Курсовая рбота Дисциплина «Электрические машины». Задача Расчет магнитной цепи и параметров обмотки якоря машины постоянного тока. В задаче требуется

• Название: Задача Расчет магнитной цепи и параметров обмотки якоря машины постоянного тока. В задаче требуется
• Дата: 13.03.2021
• Размер: 315.5 Kb.
• Имя файла: Курсовая рбота Дисциплина «Электрические машины».doc
• Тип: Задача; #184394
• страница: 2 из 5

B_m = 1,5 Тл → H_m = 2500 А/м

B_a = 1,4 Тл → H_a = 1580 А/м

B_Я = 1,1Тл → H_Я = 920 А/м

B_Z1 =0,57 Тл → H_Z1 = 171А/м

B_Z2 = 1,2 Тл → H_Z2 = 843А/м

B_Z3 = 2 Тл → H_Z3 = 31000 А/м

Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре равна:

H_δ = B_δ / μ₀ , где μ₀ = 1,26 ^. 10^-6 Гн/м – магнитная постоянная.

H_δ = 0,86/ 1,26 ^. 10^-6 = 682539 А/м

Определяем расчетную длину магнитной линии на каждом из участков : L_δ = δ^.k_δ , где k_δ = (10 ^. δ + t₁) / (10 ^. δ + b_Z1) –

коэффициент воздушного зазора,

k_δ =(10 ^.0,0047+ 0,026)/ (10 ^. 0,0047 + 0,007) = 1,35

L_δ = 0,0047^. 1,35= 0,0063 м

L_Z = h_Z , L_m = h_m , L_a = π ^. ( D_a – h_a – 2 ^. h_Z) / (4 ^. p + 0,5 ^. h_a),

L_Z = 0,051м ,

L_m = 0,11м,

L_a = 3,14 ^. (0,493 – 0,052– 2 ^. 0,034)/ (4 ^.2 + 0,5 ^. 0,052) = 0,154м

L_Я = π^. (D_a + 2 ^. h_m + 2 ^. δ + h_Я) / (4 ^. p+0,5 ^. h_Я),

L_Я = 3,14 ^. (0,493+2 ^. 0,11+2 ^. 0,0047+0,057)/(4*2+0,5 ^. 0,057) =0,304м

Для получения МДС обмотки возбуждения в формулу (3) подставляем магнитные напряжения участков : F_δ = H_δ^.L_δ,

F_Z= H_Zp^.L_Z,

F_m= H_m^.L_m,

F_a = H_a^.L_a,

F_Я= H_Я ^.L_Я

Расчетную напряженность магнитного поля в зубцах получают по формуле Симпсона:

H_Zp= (H_Z1+4 ^. H_Z2+H_Z3) / 6 =(171+4*843+31000)/6 =1107А/м

F_δ=682539 ^. 0,0063=4299,9 A ,

F_Z=1107* 0,051=56,45 A,

F_m=2500 ^. 0,11 =275 A,

F_a=1580 ^. 0,154=243,3 A,

F_Я=920 ^. 0,304=279,6 A

Для проверки степени насыщения магнитной системы машины вычисляют коэффициент насыщения : k_нас.=F_B / F_δ.

Полученное значение должно находиться в пределах 1,1- 1,5

F_B= F_δ+F_Z+F_m+F_a+F_Я=4299,9 +56,45 +275+243,3 +279,6 =5154,25 A,

тогда коэффициент насыщения равен k_нас.= 5154,25 /4299,9 =1,19,что соответствует требованиям.

2) Расчет параметров обмотки якоря рекомендуется начать с выбора числа элементарных пазов в реальном пазу u_П и определения числа коллекторных пластин:

K = u_П ^.Z, (4) , где Z – число пазов (зубцов) якоря.

Число коллекторных пластин выбирается из условия обеспечения нормальных потенциальных условий на коллекторе, чтобы среднее значение межламельного напряжения u_{k cp.} при холостом ходе не превышало 18 – 22 В.

K_min = 2 ^. p ^.U_Н/u_{k cp.} (5), где U_Н- нормальное напряжение.

U_Н=165В, приняв u_kcp.=22В получим из (5) минимальное число коллекторных пластин.

K_min= 2 ^. 3 ^. 165/22=45

С другой стороны, максимальное число коллекторных пластин K_max определяется диаметром коллектора и минимально допустимым значением коллекторного деления.

t_{k min}= b_{k min}+Δ_{k из.} (6)

где b_kmin- минимальная ширина коллекторных пластин;

Δ_{k из}– толщина межламельной изоляции.

Приняв D_k=0,7 ^.D_a=0,493м , t_kmin=0,005м , (b_kmin= 0,004м, Δ_{k из}=0,001м), найдем

K_max = 0,7^.π^.D_a / t_kmin (7)

K_max = 0,7 ^. 3,14 ^.0,493 / 0,005 = 216

Таким образом, целые числа u_kи К должны удовлетворять условиям:

K = u_k^.Z и K_min ≤ K≤ K_max (8)

45≤ K ≤ 216

Определив по формулам (5) и (7) значения К_min и К_max выбираем числа u_Пи К согласно условиям (8), где u_П = 1, 2, 3, … Принимаем u_П=3, то К = 3 ^. 58=174; 45≤ 174≤216, что удовлетворяет условиям.

Число элементарных пазов якоря Z_э равно числу секций обмотки N_с и равно числу коллекторных пластин К. Определив N_c=К=174, можно найти число витков в секции исходя из формулы для ЭДС якоря Е_а= с_е ^.n^. Ф_δ(10)

Где с_е = p^.N / (60 ^.a) – коэффициент, определяемый конструктивными параметрами машины, N – число активных проводников якоря, а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря. Число витков в секции w_c = N/N_c.

ЭДС якоря можно определить через номинальное напряжение Е_а = U_Н ^. (1± Ra^* ), где R_a^* – сопротивление цепи якоря в относительных единицах, можно принять R_a^* = 0,05. В формуле (10) знак «плюс» - для режима генератора, знак «минус» - для двигателя.

Е_а = 165 ^. (1+ 0,05) = 173 В

173= N/60 ^.600^. 0,023

N =752

Число витков в секции: w_c =752 /174 = 4,3 витка. Принимаем 6 витка.

В петлевых обмотках результирующий шаг у равен разности частичных шагов:

у = у₁-у₂,у =6

y₁ = Z_Э / 2 ^. p ± ε, где ε – число, подбираемое таким образом, чтобы шаг был выражен целым числом

y₁ = Z_Э / 2 ^. p+ ε=174/6+1=30

y₂ =30-6 =24

ЗАДАЧА № 2.
ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ.
В задаче требуется:

1. Начертить схему соединения обмоток трансформатора согласно заданию.

2. Начертить схему замещения трансформатора и определить параметры ее элементов.

3. Рассчитать и построить зависимость КПД трансформатора от относительной нагрузки ŋ( I₂^*).

4.Определить изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке и построить внешнюю характеристику, т.е. зависимость вторичного напряжения от нагрузки U₂^*( I₂^*).
Исходные денные:

S_ном. =25 ^. 10 ³ВА,

U_{1 лн.} = 110 ^.10 ³ В,

U_{2 лн.} = 21 ^. 10 ³В,

u_k =10,5 %,

i₀ =10,5 %,

P_k =120 ^. 10³Вт,

P₀ =29 ^. 10³ Bт,

Cos φ₂ = 0,8

Схема Y_Н / Δ – 11
Схема и группа соединения Y_Н / Δ – 11:


Схема замещения трансформатора и определение параметров ее элементов.




Т – образная схема замещения трансформатора,

Номинальные значения линейных и фазных токов и напряжений рассчитываем по формулам :

I_{1 лн.}= S_ном. / √3 ^.U_{1 лн.} ; I_{1 лн} =25000/ (√3 ^. 110)=131,215 А,

I_2лн. = S_ном. / √3 ^.U_{2 лн.} ; I_{2 лн} =25000 / (√3 ^. 21)=687,321 А.

Для YI_ф = I_л ;

U_ф = U_л / √3; U_1ф = 110 ^. 10 ³ / √3 =63,508 kВ

Для Δ I_ф = I_л / √3 ; I_1ф = I_{1 лн} = I_{2 лн} = 131,215 А;

Для YU_ф = U_л .

Параметры холостого хода :

Z₀^х = 1 / I₁₀^х ; Z^х₀ = 1/ 0,0105 =95,238

I^х₁₀ = i₀ / 100 ; I^х₁₀ =1,05 / 100 = 0,0105;

r ^х₀ = P₀ / (S_ном^. I^х2₁₀ ) = 29 / (25000 ^. 0,0105²)=10,52Ом

Z_Б = U_1ф / I_1ф = 63,508^. 10 ³ / 131,215 =483,999 Ом

r₀ = r^х₀^. Z_Б = 105,263^. 483,999 =50947,18Ом

x^х₀ =√ Z^х2₀ – r^х2₀ = √95,238² –10,52² =94,65Ом

x₀ = x^х₀^. Z_Б = 94,65*483,999 =45809,6 Ом

Параметры короткого замыкания :

r^*_k = P_k / S_ном =120/25000=0,0048

U^*_k = Z^*_k = u_k% / 100 =10,5 / 100 = 0,105

X^*_k = √Z^*2_k – r^*2_k = √0,105² – 0,0048² = 0,104

x_k = X^*_k^.Z_Б = 0,104 ^.483,999 =50,33 Ом

r_k = r^*_k ^.Z_Б = 0,0048* 483,999 =2,323 Ом

Параметры обмоток:

r^*₁ = r^’*₂ = 0,5 ^.r^*_k =0,5 ^. 0,0048=0,0024

X^*₁ = X^’*₂ = 0,5 ^.X^*_k = 0,5 ^. 0,104 =0,052

r₁=r^’₂ = 0,5 ^.r_k = 0,5 ^. 2,323 =1,16 Ом

X₁= X^’₂ = 0,5 ^. x_k = 0,5 *50,33 =25,165 Ом
Параметры намагничивания ветвей:

r_м =r₀ – r₁ = 50947,18 –1,16 =50946, 02Ом;

x_м = x₀ – x₁ =45809,6 –25,165 =45784,435 Ом

1. 
   Коэффициент полезного действия трансформатора рассчитывается по приближенной формуле:
   

ŋ= S_ном^. cos φ₂^. I^*