кусрач. Курсовой проект По электрическим машинам Хтема Алексей Проверил Дарий Иван Оценка Бэлць,2020 Введение
 Скачать 99.54 Kb.
|
|
Министерство Образования, Культуры и Исследований Республики Молдова Бельцкий Политехнический Колледж Курсовой проект По электрическим машинам Выполнил: Хтема Алексей Проверил: Дарий Иван Оценка…………………… Бэлць,2020 Введение Электротехническая промышленность, несмотря на все трудности послеперестроечного периода, остается ведущей отраслью промышленности. Электрические машины используются во всех промышленных, сельскохозяйственных, военных и бытовых установках. Поэтому качество электротехнических изделий во многом определяет технический уровень продукции других отраслей. Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому их технико-экономические показатели и эксплуатационные свойства имеют важное значение для экономики нашей страны. Проектирование электрических машин это искусство, соединяющее знание процессов электромеханического преобразования энергии с опытом, накопленным поколениями инженеров-электромехаников, умение применять вычислительную технику и талантом инженера, создающего новую или улучшающего уже выпускаемую машину. При создании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при ее изготовлении трудоемкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала высокой надежностью и наилучшими энергетическими показателями, при этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе. При проектировании электрических машин необходимо учитывать соответствие их технико-экономических показателей современному уровню при соблюдении требований государственных и отраслевых стандартов, а также назначение и условия эксплуатации, стоимость активных и конструктивных материалов, КПД, технологию производства, надежность в работе и патентную чистоту. Расчет и конструирование электрических машин неотделимы от технологии их изготовления. Поэтому при проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости изготовления электрических машин. Электрические машины массового производства выпускают едиными сериями. Только асинхронных двигателей единых серий изготовляют несколько миллионов штук в год. 5 Серии электрических машин сменялись в течение 7—12 лет. Проектирование новых серии — ответственная задача, решаемая с учетом новейших мировых достижений ведущих электротехнических фирм. Это накладывает особые требования на проектирование базовых машин серий и их модификаций. При проектировании необходимо учитывать возможные изменения стоимости материалов и электроэнергии, спрос на международном рынке, затраты на технологическое оборудование и другие факторы. Если раньше на одном заводе выпускались машины двух-трех высот оси вращения и была высокая автоматизация производства, то в последние годы электромашиностроительные заводы нашей страны освоили широкую номенклатуру машин и принимают заказы практически на любые машины, соответствующие возможностям производства. Все это потребовало новых подходов к проектированию электрических машин — значительно сократить сроки предпроизводственной подготовки и несколько изменить технологию. Критерий оптимизации электрических машин определяется, как правило, минимумом суммарных затрат, т.е. минимумом стоимости материалов, затрат на изготовление и эксплуатацию. Стоимость эксплуатации зависит от КПД, коэффициента мощности, качества машины, ремонтоспособности и ряда других факторов. При проектировании индивидуальной машины или небольшой серии критерий оптимизации согласовывается с заказчиком. Выбрать оптимальный вариант производства электрической машины можно, сопоставив многие варианты расчета, поэтому без вычислительных машин не обходится ни один серьезный расчет электрических машин. В настоящее время ЭВМ применяют для выполнения полного оптимизационного расчета электрической машины, ведутся работы по созданию системы автоматизированного проектирования электрических машин, которая должна не только выполнять расчет машины, но и выдавать рабочие чертежи. Предполагается, что в будущем автоматизированные системы проектирования будут выполнять работу от приема заказа на проектирование до испытания без ее изготовления (прогнозирование геометрии, надежности и характеристик). Сопоставление программ расчетов, накопление банков данных, решение вопросов создания автоматизированной системы проектирования электрических машин — одни из трудных и важных задач электротехнической науки. Но прежде чем заниматься этими вопросами, необходимо научиться проектировать машину. 1. Главные размеры двигателя 1.1 Наружный и внутренний диаметры сердечника статора. По табл. 5.4 при h=200мм, 2р=4 и исполнении по способу защиты IP44-принимаем  ,  1.2 Предварительные значения КПД (рис. 5.1) и коэффициента мощности (рис 5.1)  1.3 Расчётная мощность (5.2)  1.4 Предварительные значения максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки (рис. 5.2) при принимаем  .1.5 Предварительное значение обмоточного коэффициента: принимаем обмотку статора однослойной (табл. 5.9), тогда  1.6 Расчётная длина сердечника статора (5.4)  = 1.7 Коэффициент длины (5.5)  что укладывается в диапазон рекомендуемых значений  .2. Размеры активной части двигателя 2.1 Воздушный зазор (рис 5.5) при h=200 мм принимаем  =0.5 мм.2.2 Наружный диаметр сердечника ротора  2.3 Внутренний диаметр сердечника ротора  2.4 Конструктивная длина сердечника статора  2.5 Число пазов на статоре и роторе (табл. 5.8)  На роторе применяем скос пазов на одно зубцовое деление 2.6 Форма пазов на статоре (табл. 5.9): трапециидальные полузакрытые (рис. 5.6, а). Форма пазов на роторре (табл. 5.10): овальные закрытые (рис. 5.7,б). 2.7 Размеры полузакрытого паза статора: Зубцовое деление статора (5.10)  Ширина зубца статора (5.9)  Где  по табл. 5.9;Высота спинки статора (5.12)  Где   ;Высота зубца статора (5.11)  Наименьшая ширина паза в штампе (5.13)  Где  Наибольшая ширина паза в штампе (5.15)  Где  Принимаем ширину шлица  Высота клиновой части паза (5.17)  ( Высота паза, занимаемая обмоткой (рис 5.6, а),  .2.8 Размеры закрытого овального паза ротора: Зубцовое деление ротора (5.25)  Ширина зубца ротора (5.24)  Где  Высота спинки ротора (5.27)  Где  Высота зубца ротора (5.26)  Диаметр в верхней части паза ротора (5ю28)  Где высота мостика  Диаметр в нижней части паза (5.29)  Расстояние между центрами окружностей овального паза ротора (5.30)  Площадь овального паза в штампе (5.32)  3. Обмотка статора 3.1 Тип обмотки статора (табл. 4.9) – однослойная всыпная, число параллельных ветвей  3.2 Число пазов на полюс и фазу (5.40)  Обмоточный коэффициент (5.42) (таб. 5.16)  3.3 Шаг по пазам у=9; 11 пазов. 3.4 Ток статора в номинальном режиме работы двигателя (5.47)  3.5 Число эффективных проводников в пазу статора (5.46)  3.6. Число последовательных витков в обмотке фазы статора (5.48)  3.7. Плотность тока в обмотке статора принимаем по рис. 5.11  3.8. Сечение эффективного проводника обмотки статора (5.49)  По табл. П.1.1 принимаем провод с сечением  мм2 , диаметром  В соответствии с классом нагревостойкости изоляции F выбираем обмоточный провод марки ПЭТ-155,  3.9. Толщина изоляции для полузакрытого паза при однослойной обмотке и классе нагревостойкости F (см. табл. 5.12): по высоте  ; по ширине  3.10. Площадь изоляции в пазу (см. табл. 5.12)  3.11. Площадь паза в свету, занимаемая обмоткой (5.52),  3.12. Коэффициент заполнения паза статора изолированными проводниками (5.51)  3.13. Уточненное значение плотности тока в обмотке статора (5.55)  3.14. Уточненные значения электромагнитных нагрузок (5.56) и (5.57)   где  - основной магнитный поток (5.58): 3.15. Размеры катушек статора: среднее зубцовое деление (5.59)  средняя ширина катушки (5.60)  3.16. Средняя длина лобовой части катушки (5.61)  3.17. Средняя длина витка обмотки статора (5.62)  3.18. Длина вылета лобовой части обмотки(5.64)  3.19. Активное сопротивление одной фазы обмотки статора, приведенное к рабочей температуре (5.67),  3.20. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния (5.69)  где  , так как обмотка с диаметральным шагом; значение  определяем по рис. 5.12, а с помощью табл. 5.12: 3.21. Коэффициент воздушного зазора (5.74) и (5.75)  3.22. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния (5.72)  где при  по табл. 5.18  ; по табл. 5.19 при  для однослойной обмотки   3.23. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора (5.77)  3.24. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки статора (5.78)  3.25. Индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора (5.79)  4. Обмотка короткозамкнутого ротора (см. & 5.5) 4.1 Рабочий ток в стержне ротора (5.82)  4.2 Плотность тока в стержне ротора (5.83)  где  4.3 Размеры короткозамыкающего кольца (рис. 5.14): Поперечное сечение (5.84)  Высота кольца (5.85)  Длина кольца (5.86)  Средний диаметр кольца (5.87)  4.4 Активное сопротивление стержня клетки (5.88): Расчётная глубина проникновения тока в стержень (5.90) (рис. 5.15)  Для определения  расчитаем коэффициент ξ . В начальный момент пуска (s=1) для алюминиевой литой клетки при рабочей температуре 115 (5.91) По рис 5.16  , тогда  Ширина стержня на расчётной глубине проникновения тока (5.92)  Площадь сечения стержня при расчётной глубине проникновения тока (5.93)  Коэффициент  Активное сопротивление стержня в рабочем режиме (  , приведённие к рабочей температуре 115 , Активное сопротивление стержня клетки при s=1 с учётом вытеснения тока  4.5 Активное сопротивление короткозамыкающих колец (5.94)  4.6 Активное сопротивление колец ротора, приведённое к току стержня (5.95),  Где   4.7. Центральный угол скоса пазов (5.98)  где  4.8. Коэффициент скоса пазов (табл. 5.20)  4.9. Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора (5.101)  4.10. Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора (5.99): в рабочем режиме  в начальный момент пуска с учетом вытеснения тока  4.11. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния пазов ротора (5.103): в номинальном режиме  где  находим по (5.104):  в начальный момент пуска с учетом вытеснения тока [  ]  4.12. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния (5.105)  где  по рис.5.17 при  4.13. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния короткозамыкающих колец клетки ротора (5.107)  4.14. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния скоса пазов ротора (5.108)  где принимаем  4.15 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки ротора (5.109)  ;В номинальном режиме  В начальный момент  4.16 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора (5.110): В номинальном режиме  В начальный момент пуска  4.17 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведённое к обмотке статора (5.110а): В номинальном режиме  В начальный момент пуска  .5. Магнитная цепь (5.7) Сердечники статора и ротора выполняем из листовой электротехнической стали марки 2013 толщиной 0.5 мм. 5.1 Магнитное напряжение воздушного зазора (5.151)  5.2 Магнитная индукция в зубце статора (5.153)  5.3 Напряжённость магнитного поля в зубце статора  определяем по кривым намагничивания для зубцов стали марки 2013, так как  . Коэффициент учитывающий ответвление части магнитного потока в паз (5.154), Где  По рис. П.2.1 при  5.4 Магнитное напряжение зубцового слоя статора (5.156)  5.5 Магнитная индукция в зубце ротора (5.169)  5.6 Напряжённость поля в зубце ротора: так как  определяем по таблице намагничивания зубцов асинхронных двигателей для стали марки 2013 (табл. П.2.3); 5.7 Магнитное напряжение зубцового слоя ротора (5.172)  5.8. Коэффициент насыщения зубцового слоя статора и ротора (5.188)  5.9. Магнитная индукция в спинке статора (5.189)  5.10. Напряженность магнитного поля в спинке статора по таблице намагничивания спинки асинхронных двигателей для стали марки 2013 (см. табл. П.2.2)  5.11. Длина средней силовой линии в спинке статора (5.191)  5.12. Магнитное напряжение в спинке статора (5.190)  5.13. Магнитная индукция в спинке ротора (5.189)  5.14. Напряженность магнитного поля в спинке ротора по таблице намагничивания для спинки асинхронных двигателей (см. табл. П.2.2)  5.15. Длина средней силовой линии в спинке ротора (5.193)  5.16. Магнитное напряжение в спинке ротора (5.192)  5.17. Суммарная МДС на пару полюсов (5.151)  5.18. Коэффициент насыщения магнитной цепи двигателя (5.195)  5.19. Намагничивающий ток статора (5.196)  5.20. Главное индуктивное сопротивление обмотки статора (5.199)  5.21. Коэффициент магнитного рассеяния (5.198)  так как   6. Потери и КПД (см. & 6.1) 6.1. Основные магнитные потери в спинке статора (6.5)  где  - расчетная масса спинки статора (6.3): кг.6.2 Основные магнитные потери в зубцах статора (6.6)  где    : 6.3 Основные магнитные потери (6.7)  6.4 Электрические потери в обмотке статора (6.8)  6.5 Электрические потери в обмотке ротора (6.9)  Где  6.6 Механические потери (6.13)  Так как 2р=4, то k=1. 6.7 Добавочные потери (6.19) при номинальной нагрузке двигателя  6.8 Суммарные потери (6.22)  6.9 Подводимая к двигателю мощность (6.23)  6.10 КПД двигателя (6.21)  7. Рабочие характеристики 7.1 Расчётное сопротивление (6.69)  7.2 Полная механическая мощность (6.70)  7.3 Величина А (6.67)  7.4. Величина B (6.68) B = 2A +  7.5 Скольжение (6.66)  где  7.6 Эквивалентные сопротивления рабочей цепи схемы замещения: активное (6.72)  индуктивное (6.73)  полное (6.71)  7.7 Коэффициент мощности в рабочей цепи схемы замещения (6.76)  7.8 Ток в рабочей цепи схемы замещения: полный (6.75)  активная составляющая тока (6.77)  реактивная составляющая тока (6.78)  7.9 Ток статора: активная составляющая (6.79)  реактивная составляющая (6.80)  полный ток (6.83)  7.10. Коэффициент мощности (6.84)  7.11. Потребляемая двигателем мощность (6.85)  7.12. Электромагнитная мощность (6.11)  7.13. Частота вращения ротора (6.86)  7.14 Электромагнитный момент (6.87)  7.15 КПД двигателя  7.16 Критическое скольжение (6.89)  7.17 Перегрузочная способность двигателя (6.88)  Где  8. Пусковые параметры двигателя 8.1 Активное сопротивление короткого замыкания при s=1 (6.46)   (см. п. 4.10).8.2 Составляющая коэффициента пазового рассеяния статора, зависящая от насыщения (6.47),  8.3 Переменная составляющая коэффициента проводимости рассеяния статора (6.50)   8.4 Составляющая коэффициента пазового рассеяния ротора, зависящая от насыщения (6.52),  8.5 Переменная составляющая коэффициента проводимости рассеяния ротора (6.54)   8.6 Переменная составляющая индуктивного сопротивления короткого замыкания (6.55)  
9.3 Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя (6.97)  9.4 Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки статора (6.98). Так как лобовая часть обмотки статора не имеет дополнительной изоляции, то первое слагаемое в скобках выражения (6.98) равно нулю:   9.5 Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя (6.101)  9.6 Условная поверхность охлаждения двигателя (6.109)  ( По рис. 7.2, a при высоте оси вращения 200 мм  9.7 Суммарные потери, отводимые в воздух внутри двигателя (6.104),  Где   9.8 Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой охлаждающей среды (6.102)  По рис. 6.8 при  9.9 Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой охлаждающей среды (6.110)  10. Расчёт вентиляции 10.1 Наружный диаметр центробежного вентилятора принимаем  10.2 Окружная скорость лопаток по наружному диаметру вентилятора (3.6)  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
