Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Расчет рабочих характеристик





Электромагнитный расчет

Выбор главных размеров

 

Высота оси вращения h =0,160 м, тогда диаметр расточки Da =0,272 м Внутренний диаметр статора D = kD • Da =0,72•0,272=0,197 м.

Полюсное деление

τ=π• D /(2 p )

где 2 p =6, число пар полюсов; тогда

τ

Расчетная мощность

 

где P 2 =10 кВт - номинальная мощность на валу, η=0,845 - КПД , cosφ =0.76 - коэффициент мощности, kE =0.965 – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению U н =220/380 В;  тогда получим

 кВ*А

Электромагнитные нагрузки предварительно примем A =31∙103 А/м и Bδ =0,79. k об1 =0,92.

Расчетная длинна магнитопровода

где kB =1,11 – коэффициент формы поля, Ω=2∙π∙ƒ/ p – синхронная угловая скорость двигателя ƒ=50 Гц - частота питания, тогда Ω=2∙3,14∙50/3=104,7 рад/с.

м;

Критерием правильности выбора главных размеров D и lδ служит λ= lδ /τ.

λ=0,14/ 0,1031=1,35; что удовлетворяет данным пределам.

 

1.2. Определение Z 1 , W 1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора

Z 1 - число пазов на статоре, w 1 - число витков в фазе. Предельные значения зубцового деления статора tZ1 : tZ 1 max =0,012 м. и tZ 1 min =0,01 м. Определим число пазов статора

 

=51

Принимаем Z 1 =54, тогда число пазов на одну фазу на полюс равно

 

где m =3 - число фаз

Определим зубцовое деление статора

 

 

м

Число параллельных проводников, а=2, тогда число эффективных проводников в пазу будет равно

 

где I - номинальный ток обмотки статора

 

 

 А

 

тогда получим

 

 

так как a =2 то u п =а∙ u `п=2 * 14=28; принимаем u п =28.

 

Уточним значения:

число витков в фазе

 

 

 витков.

 

линейная нагрузка

 

 

 А/м

 

Обмоточный коэффициент

магнитный поток

 

 

 Вб

 

индукция в воздушном зазоре

 

 

 

Тл

 

Значения А и Вδ находятся в допустимых пределах

Плотность тока в обмотке статора

 

 

где AJ 1 =183∙109 А23

 

А/м2

Площадь поперечного сечения проводника (предварительно):



 

 

м2

принимаем число элементарных проводников n эл =1, тогда cечение проводника

q эл = q эф / n эл =2/1=2 мм2.

 

Принимаем провод круглого сечения ПЭТ:

b =7,5 мм; а=1,12 мм; q эл =2 мм2.

 

А/м2

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Берем полуоткрытый паз с параллельными стенками.

Тл и индукцию в спинке статора Ba =1,55 Тл. Тогда минимальную ширину зубца определим как

 

 

где l СТ1 = l δ - длинна пакета статора,k с1 =0,97.

 

 мм

определим высоту спинки ярма

 

 

 

мм

Припуски по ширине и высоте паза: =0,2мм =0,2мм мм

мм

мм

Принимаем:

Воздушный зазор двигателя:  мм

Внешний диаметр ротора:

м

М

Обмотку ротора выполняем стержневой волновой:

Число пазов ротора:

 

           мм

 

Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду

 

 Где:

                            

 в

Предварительное значение тока в обмотке ротора:  

 

 А

Коэффициент приведения токов:

 

;       

 

Сечение эффективных проводников обмотки ротора:

 

 мм

 

Принимаем:

мм мм

 

 Уточняем:

 А/м

 

Сердечник ротора:

 9 аксиальных каналов, расположенных в одном ряду.

Диаметр канала: мм

Диаметр вала:

м

Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2212 толщиной

Магнитное напряжение воздушного зазора

где k δ- коэффициент воздушного зазора

где

 

 

где

 

 

 А

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора с изменяющейся площадью поперечного сечения зубца

 

 А

 

где hZ 1 = h П1 =0,0198 м – высота зубца статора, HZ1 – напряженность в зубце статора

определяется по формуле:

где определяются по основным кривым намагничивания , и зависят от индукции, которая определяется как

Тл

 

Тл  

 

Тл;

По кривым, учитывая коэффициент, находим А/м;

Для остальных значений индукции по кривым находим:

А/м А/м

А/м.

Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора с изменяющимся поперечным сечением зубца:

А

где высота зубца hZ 2 =0,002 мм, определим индукцию в зубце ротора для каждого из участков по формуле:

м

м

Тл

Тл                 

Тл

Принимаем действующую индукцию Тл соответствующая ей напряженность А

1,5=1,6-4 *1120

1,5=1,5

А/м

А/м

А/м

А/м

Коэффициент насыщения зубцовой зоны

Магнитное напряжение ярма статора

 

где La – длина средней магнитной силовой линии в ярме статора

 

где ha – высота ярма статора

 

м

 

м

определим индукцию в ярме статора

 

 

где h ` a = ha =30 мм, при отсутствии радиальных каналов, тогда

 

 Тл

тогда Ha =279А/м  получим

 

А

 

Магнитное напряжение ярма ротора

 

0,045*68=3,06А

 

где Lj – длинна средней магнитной силовой линии в ярме ротора

 

=  м

где hj – высота ярма ротора

 

= м

Определим индукцию в ярме ротора

= Тл

где h ` j – расчетная высота ярма ротора, которую находим по формуле:

 

                 

Hj =89 А/м – напряженность в ярме ротора, тогда

 

Магнитное напряжение на пару полюсов

 

=563,3+25,3+1,5+36,2+3,06=629,36А

 

Коэффициент насыщения магнитной цепи

 

Намагничивающий ток

= А

 

относительное значение

=

Относительное значение  служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размеров и обмотки двигателя. Так, если при проектировании двигателя средней мощности расчет показал, что  больше 0,2, но меньше 0,3 то в большинстве случаев это свидетельствует о том, что размеры машины выбраны правильно и активные материалы полностью используются. Такой двигатель может иметь высокие КПД и COS(ф), хорошие показатели расхода материалов на единицу мощности.

Параметры рабочего режима

Активное сопротивление обмоток статора

 

 

где kR =1 – коэффициент влияния эффекта вытеснения тока, ρ 5=10-6/41 Ом∙м – удельное сопротивление меди при to=115 С, L 1 – длинна проводников фазы обмотки

=0,832*126=104,8 м

где l ср1 =2( l п1 + l л1 )=2(0,18+0,236)=0,832 м;

l п1 = l 1 =0,18 м;

l л1л∙ b кт +2∙В+ h п1 =2,3∙0,08+2∙0,025+0,002=0,236 м,

где В=25 мм , ширина катушки

 

= м

где β – укорочение шага обмотки статора β=0,833.

 

 получим

 

Ом

 

Активное сопротивление фазы обмотки ротора

 

Ом

где:

 

мм

м

 

м

м

 

 

 

 

м

 

 

 

Вылет лобовых частей обмотки ротора.

 

где:

 

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

 

 

 

где l ` δ = lδ =0,14 м расчетная длинна статора, коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания

 

где h 2 =35м, h 1 =0.5, hK =3мм, h 0 =1,1м; k ` β =0,875 kβ =0,906

 

 

коэффициент магнитной проводимости лобового рассеивания

 

 

коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания

 

=  

где

 

0,025

Ом

Относительное значение

=  

 

Индуктивное сопротивление обмотки ротора.

 

где h 0 =1,3 мм h =2,5 мм h =1.2 мм h =42.6 мм h =1 мм b =1,5 мм  b =7,5 мм  k

коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания

=  

где

 Ом

 

Относительное значение

 

 

Расчет потерь

 

Основные потери в стали

    

 

где p 1,0/50 =2,2 Вт/кг – удельные потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц , k ДА и k Д Z – коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участка магнитопровода и технологических факторов k ДА =1,6 и k Д Z =1,8,масса стали ярма статора

 

= кг

где γС=7800 кг/м3 – удельная масса стали

 

масса стали зубцов статора

 

=  кг

где м;

Вт

поверхностные потери в роторе

 

= Вт

 

где удельные поверхностные потери ротора определяются как

 

 

где k 02 =1,8 – коэффициент учитывающий влияние обработки поверхности зубцов ротора, n 1 =1000 об/мин – синхронная частота вращения двигателя, В0202∙ kδ ∙ Bδ =0,28 Тл – амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов ротора, β02=0,33

 

Вт/м2

 

Пульсационные потери в зубцах ротора

 

= Вт

где амплитуда пульсации индукции в среднем сечении зубцов

 

= Тл

где γ1=9,3

 

масса зубцов ротора

=81*0,02*3,75*10 *0,18*0,97*7800=8,2 кг 

 

Сумма добавочных потерь в стали

=25,6+37,8=63,4 Вт

 

Полные потери в стали

=143+63,4=206,4 Вт

 

Механические потери

 Вт

 

Вт

Выбираем щётки МГ64 для которых  Па,  А/см

 м/с,  В,

Площадь щёток на одно кольцо.

 

 см

Принимаем 12,5 6,3 число щёток на одно кольцо.

 

Уточняем плотность тока под щёткой.

 

 А/см

Принимаем диаметр кольца D 0,34  тогда линейная скорость кольца

м/с

 

Холостой ход.

 

=3*6 *0,64=69,12 Вт

 

ток холостого хода двигателя

=  А

где активная составляющая тока холостого хода

 

= А

 

Коэффициент мощности при холостом ходе

 

=  

 

=  Ом       

 

= Ом 

Комплексный коэффициент рассчитываем по приближенной формуле,

 

=

Активная составляющая тока синхронного холостого хода

=  А  

 

Р =10 кВт; U =220/380. В; 2р=6;  Ом; Ом;

 Вт;  А;  А;

; а`=1,04; а=0,65; b =1,115, b `=0

 

Далее производим расчет s =0,005 ; 0,01 ; 0,015 ; 0,02 ; 0,025; 0,03 при Р2=10 кВт определяем номинальное скольжение s Н =0,017

 

Расчет рабочих характеристик

Расчётные
формулы

Ед.

Скольжение s

0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 Sн= 0,017
1.a`r`2/s Ом 33,3 16,6 11,1 8,32 6,6 5,5 9,78
2. R=a+a`r`2/s Ом 33,9 17,3 11,7 8,9 7,3 6,2 10,43
3. X=b+b`r`2/s Ом 1,115 1,115 1,115 1,115 1,115 1,115 1,115
4. Ом 33,95 17,32 11,79 9,03 7,4 6,3 10,5
5. I2``=U1/Z А 6,5 12,7 18,6 24,34 29,7 34,9 20,9
6. cosf`2=R/Z 0,99 0,98 0,96 0,92 0,89 0,84 0,94
7. sinf`2=X/Z 0,033 0,064 0,095 0,123 0,151 0,177 0,106
8.I1a=I0a+ I2`` cosf`2 А 6,8 13 18,8 24,5 19,74 34,7 21,15
9.I1р=I0р+ I2`` sinf`2 А 6,21 6,8 7,76 9,002 10,5 12,2 8,2
 10. А 9,2 14,6 20,42 26,07 31,5 36,7 22,7
11. I`2=c1I2`` А 6,61 12,9 19,02 24,8 30,4 35,6 21,3
12. Р1= 3U1н×I1a кВт 4,5 8,5 12,4 16,1 19,6 22,9 13,8
13. кВт 0,162 0,413 0,8 1,3 1,9 2,5 0,419
14. кВт 3,17 6,2 9,13 11,9 14,5 17,1 10,3
15. Pдоб=0,005P1 кВт 0,022 0,042 0,062 0,08 0,098 0,11 0,069
16. åP=Pст+Pмех+ +Pэ1+Pэ2+Pдоб кВт 4,81 7,5 11,65 16,91 23,16 30,23 13,63
17. Р2= Р1-åP кВт 4 7,8 8,3 14,4 17,3 19,9 9,6
18. h=1-åP/P1 0,89 0,91 0,9 0,89 0,88 0,86 0,97
19. cosf=I1a/I1 0,738 0,885 0,925 0,939 0,94 0,94 0,93
20. кВт 4,36 8,55 12,55 16,38 20,04 23,5 14,1

 

Рабочие характеристики спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором ( P 2ном =10 кВт; 2р=6; U ном =220/380 В; I =23,6 А; cos ( f )=0,93; h ном =970; S ном =0,017 )

Для расчёта максимального момента определяем критическое скольжение:

 

 

 Ом

 

 Ом

 

 А

 


Список литературы

1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин.

2. Монюшко Н.Д. Вентиляционные и тепловые расчеты в электрических машинах. Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию.

3. Вольдек А.И. Электромашины.





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2019 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.