2•10-6=0,0278 кг•м2
Суммарный динамический момент инерции ротора
Jи.д=Jп+Jc2+Jв=1,47+0,0185+0,0278=1,519 кг•м2
Заключение
Ускорение научно-технического прогресса требует всемерной автоматизации производственных процессов. Для этого необходимо создавать электрические машины, удовлетворяющие своим показателям и характеристикам, весьма разнообразным требованиям различных отраслей народного хозяйства.
Процесс создания электрических машин включает в себя проектирование, изготовление и испытание. Под проектированием электрической машины понимается расчет размеров отдельных ее частей, параметров обмоток, рабочих и других характеристик машины, конструирование машины в целом, а также ее отдельных деталей и сборочных единиц, оценка технико-экономических показателей спроектированной машины, включая показатели надежности.
Литература
1. О.Д. Гольдберг, Я.С. Гурин, И.С. Свириденко Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов - М.: Высш. шк., 1984.
2. Копылов Справочник по машиностроительному черчению: Учеб. для втузов - М.: Высш. шк., 1982.
3. В.Е. Ют Электрооборудование автомобилей. Учеб. для вузов 2000.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет параметров синхронного генератора. Магнитная цепь двигателя. Размеры, конфигурация, материал. Обмотка статора и демпферная обмотка. Расчет магнитной цепи. Активное и индуктивное сопротивление обмотки для установившегося режима. Потери и КПД.
дипломная работа [336,8 K], добавлен 04.07.2014Расчет и обоснование номинальной величины асинхронного двигателя. Размеры и зубцовая зона статора. Воздушный зазор и полюса ротора. Определение основных паромеров магнитной цепи. Превышение температуры обмотки статора. Характеристики синхронной машины.
курсовая работа [585,7 K], добавлен 21.02.2016Свойства и характеристики асинхронного двигателя. Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи. Параметры обмоток статора и короткозамкнутого ротора; активные и индуктивные сопротивления. Расчёт магнитной цепи. Режимы номинального и холостого хода.
курсовая работа [859,3 K], добавлен 29.05.2014Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Размеры короткозамыкающего кольца, овальных закрытых пазов и магнитной цепи. Сопротивление обмоток преобразованной схемы замещения двигателя. Расчет параметров номинального режима работы.
курсовая работа [344,0 K], добавлен 23.02.2014Расчет обмотки статора, демпферной обмотки, магнитной цепи. Характеристика холостого хода. Векторная диаграмма для номинальной нагрузки. Индуктивное и активное сопротивление рассеяния пусковой обмотки. Характеристики синхронного двигателя машины.
курсовая работа [407,0 K], добавлен 11.03.2013Магнитная цепь двигателя, определение ее размеров, конфигурации, подбор и обоснование необходимых материалов. Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Активное и индуктивное сопротивления обмоток. Тепловой и вентиляционный расчеты.
курсовая работа [372,5 K], добавлен 26.12.2015Размеры, конфигурация, материал магнитной цепи трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами. Тепловой и вентиляционный расчеты, расчет массы и динамического момента инерции.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 22.03.2018Определение внутреннего диаметра статора и длины магнитопровода, предварительного числа эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Магнитное напряжение воздушного зазора.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.01.2015Главные размеры асинхронной машины и их соотношения. Обмотка, пазы и ярмо статора. Параметры двигателя. Проверочный расчёт магнитной цепи. Схема развёртки обмотки статора. Расчёт пусковых сопротивлений. Схема управления при помощи командоконтроллера.
курсовая работа [618,0 K], добавлен 21.05.2013Расчет машины постоянного тока. Размеры и конфигурация магнитной цепи двигателя. Тип и шаги обмотки якоря. Характеристика намагничивания машины, расчет магнитного потока. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов. Тепловой и вентиляционный расчеты.
курсовая работа [790,3 K], добавлен 11.02.2015Определение размеров и выбор электромагнитных нагрузок асинхронного двигателя. Выбор пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора. Расчет короткозамкнутого ротора и магнитной цепи. Потери мощности в режиме холостого хода.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.09.2012Расчет конструкции асинхронного двигателя, выбор технических параметров рабочего режима. Расчет обмоток статора и ротора магнитной цепи. Определение пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния; тепловой расчет.
курсовая работа [580,0 K], добавлен 06.05.2014Выбор внешнего и внутреннего диаметра статора, электромагнитных нагрузок, длины статора и ротора. Расчет магнитной цепи машины, параметров схемы замещения, потерь мощности. Определение параметров для номинальной нагрузки на валу. Выбор системы вентиляции.
дипломная работа [200,9 K], добавлен 25.03.2012Определение главных размеров электромагнитных загрузок, числа пазов статора и ротора, витков в фазе обмотки и зубцовой зоны. Расчет магнитной цепи статора и ротора. Параметры асинхронного двигателя. Определение потерь и коэффициента полезного действия.
курсовая работа [956,2 K], добавлен 01.06.2015Выбор главных размеров статора, ротора и короткозамыкающего кольца. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора. Вентиляционный расчет двигателя с радиальной вентиляцией.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 15.10.2012Определение трехфазного асинхронного двигателя и обмоточных данных, на которые выполнены схемы обмоток. Перерасчет обмоток на другие данные (фазное напряжение и частоту вращения магнитного поля статора). Установление номинальных данных электродвигателя.
курсовая работа [1006,7 K], добавлен 18.11.2014Выбор и обоснование основных размеров. Расчет обмотки статора и возбуждения, пусковой обмотки, магнитной цепи, параметров и постоянных времени. Масса активных материалов. Определение потерь и коэффициента полезного действия. Характеристики генератора.
курсовая работа [654,6 K], добавлен 25.03.2013Перспектива совершенствования технологии проектирования электрических машин. Выбор главных размеров. Расчет зубцовой зоны и обмотки статора, магнитной цепи, параметров рабочих режимов, потерь, рабочих характеристик. Работа двигателя при отключениях.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 17.08.2013Магнитная цепь двигателя постоянного тока. Обмотка якоря и добавочных полюсов. Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов. Характеристики намагничивания машин. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов, коммутационные параметры.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 02.04.2019Сечение провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора; магнитной цепи и намагничивающего тока. Требуемый расход воздуха для охлаждения. Превышение температуры наружной поверхности изоляции лобовых частей обмотки.
курсовая работа [174,5 K], добавлен 17.12.2013
