пз. Введение Исходные данные
 Скачать 120.21 Kb.
|
|
Содержание Введение………………………………………………………………………...…3 1Исходные данные……………………………………………………………..…4 2Выбор двигателя по номинальной мощности………………………………….5 3 Выбор типа обмотки…………………………………………………………….6 4Расчет обмоточных данных……………………………………………………10 5Построение развернутой схемы обмотки статора……………………………12 6Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник……………………………………………………….16 Заключение……………………………………………………………………….19 Список использованных источников…………………………………………...20 Введение Электрические машины широко применяются в различных отраслях промышленности. При работе этих двигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от частоты питающей сети (стандартная частота 50 Гц) и от числа пар полюсов, а частота вращения ротора отличается на величину скольжения, составляющую 0,012—0,06 скорости магнитного поля статора. Причиной исключительно широкого применения асинхронных электродвигателей является их простота и небольшая стоимость. Практически нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели. Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т.е. применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения. В некоторых приводах возникают требования, которые не могут быть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданы специализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургические и др. 1Исходные данные Таблица 1 Задания для курсового проекта (работы)
2Выбор двигателя по номинальной мощности Мощность двигателя  (1.1) где k- коэффициент, учитывающий действие противовеса;  - скорость подъема груза (м/с);m- масса груза (кг);  - ускорение свободного падения (м/с2); - КПД подъемника. Полученное значение мощности увеличиваем до ближайшего каталожного значения. Ближайший по мощности двигатель4А132S4 (Р=7.5 (кВт), n=1500 (об/мин)) Определяем его номинальный момент:  =9550˙ (1.2) =9550˙ =49.2 (Н˙м) Максимальный момент:  =2,2 =2,2˙49.2=108.2(Н˙м)3 Выбор типа обмотки Выбор делается исходя из: технические возможности выполнения обмотки в данных условиях; минимального расхода обмоточного провода; номинальных мощности и напряжения; типа паза; достоинств и недостатков обмоток; экономической целесообразности. Схема статорных обмоток трёхфазных электрических машин разделяют: по числу активных сторон секций в пазу на однослойные (у которых активная сторона одной катушки занимает весь паз) и двухслойные (активная сторона занимает половину паза), по размеру шага на обмотки с полным шагом (при y=y’) и с укороченным шагом (при y по частоте вращения магнитного поля статора на односкоростные и многоскоростные, по числу секций в катушечных группах (фазных катушек) на обмотки с одинаковым числом секций в группе (q равно целому числу) и равным (q равно дробному числу). По способу выполнения обмоток их ещё разделяют на: шаблонно рассыпные (или всыпные), они же называются обмотками с мягкими секциями. У таких обмоток секции укладываются по одному проводнику через прорезь (шлиц) полузакрытого паза. Применяется для машин малой мощности, напряжением до 500 В; протяжные, выполняются протяжкой провода через пазы, используются для машин напряжением до 10000 В при закрытых или полузакрытых пазах. Способ укладки обмоток трудоёмок. В настоящее время используются в основном при частичном ремонте обмоток. - обмотки с жёсткими секциями, готовые, изолированные секции, несущие на активных частях пазовую изоляцию, укладываются в открытые пазы. Используются для машин средней и большой мощности с напряжением до 5000 -10000 В и более. По способу размещения секций катушечных групп в расточке статора, а так же размещения лобовых частей подразделяются на: концентрические, с размещением катушек (секций) одна внутри другой и расположением лобовых частей в двух или трёх плоскостях, такие обмотки выполняются вразвалку; шаблонные, с одинаковыми секциями катушечных групп. Они могут выполняться и простыми и вразвалку. Если в шаблонной однослойной обмотке развалку выполнить не по полугруппам, а по отдельным катушкам получим схему цепной обмотки. Однослойные обмотки главным образом выполняются простыми шаблонами, шаблонными в «развалку», цепными, концентрическими. Основные достоинства однослойной обмотки: Отсутствие межслоевой изоляции, что повышает коэффициент заполнения паза, а следовательно, ток и мощность двигателя. Простота изготовления. Большая возможность применения автоматизации при укладке обмоток. Недостатки: Повышенный расход проводникового материала. Сложность укорочения шага, а следовательно, компенсации высших гармоник магнитного потока. Ограничение возможности построения обмоток дробным числом пазов на полюс и фазу. Более трудоёмкое изготовление и монтаж катушек для крупных электродвигателей высокого напряжения. Двухслойные обмотки в основном выполняются с одинаковыми секциями: петлевые и цепные, реже принимают концентрические. Основные достоинства двухслойной обмотки по сравнению с однослойной: Возможность любого укорочения шага, что позволяет: а) снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения длины лобовой части секции; б) уменьшить высшие гармонические составляющие магнитного потока, то есть снизить потери в магнитопроводе двигателя. Простота технологического процесса изготовления катушек (многие операции можно механизировать). Возможность выполнения обмотки почти с любой дробностью q, что обеспечивает изготовление обмотки при ремонте асинхронных двигателей с изменением частоты вращения ротора. Кроме того, это является одним из способов приближения формы поля к синусоиде. 4. Возможность образования большего числа параллельных ветвей. К недостаткам двухслойных обмоток следует отнести: Меньший коэффициент заполнения паза (вследствие наличия межслоевой изоляции). Некоторая сложность при укладке последних секций обмотки. необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции. По приведенным соображениям, в настоящее время, в ремонтной практике машин переменного тока двухслойные обмотки получили наибольшее применение. Следовательно, выбираем двухслойную петлевую обмотку. 4Расчет обмоточных данных Расчет обмоточных данных состоит в определении основных данных: N – число катушечных групп; y – шаг обмотки; q – число пазов на полюс и фазу; α – число электрических градусов, приходящихся на один паз; а – число параллельных ветвей. Шаг обмотки Шаг обмотки (у1) – это расстояние выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции:  (4.1)где y1 – расчетный шаг (равен полюсному делению, выраженному в зубцах);  – произвольное число меньше 1, доводящее расчётный шаг (y1) до целого числа.На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у+1.  Для подавления пятой гармоники ЭДС катушки выбирают kу = 0,8.  Принимаем  пазов.Число пазов на полюс и фазу  , (4.2)где  – число фаз.  Число электрических градусов на один паз  , (4.3) Так как  , то обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно  .5Построение развернутой схемы обмотки статора Изобразить границы развертки поверхности расточки статора пунктирными линиями, разделить развертку на Z равных частей (пазов) и пронумеровать их, разметить полюсные деления. Нанести на развертке активные стороны катушек – верхние левые сплошными линиями, нижние правые – пунктирами. Образовать фазные зоны по q пазов в каждой, желательно разными цветами. В обмотке с укороченным шагом размещать нижние правые стороны секций со сдвигом на (t-y) пазов. Образовать первую секцию первой фазы, соединив лобовыми частями левую верхнюю и правую нижнюю активные стороны. Учесть, что номер паза правой стороны секции равен (y + 1). Аналогично образовать все остальные секции. Показать направление ЭДС проводников (целесообразно только для левых верхних активных проводников секций). Образовать катушечную группу первой фазы под первой парой полюсов. Для этого надо соединить последовательно секции одной фазной зоны так, чтобы их ЭДС совпадали по направлению. Аналогично образуются остальные катушечные группы. Соединить катушечные группы первой фазы в «а» параллельных ветвей так, чтобы ЭДС каждой параллельной ветви совпадали по направлению. То же самое надо сделать для других фаз, выполняя условие сдвига между фазами (в пазах), равном l. Начала и концы фаз: С1 ¸ С4; С2 ¸ С5; С3 ¸ С6. Для наглядности соединения катушечных групп в параллельные ветви построить упрощенную схему обмотки. Для этого пронумеровать катушечные группы на развернутой схеме начиная с первой. Их число равно 2рm. Активные стороны катушечных групп изобразить в виде прямоугольников, расположив их рядом друг с другом для всех трех фаз как показано на рисунке. Каждой паре полюсов соответствуют два ряда прямоугольников, т.е. всего будет 2р горизонтальных рядов. Задние лобовые части обозначить пунктирными линиями между прямоугольниками верхних и нижних (левых и правых) сторон. Передние лобовые части обозначить сплошными линиями – для верхних левых – слева, для нижних правых – справа каждого ряда прямоугольников. Обозначить условное направление ЭДС в катушечных группах – для нечетных номеров – слева направо, для четных номеров – справа налево. Соединить обозначения катушечных групп (ряды прямоугольников) в «а» параллельных ветвей так, чтобы ЭДС в активных сторонах совпадали по направлению. Обозначить начала С1; С2; С3 и концы С4; С5; С6 фазных обмоток на упрощенной схеме обмотки.  Рисунок 5.1-Порядок построения развернутой схемы обмотки статора 6Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник Для определения ЭДС обмотки статора необходимо ЭДС катушки умножить на число последовательно соединенных катушек в фазной обмотке статора. Так как число катушек в катyшечной группе равно q1, а число катушечных групп в фазной обмотке равно 2р, то фазная обмотка статора содержит 2pq, катушек. Имея в виду, что число последовательно соединенных витков в фазной обмотке w1 = 2pq1wK (К=1), получим ЭДС фазной обмотки статора (В) ν-й гармоники:  (6.1)где  - частота высшей гармоники; Так как наша обмотка имеет диаметральный шаг, то есть шаг обмотки у равен полюсному делению τ, и нет скоса пазов ни на роторе, ни на статоре, то формулу (6.1) можно переписать в следующем виде:  Рассчитаем величину основного магнитного потока:  (6.2) (Вб)Частоту высших гармоник найдем по формуле:  (6.3)где f1 – частота тока. - первая гармоника:  ,- третья гармоника:  ,- пятая гармоника:  ,- седьмая гармоника:  .По формуле вычислим число последовательно соединенных витков в обмотке фазы:  Подставим полученные данные и рассчитаем ЭДС фазной обмотки статора по формуле, принимая  :- 1-я гармоника:  Зная значение ЭДС 1-й гармоники, приступим к подсчету других ЭДС высших гармоник, учитывая обмоточный коэффициент. Произведение коэффициентов распределения, укорочения шага и скоса пазов называют обмоточным коэффициентом. Следовательно, обмоточный коэффициент для v-й гармоники:  (6.4)У рассматриваемой обмотки шаг диаметральныйи нет скоса пазов, и в нашем случае формула (6.4) принимает следующий вид:  (6.5)Амплитудные значения высших гармоник ЭДС, которые малы по сравнению с первой, найдем по формуле:  (6.6)Из формулы выразим  : (6.7)Найдем ЭДС для третьей, пятой и седьмой гармоники при прямоугольной форме магнитного потока:    Третья гармоническая ЭДС имеет наибольшее значение. Мы нашли фазное значение ЭДС, найдем их линейные значения, учитывая, что обмотки соединены звездой, при котором:  (6.8)По формуле (6.8):     Заключение В ходе выполнения данного курсового проекта, была проанализирована справочная литература определяющая порядок и выбор главных требований к нашему электродвигателю. Были в ней расмотрены. Выбор двигателя по номинальной мощности. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС. И согласно нашим расчетам двигатель соответствует всем требованиям технического задания. Список использованных источников Электрические машины. Учебник для ВУЗов. Копылов И.П.. Высшая школа. 2006. 607 с Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. Вольдек А.И. Попов В.В. Питер, 2007 - 350 с. Справочник по электрическим машинам: В 2т/ Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К.Клокова. Т.1 – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456с.: ил. |