Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) icon

Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы )



НазваниеФакультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы )
Дата17.10.2016
Размер
ТипПояснительная записка



Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет


Кафедра электротехники

Факультет нефти, газа и энергетики


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


к курсовому проекту


по дисциплине _________электрооборудование автомобилей

( наименование дисциплины )


( тема курсового проекта, работы )

Выполнил(а) студент(ка) группы_________________________________________


____________________________________________________________________

( фамилия, имя, отчество )

^

Допущен к защите



Руководитель (нормоконтролёр) проекта (работы)_________________________________

( подпись, дата, расшифровка подписи )


Защищен _________________________ Оценка ______________________________

( дата )


Члены комиссии ________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

( подпись, дата, расшифровка подписи )


2011 г.

Кубанский государственный технологический университет

ГОУ ВПО

Кафедра электротехники

Факультет нефти, газа и энергетики


Зав. Кафедрой____________________________________________
^
З А Д А Н И Е

на курсовое проектирование


Студенту_______________________________группы_____ ____________


Факультета___________________________специальности_______________ ________________________________________________

( код и наименование специальности )


Тема проекта ( работы ) ______________________________________________

________________________________________________________________


Содержание задания__________________________________________________


^ Объём работы:


а) пояснительная записка__________53_______________ стр.

б) графическая часть__2__листа формата А3, _____ лист формата А1

Рекомендуемая литература ___________________________________________

__________________________________________________________________


Срок выполнения: с «___» ______________по «___»______________20_г.


Срок защиты: «___»______________20_г.


Дата сдачи проекта (работы) на кафедру: «___»______________20_г.


Руководитель проекта (работы)_______________________

Задание принял студент _______________________





Реферат

Пояснительная записка 53 с., 2 рисунка, 3 таблицы, 3 источника, графическая часть 2 листа формата А3

^ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

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.


Содержание

Министерство образования и науки Российской Федерации 1

^ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 1

Выполнил(а) студент(ка) группы_________________________________________ 1

Допущен к защите 1

Зав. Кафедрой____________________________________________ 2

2

З А Д А Н И Е 2

Введение 4

Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы 6

1.1 Конфигурация 6

1.2 Главные размеры 6

1.3 Сердечник статора 8

1.4 Сердечник ротора 9

1.5 Сердечник полюса и полюсный наконечник 9

2 Обмотка статора 12

3 Демпферная (пусковая) обмотка 18

4 Расчет магнитной цепи 20

4.1 Воздушный зазор 20

4.2 Зубцы статора 20

4.3 Спинка статора 22

4.4 Зубцы полюсного наконечника 22

4.5 Полюсы 23

4.6 Спинка ротора 25

4.7 Воздушный зазор в стыке полюса 25

4.8 Общие параметры магнитной цепи 25

5 Активное и индуктивное сопротивление обмотки статора для установившегося режима 29

6 Расчет магнитной цепи при нагрузке 31

7 Обмотка возбуждения 34

8 Параметры обмоток и постоянные времени 37

8.1 Сопротивления обмоток статора при установившемся режиме 37

8.2 Сопротивления обмотки возбуждения 37

8.3 Сопротивления демпферной обмотки 38

8.4 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора 40

8.4 Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности 41

8.6 Постоянные времени обмоток 42

9 Потери и КПД 44

10 Характеристики машин 46

11 Тепловой и вентиляционный расчеты 47

11.1 Тепловой расчет обмотки статора 47

12.2 Тепловой расчет обмотки возбуждения 49

12.3 Вентиляционный расчет 50

13 Масса и динамический момент инерции 52

13.1 Масса 52

13.2 Динамический момент инерции ротора 53

14 Заключение 54

15 Литература 55




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.

^

Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материалы




1.1 Конфигурация



Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F


1.1.1 Количество пар полюсов


р=60∙f/n1=60∙50/1500=2


1.1.2 Индуктивное сопр-ние рассеяния обмотки статора


х'σ*=0,08 o.e.


1.1.3 Коэффициент мощности нагрузки


кн=


1.1.4 Предварительное значение КПД


η'=0,92

^

1.2 Главные размеры



1.2.1 Расчетная мощность


Р'=кнР2/cosφ=1.05∙100/0.8=131.25 кВт


1.2.2 Высота оси вращения


h=315 мм


1.2.3 Допустимое расстояние от корпуса до опорной поверхности


h1=7 мм


1.2.4 Наружный диаметр корпуса


Dкорп=2(h-h1)=2(315-7)=616 мм


1.2.5 Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора


Dн1max=590 мм


1.2.6 Выбираемый наружный диаметр сердечника статора


Dн1=590 мм


1.2.7 Внутренний диаметр сердечника статора


D1=6+0.69Dн1=6+0.69*590=413 мм


1.2.8 Предварительное зн-ние линейной нагрузки статора


А'1=390 А/см


1.2.9 Предварительное значение магнитной индукции в воздушном зазоре в но­минальном режиме,


В'б=0,83 Тл


1.2.10 Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздуш­ном зазоре машины при х.х.


В'б0=В'бн=0,83/1,05=0,79 Тлφφφφφφφφφφφφφφφ∙∙φφ


1.2.11 Полюсное деление статора


мм


1.2.12 Индуктивное сопрот-ние машины по продольной оси


хd*=2.4 о. е.


1.2.13 Индуктивное сопрот-ние реакции якоря по продольной оси


хad*d* - хσ*=2,4-0,08=2.32 о. е.


1.2.14 Коэффициент, учитывающий наличие зазоров в стыке полюса и сердеч­ника ротора или полюсного наконечника и полюса


к'=1,07


1.2.15 Расчетная величина воздушного зазора между полюсным наконечником и сердечником статора


мм


1.2.16 Уточненная величина воздушного зазора [§ 11-3]


б=2.3 мм


1.2.17 В машинах с h=315-450 мм применяем эксцентричную форму воздушного зазора


1.2.18 Отношение максимальной величины зазора к минимальной


б''/б'=1,5


1.2.19 Воздушный зазор по оси полюса


б'=б/1,125=2.3/1,125=2.05 мм


1.2.20 Воздушный зазор под краем полюсного наконечника


б''=б/0,75=2.3/0,75=3.1 мм


1.2.21 Коэффициент полюсной дуги действительный


α=0,73-8.57∙10­-5∙Dн1=0,73-8.57∙10-5∙590=0.67


1.2.22 Коэффициент полюсной дуги расчетный


­α'=0,66

^

1.3 Сердечник статора



Марка стали 2312, изолировка листов лакировка, толщина стали 0,5 мм


1.3.1 Коэффициент заполнения сердечника статора сталью


кс=0,95


1.3.2 Коэффициент формы поля возбуждения


кв=1,16


1.3.3 Обмоточный коэффициент


коб1=0,91

1.3.4 Расчетная длина сердечника статора


мм


1.3.5 Количество пакетов стали в сердечнике статора


nn1=1


1.3.6 Конструктивная длина сердечника статора


1=ℓ'1=140 мм


1.3.7 Отношение конструктивной длины к внутреннему диаметру сердечника статора


λ=ℓ1/D1=140/413=0,34


1.3.8 Проверка по условию λ< λmax


λmax=1,1>0,34= λ


1.3.9 Количество пазов на полюс и фазу


q1=5


1.3.10 Количество пазов сердечника статора


z1=2∙р∙m1∙q1=2∙2∙3∙5=60


1.3.11 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


1.4.1 Длина сердечник ротора


2=ℓ1+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


1.5.1 Длина шихтованного сердечника полюса


п=ℓ1+15=140+15=155 мм


1.5.2 Магнитная индукция в основании сердечника полюса


В'п=1,45 Тл


1.5.3 Предварительное значение магнитного потока


Ф'=В'б∙D1∙ℓ'1∙10-6/р=0,83∙413∙140∙10-6/2=0,024 Вб


1.5.4 Ширина дуги полюсного наконечника


bн.п=α∙=0.67∙324.2=217 мм


1.5.5 Радиус очертания полюсного наконечника при эксцентричном воздушном зазоре


мм


1.5.6 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


1.5.7 Высота полюсного наконечника у его края


h'н.п=11 мм


1.5.8 Высота полюсного наконечника по оси полюса для машин с эксцен-трич­ным зазором


hн.п=h'н.п+Rн.п - мм


1.5.9 Поправочный коэффициент


кσ=1,25∙hн.п+25=1,25∙32+25=75


1.5.10 Предварительное значение коэффициента магнитного рассеяния полюсов


σ'=1+кσ∙35∙б/2=1+75∙35∙2,3/324,22=1,06


1.5.11Ширина сердечника полюса


bп=σ'∙Ф'∙106/(кс∙ℓп∙В'п)=1,06∙0,024∙106/(0,98∙155∙1,45)=115,2 мм


1.5.12 Высота выступа у основания сердечника


h'п=10,5∙б'+0,18∙D1=10,5∙2,05+0,18∙413=95,8 мм


1.5.13 Предварительный внутренний диаметр сердечника ротора


D'2=dвв мм


1.5.14 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


1.5.15 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


1.5.16 Магнитная индукция в спинке ротора


Вс2= Тл
^

2 Обмотка статора



2.1 Принимаем двухслойную петлевую обмотку с жесткими секциями из про­вода марки ПЭТП-155, укладываемую в прямоугольные полуоткрытые пазы.


2.2 Коэффициент распределения


кр1=,

где α=60/q1


2.3Укорочение шага


при 2p≥4 принимаем β'1=0,8


2.4 Шаг обмотки


уп11∙z1/(2∙p)=0,8∙60/(2∙2)=12


2.5 Укорочение шага обмотки статора по пазам


β1=2∙р∙уп1/z1=2∙2∙12/60=0,8


2.6 Коэффициент укорочения


ку1=sin(β1∙90˚)=sin(0,8∙90)=0,951


2.7 Обмоточный коэффициент


коб1р1∙ку1=0,96∙0,951=0,913


2.8 Предварительное количество витков в обмотке фазы


w'1=


2.9 Количество параллельных ветвей обмотки статора


а1=2


2.10 Предварительное количество эффективных проводников в пазу


N'п1=


Принимаем Nп1=10


2.11 Уточненное количество витков





2.12 Количество эффективных проводников дополнительной обмотки в пазу

Nд=1


2.13 Количество параллельных ветвей фазы дополнит-ной обмотки


ад=2


2.14 Количество витков дополнительной обмотки статора





2.15 Уточненное значение магнитного потока


Ф=Ф'(w'1/w1)=0,024(49,8/50)=0,0239 Вб


2.16 Уточненное значение индукции в воздушном зазоре


Вб=В'б(w'1/w1)=0,83∙(49,8/50)=0,828 Тл


2.17 Предварительное значение номинального фазного тока


А


2.18 Уточненная линейная нагрузка статора


А/см


2.19 Среднее значение магнит. индукции в спинке статора


Вс1=1,65 Тл



    1. Обмотка статора с прямоугольными открытыми пазами


В'з1max=1,7∙0,95=1,615 Тл


2.21 Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора


t1=π∙D1/z1=3.14∙413/60=21,6 мм


2.22 Предельная ширина зубца в наиболее узком месте


b'з1min= мм


2.23 Предварительная ширина полуоткрытого паза в штампе


b'п1=t1min-b'з1min=21,6-11,7=9,9 мм


2.24 Высота спинки статора


hc1= мм


2.25 Высота паза


hn1=(Dн1-D1)/2-hc1=(590-413)/2-49,3=39,2 мм


2.26 Общая толщина изоляции обмотки в пазу по высоте


hи=6,5 мм


2.27 Общая толщина изоляции обмотки в пазу по щирине


2bи=2,2 мм


2.28 Высота шлица


hш=1,0 мм


2.29 Высота клина


hк=3,5 мм


2.30 Ширина зубца в наиболее узком месте


b'з1min=10 мм


2.31 Предварительная ширина паза в штампе


b'п1=t1min-b'з1min=21,6-10=11,6 мм


2.32 Припуск на сборку сердечника по ширине


bc=0,3 мм


2.33 Припуск на сборку сердечника по высоте


hc=0,3 мм


2.34 Количество эффективных проводников по ширине паза


Nш=2


2.35 Допустимая ширина эффективного проводника с витковой изоляцией


b'эф=(b'n1-2bи1-bc)/Nш=(11,6-2,2-0,3)/2=4,56 мм


2.36 Количество эффективных проводников по высоте паза

Nв=Nп1/Nш=10/2=5


2.37 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


2.38 Площадь эффективного проводника


S'эф=а'эф∙b'эф=4,8∙4,56=21,9 мм2


2.39 Количество элементарных проводников в одном эффективном


с=3


2.40 Меньший размер неизолированного элементарного провода


а'=(а'эфа)-Δи=4,8/3-0,15=1,45 мм


где Δи=0,15 мм – двухсторонняя толщина изоляции провода


2.41 Больший размер неизолированного элементарного провода


b'=(b'эфb)-Δи=4,56/1-0,15=4,41 мм


2.42 Размеры провода


а × b=1,4 × 4,5 мм

S=6 мм2


2.43Размер по ширине паза в штампе


bn1=Nш∙сb(b+Δи)+2∙bи1+bс=2∙1(4,5+0.15)+2,2+0,3=11,8 мм


2.44 Уточненная ширина зубца в наиболее узкой части


bз1min=t1min -bn1=21,6-11,8=9,8 мм


2.45 Уточненная магнитная индукция в узкой части зубца статора


Вз1max=t1∙Bб/(bз1minkc)=21,6∙0,828/(9,8∙0,95)=1,92 Тл


2.46 Размер основной обмотки статора по высоте паза


hп.о=Nв.осо.в(а+Δи.а)+hи.о=5∙3(1,4+0,15)+4,5=27,75 мм


2.47 Изоляция обмотки статора


hи.д=2 мм


2.48 Размер даполнительной обмотки статора по высоте паза


hп.д=Nв.дсд.в(а+Δи.а)+hи.д=1∙3(1,4+0,15)+2=6,65 мм


2.49 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


2.50 Среднее зубцовое деление статора


tср1=π(D1+hп1)/z1=3,14(413+39,2)/60=23,8 мм


2.51 Средняя ширина катушки обмотки статора


bср1=tср1∙уп1=23,8∙12=284,1 мм


    1. Средняя длина одной лобовой части обмотки


л1=1,3∙bср1+hп1+50=1,3∙284,1+39,2+50=458,6 мм


2.53 Средняя длина витка обмотки


ср1=2∙(ℓ1+ℓл1)=2∙(140+458,1)=1197 мм


2.54 Длина вылета лобовой части обмотки


в1=0,4∙bср1+hп1/2+25=0,4∙284,1+39,2/2+25=158,3 мм


2.55 Плотность тока в обмотке статора




J1=I1/(S∙c∙a1)=180,4/(6∙3∙2)=5,0 А/мм2


2.56 Определяем значение А1*J1


А1*J1=417,2∙5,0=2090,7 A2/(cм∙мм2)


2.57 Допустимое значение (А1*J1)доп


1*J1)доп=3100>2090,7=А1*J1
^

3 Демпферная (пусковая) обмотка



3.1 Суммарная площадь поперечного сечения стержней демпферной обмотки на один по­люс


S=0,015∙τ∙А1/J1=0,015∙324,2∙417,2/5=405,0 мм2


3.2 Зубцовое деление полюсного наконечника ротора


t'2=21,6 мм


3.3 Предварительное количество стержней демпферной обмотки на один по­люс


N'2=1+(bн.п-20)/t'2=1+(217-20)/21,6=11


3.4 Предварительный диаметр стержня демпферной обмотки


d'с=1,13 мм


3.5 Диаметр и сечение стержня


dс=6 мм; S=28,3 мм2


3.6 Определяем отношение h'н.п/d


h'н.п/dс=11/6=1,83≥1,7


3.7 Минимальная ширина крайнего зубца полюсного наконечника


bз2min=8 мм


3.8 Уточненное значение зубцового деления полюсного наконечника


t2=(bн.п – dc – 2bз2min)/(N2-1)=(217-6-2∙8)/(11-1)=19,5 мм


3.9 Диаметр круглой части паза полюсного наконечника


dп2=dс+0,1=6+0,1=6,1 мм


3.10 Размеры шлица паза демпферной обмотки


bш2×hш2=3×3 мм


3.11 Предварительная длина стержня демпферной обмотки


ℓ'ст=ℓ1+0,2∙τ=140+0,2∙324,2=205 мм


3.12 Площадь поперечного сечения


S'с=0,5S=0,5∙405,0=202,5 мм2


3.13 Высота короткозамыкающего сегмента


h'с≥2∙dс=2∙6=12 мм


3.14 Ширина короткозамыкающего сегмента


ℓ'с≥0,7∙dс=0,7∙6=4,2 мм


3.15 Уточненные размеры и сечение короткозамыкающего сегмента


hc×ℓс=12,5×4,25 мм

Sс= 52,27 мм2.
^

4 Расчет магнитной цепи




4.1 Воздушный зазор



4.1.1 Расчетная площадь поперечного сечения возд-ного зазора


Sб=α'∙τ(ℓ'1+2∙б)=0,66∙324,2∙(140+2∙2,3)=30960 мм2


4.1.2 Уточненное значение магн. индукции в воздушном зазоре


Вб=Ф∙106/Sб=0,024∙106/30960=0,773 Тл


4.1.3 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения статора


кб1=1+


4.1.4 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения ротора


кб2=1+


4.1.5 Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов


кк=1


4.1.6 Общий коэффициент воздушного зазора


кбб1∙кб2∙кк=1,14∙1,033∙1=1,18


4.1.7 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



4.2.1 Зубцовое деление статора в минимальном сечении зубца


t1min=π∙ (D1+2∙hш1+2∙hk)/z1=3,14∙(413+2∙1+2∙3,5)/60=22,08 мм


4.2.2 Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца


t1max=π∙ (D1+2∙hп)/z1=3,14∙(413+2∙39,2)/60=25,72 мм


4.2.3 Ширина зубца в наиболее узкой части


bз1min= t1min – bп1=22,08-11,8=10,28 мм


4.2.4 Ширина зубца в наиболее широкой части


bз1max= t1max – bп1=25,72-11,8=13,92 мм


4.2.5 Ширина зубца в средней части


bз1ср=( bз1min + bз1max)/2=(10,28+13,92)/2=12,1 мм


4.2.6Магнитная индукция зубца статора в наиболее узкой части


Вз1max=t1∙Bб/(bз1minkc)=21,6∙0,773/(10,28∙0,95)=1,72 Тл


      1. Маг-ная индукция зубца статора в наиболее широкой части


Вз1max=t1∙Bб/(bз1maxkc)=21,6∙0,773/(13,92∙0,95)=1,27 Тл


4.2.8 Магнитная индукция зубца статора в средней части


Вз1ср=t1∙Bб/(bз1срkc)=21,6∙0,773/(12,1∙0,95)=1,46 Тл


      1. Коэффициент зубцов в наиболее узкой части


kз1max=[t1min/(bз1minkc)]-1=[25,72/(10,28∙0,95)]-1=1,26


4.2.10 Коэффициент зубцов в наиболее широкой части


kз1min=[t1max/(bз1maxkc)]-1=[22,08/(13,92∙0,95)]-1=0,94


4.2.11 Напряженность магнитного поля в наиболее узкой части


Hз1max= 20 А/см


      1. Напряженность магнитного поля в наиболее широкой части


Hз1min= 6,77 А/см



      1. Напряженность магнитного поля в средней части


Hз1ср= 10,2 А/см


      1. 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


      1. Средняя длина пути магнитного потока


Lз1=hп1=39,2 мм


4.2.16 МДС для зубцов


Fз1=0,1∙Нз1∙Lз1=0,1∙39,2∙11,3=44,3 А

^

4.3 Спинка статора



4.3.1 Расчетная площадь поперечного сечения спинки статора


Sc1=hc1∙ℓc1∙kc=49,3∙140∙0,95=6557 мм2


4.3.2 Расчетная магнитная индукция


Вс1=Ф∙106/2(Sc1)=0,024∙106/(2∙6557)=1,82 Тл


4.3.3 Напряженность магнитного поля

Нс1=38,0 А/см


4.3.4 Средняя длина пути магнитного потока


Lс1=π(Dн1-hс1)/(4р)=3,14(590-49,3)/(2∙4)=212,3 мм


4.3.5 МДС для спинки статора


Fс1=0,1∙Нс1Lс1=0,1∙38∙212,3=807 А

^

4.4 Зубцы полюсного наконечника



4.4.1 Магнитная индукция в зубцах полюсного наконечника


Вз2= Тл


4.4.2 Напряженность магнитного поля в зубцах полюсного наконечника


Нз2=11,3 А/см


4.4.3 Средняя длина пути магнитного потока в зубцах полюсного наконечника


Lз2=hш2+dп2=3+6,1=9,1 мм


4.4.4 МДС для зубцов полюсного наконечника


Fз2=0,1Hз2Lз2=0,1∙11,3∙9,1=10,3 А

4.5 Полюсы



4.5.1 Величина выступа полюсного наконечника


b''п=0,5(b'н.п – bп)=0,5(206,6-115,1)=45,7 мм


4.5.2 Высота полюсного наконечника


hн=(2hн.п+h'н.п)/3=(2∙40+11)/3=30,3 мм


4.5.3 Расстояние между боковыми поверхностями смежных полюсных наконеч­ников


ан.п=[π(D1-2б''-h'н.п)/2р]-b'н.п=[3,14(413-2∙2,3-11)/(2∙2)]-206,6=104,3 мм


4.5.4 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния


λн.п==

=


4.5.5 Длина пути магнитного потока в полюсе


Lн=h'п+0,5hн.п – Lз2=95,8+0,2∙40-9,1=106,7 мм


4.5.6 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по сердечникам полюсов


λп.с==

4.5.7 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по торцам полю­сов


λп.в=37∙bп/ℓп=37∙115,1/155=27,5


4.5.8 Коэф-нт магнитной проводимости потока рассеяния полюсов


λпн.пп.сп.в=40,6+78+27,5=146,2


4.5.9 МДС для статора и воздушного зазора


Fбзс=Fб+Fз1+Fс1=1678+44,3+807=2530 А


4.5.10 Магнитный поток рассеяния полюсов


Фσ=4∙λп∙ℓн.п∙Fбзс∙10-11=4∙146,2∙155∙2530 ∙10-11=0,0023 Вб


4.5.11 Коэффициент рассеяния магнитного потока


σ=1+Фσ/Ф=1+0,0023/0,024=1,096


4.5.12 Расчетная площадь попер-го сечения сердечника полюса


Sпспbп=0,98∙115,1∙155=17500 мм2


4.5.13 Магнитный поток в сердечнике полюса


Фп=Ф+Фσ=0,024+0,0023=0,0262 Вб


4.5.14 Магнитная индукция в сердечнике полюса [


Впп/(Sп∙10-6)=0,0262/(17500 ∙10-6)=1,5 Тл


4.5.15 Напряженность магн-ного поля в сердечнике полюса


Нп=28,9 А/см


4.5.16 Длина пути магнитного потока в полюсе


Lп=Lн=106,7 мм


4.5.17 МДС для полюса


Fп=0,1∙Lп∙Нп=0,1∙106,7∙28,9=308,4 А

^

4.6 Спинка ротора



4.6.1 Расчетная площадь поперечного сечения спинки ротора


Sс2=ℓ2h'с2кс=155∙68,4∙0,98=10390 мм2


4.6.2 Среднее значение индукции в спинке ротора


Вc2=σ∙Ф∙106/(2∙Sс2)=1,096∙0,024∙106/(2∙10390)=1,26 Тл


4.6.3 Напряженность магнитного поля в спинке ротора


Нc2=14,6 А/см


4.6.4 Средняя длина пути магнитного потока в спинке ротора


Lс2=[π(D2+2hc2)/(4p)]+0,5h'с2=[3,14(101,4+2∙17,7)/(4∙2)+0,5∙68,4=87,9 мм


4.6.5 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



4.7.1 Зазор в стыке


бп2=2ℓп∙10-4+0,1=2∙155∙10-4+0,1=0,131 мм


4.7.2 МДС для зазора в стыке между сердечником полюса и п. н.


Fп2=0,8бп2Вп∙103=0,8∙0,131∙1,5∙103=157 А


4.7.3 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



4.8.1 Суммарная МДС магнитной цепи (на один полюс)


FΣ(1)= Fбзс +Fпс=2530+604=3133,4 А


4.8.2 Коэффициент насыщения








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 / FΣ(1) , о.е.

Фσ=1,73 10-6 Fбзс , Вб

Фσ*= Фσ / Ф(1) , о.е.

ФП1=Ф+ Фσ, 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 / FΣ(1) , о.е.

FΣ= Fбзс+FПС

FΣ 0= FΣ / FΣ(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



Таблица 5.1 - Результаты характеристик холостого хода




Рисунок 1 - Характеристика холостого хода генератора


Таблица 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



5.1 Активное сопротивление обмотки фазы при 20 0С


r1= Ом


5.2 Активное сопротивление в относительных единицах


r1*=r1I1/U1=0,0292∙180,4∙/400=0,0228 о.е.


5.3 Проверка правильности определения r1*


r1*= о.е.


5.4 Активное сопротивление демпферной обмотки


rд= Ом.


5.5 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


5.6 Коэффициенты, учитывающие укорочение шага


кβ1=0,4+0,6β1=0,4+0,6∙0,8=0,88


к'β1=0,2+0,8β1=0,2+0,8∙0,8=0,84


5.7 Коэффициент проводимости рассеяния


λп1=




5.8 Коэффициент проводимости дифференциального рассеяния


λд1=


5.9 Коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки


λл1=.


5.10 Коэффициент зубцовой зоны статора


квб=


5.11 Коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на магнитную проницаемость рассеяния между коронками зубцов


кк=0,1


5.12 Коэффициент проводимости рассеяния между коронками зубцов


λк=


5.13 Суммарный коэфициент магнитной проводимости потока рассеяния обмотки статора


λ1п1л1д1к=1,344+3,55+0,426+0,24=5,56


5.14 Индуктивное сопротивление обмотки статора


хσ=1,58∙f1∙ℓ1∙w21∙λ1/(p∙q1∙108)=1,58∙50∙140∙502∙5,56/(2∙5∙108)=0,154 Ом.


5.15 Индуктивное сопротивление обмотки фазы статора


хσ*σ∙I1/U1=0,154∙180,4∙/400=0,12 о.е.


5.16 Проверка правильности определения хσ*


хσ*= о.е.
^

6 Расчет магнитной цепи при нагрузке






Рисунок 6.1 – Частичные характеристики намагничивания Е; Ф=f(Fδзс), Фп=f(Fпс), Фσ=f(Fδзс)




Рисунок 6.2 – Векторная диаграмма Блонделя

6.1 ЭДС, индуктированная магнитным потоком воздушного зазора


Eб*=1,076 о.е.


6.2 МДС для воздушного зазора и статора


Fб*=0,75 о.е.


6.3 МДС для магнитной цепи воздушного зазора и статора


Fбзс*=0,98 о.е.


6.4 Предварительный коэф-ент насыщения магнитной цепи статора


к'нас=Fбзс/Fб=0,98/0,75=1,31


6.5Поправочные коэффициенты, учитывающие насыщение магнитной цепи


æd=0,94; æq=0,58; æqd=0,0032


6.6 Коэффициенты реакции якоря


каd=0,86; каq=0,4


6.7 Коэффициент формы поля реакции якоря


кФа=1


6.8 Амплитуда МДС обмотки статора


Fa=0,45m1w1коб1I1кфа/р=0,45∙3∙50∙0,91∙180,4∙1/4=5560 А


6.9 Амплитуда МДС обмотки статора в относительных единицах


Fа*= о.е.


6.10 Поперечная составляющая МДС реакции якоря, с учетом насыщения, от­несенная к обмотке возбуждения


Faq*/cosψ=æqkaqFa*=0,58∙0,4∙1,77= 0,412о.е.


6.11 ЭДС обмотки статора, обусловленная действием МДС


Eaq/cosψ=0,225 о.е.




6.12 Направление вектора ЭДС Ебd, определяемое построением вектора Еaq/cosψ


ψ=49,75˚; cosψ=0,646; sinψ=0,763


6.13 Продольная МДС реакции якоря с учетом влияния поперечного поля


F'ad*dkadFa*sinψ+kqdFa*cosψτ/δ=0,94∙0,86∙1,8∙0,763+0,0032∙

1,8∙0,646∙324,2/2,3=1,6 о.е.


6.14 Продольная составляющая ЭДС


Eбd*бd*=1,062 о.е.


6.15 МДС по продольной оси


Fбd*=0,8 о.е.


6.16 Результирующая МДС по продольной оси


Fба*=Fбd*+F'ad*=0,8+1,6=2,41 о.е.


6.17 Магнитный поток рассеяния


Фσ*=0,83 о.е.


6.18 Результирующий магнитный поток


Фп*бd*σ*=1,062+0,83=1,9 о.е.


6.19 МДС, необходимая для создания магнитного потока


Fпс*=1,0 о.е.


6.20 МДС обмотки возбуждения при нагрузке


Fп.н*=Fба*+Fпс*=2,41+1,0=3,41 о.е.

6.21 МДС обмотки возбуждения при нагрузке


Fп.н=Fп.н*FΣ(1)=3,41∙3133,4 =10691,5 А
^

7 Обмотка возбуждения



7.1 Напряжение дополнительной обмотки статора


Uд=U1∙wd/w1=400∙5/50=40 В


7.2 Предварительная средняя длина витка обмотки возбуждения


ℓ'ср.п=2,5(ℓп+bп)=2,5(155+115,2)=675,5 мм


7.3 Предварительная площадь поперечного сечения проводника обмотки воз­буждения


S'= мм2


7.4 Предварительная плотность тока в обмотке возбуждения


J'п=3,6 А/мм2


7.5 Предварительное количество витков одной полюсной катушки


w'п=


7.6 Расстояние между катушками смежных полюсов


ак= мм


Принимаем многослойную катушку из изолированного медного провода прямоугольного сечения марки ПСД.


7.7 Размера проводника без изоляции


a×b=3,15×7,1 мм;

S=21,82 мм2


7.8 Размера проводника с изоляций


a'×b'=3,48×7,54 мм


7.9 Предварительное наибольшее количество витков одном слое


N'в=(hп-hпр)/(1,05b')=(95,8-2∙5)/(1,05∙7,54)=10,8


7.10 Предварительное количество слоев обмотки по ширине полюсной катушки


N'ш= w'п/ N'в=161/10,8=14,9


7.11 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


7.12 Размер полюсной катушки по ширине


bк.п=1,05 Nш a'=1,05∙20∙3,48=73 мм


7.13 Размер полюсной катушки по высоте


hк.п=1,05 Nвb'=1,05∙12∙7,54=95 мм


7.14 Средняя длина витка катушки


ср.п=2(ℓп+bп)+π(bк+2(bз+ bи))=2(155+115,2)+3,14(73+3,4)=780,3 мм


7.15 Ток возбуждения при номинальной нагрузке


Iп.н=Fп.н/wп=10691,5/160=66,8 А


7.16 Количество параллельных ветвей в цепи обмотки возбуждения


ап=1


7.17 Уточненная плотность тока в обмотке возбуждения


Jп=Iп.н/(апS)=66,8/(1∙21,82)=3,06А/мм2


7.18 Общая длина всех витков обмотки возбуждения


Lп=2рwпср.п∙10-3=2∙2∙160∙780,3∙10-3=500 м


7.19 Массам меди обмотки возбуждения


mм.п=8,9LпS∙10-3=8,9∙500∙21,82∙10-3=97 кг


7.20 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20˚ С


rп=Lпм20апS=500/57∙1∙21,82=0,4 Ом


7.21 Максимальный ток возбуждения


Iп max=Uп/(rпmт)=(40-2)/(0,4∙1,38)=68,6 А


7.22 Коэффициент запаса возбуждения


Iп max/Iп.н=68,6/66,8=1,026


7.23 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



8.1.1 Коэффициент насыщения при Е=0,5 (табл. 5-1),


кнас(0,5)=


8.1.2 МДС для воздушного зазора при Е=1,0


Fб(1)*= 1678 о.е.


8.1.3 Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря


хad*= о.е.


8.1.4 Коэффициент поперечного реакции якоря


кaq=0,4


8.1.5 Индуктивное сопротивление поперечной реакции якоря


хaq*= о.е.


8.1.6 Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси


хd*ad*σ*=2,39+0,12=2,51 о.е.


8.1.7 Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси


хq*aq*σ*=1,21+0,12=1,33 о.е.

^

8.2 Сопротивления обмотки возбуждения



8.2.1 Активное сопротивление обмотки возбуждения, приведенное к обмотке статора


о.е.


8.2.2 Коэффициент магнитной проводимости потоков рассеяния обмотки воз­буждения


λпΣн.п+0,65λп.с+0,38λп.в=40,6+0,65∙78+0,38∙27,5=101,8


8.2.3 Индуктивное сопротивление обмотки возбужденя


хп*=1,27кadхad*(1+о.е.


8.2.4 Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения


хпσ*п* - хad*=2,75-2,39=0,36 о.е.

^

8.3 Сопротивления демпферной обмотки



8.3.1 Относительное зубцовое деление демпферной обмотки


t2*=πt2/τ=3,14∙19,5/324,4=0,189 о.е.


8.3.2 Коэффициент распределения демпферной обмотки


кр2=


8.3.3 Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по зубцам по­люсного наконечника


λдз=t2/(gдб)=19,5/(16,5∙2,3)=0,51


8.3.4 Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния полюсов


λdп=(0,785-.


      1. Коэффициенты

Сd=1,2; Cq=3,0


8.3.6 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по продольной оси


λдлd=0,019τCd/N2=0,019∙324,4∙1,2/11=0,672


8.3.7 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей демпферной обмотки по поперечной оси


λдлq=0,019τCd/N2=0,019∙324,4∙3/11=1,68


8.3.8 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по продольной оси


λдd=


8.3.9 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси


λдq=


8.3.10 Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси


хдd*=о.е.


8.3.11 Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси


хдq*= о.е.


8.3.12 Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по продольной оси

rcd*=

о.е.


где μ0=4π∙10-7 Гн/м – магнитная проницаемость воздуха,

ρ2(t)к(t)=0,0242 – удельное сопр-ние стержня и сегмента при t=155 0C.


8.3.13 Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по поперечной оси


rcq*=0,75rcd*=0,75∙0,0743=0,0557 о.е.


8.3.14 Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по продольной оси


rkd*=

о.е.


8.3.15 Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по поперечной оси


rkq*=1,5rkd*=1,5∙0,1=0,15 о.е.


8.3.16 Активное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси


rдd*=rcd*+rkd*=0,0743+0,1=0,175 о.е.


8.3.17 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



8.4.1 Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси


x'd*=xσ*+ о.е.


8.4.2 Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси


х'q*=xq*=1,33 о.е.


8.4.3 Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси

x''d*=xσ*=о.е.


8.4.4 Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси

x''q*=xσ*+о.е.

    1. ^

      Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности



8.5.1 Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление


х2*=о.е.


8.5.2 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.


8.5.3 Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности





8.5.4 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



8.6.1 Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной


Тd0=xп*1rп*=2,75/0,0038∙2∙3,14∙50=2,29 с


8.6.2 Обмотка возбуждения при замкнутых обмотках статора и демпферной


Т'd=Td0x'd*/xd*=2,29∙0,43/2,51=0,4 с


8.6.3 Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси


Tдd0=с


8.6.4 Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по поперечной оси


Tдq0= с


8.6.5 Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке статора и замкнутой обмотке возбуждения


T''d0=с


8.6.6 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


8.6.7 Демпферная обмотка по поперечной оси при короткозамкнутой обмотке статора


T''q=Tдq0x''q*/xq*=0,019∙0,149/1,33=0,0021 с


8.6.8 Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора


Ta=x2*1r1*=0,158/(2∙3,14∙50∙0,229)=0,022 с
^

9 Потери и КПД



9.1 Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца


t1max=π(D1-2hп)/z1=π(413-2∙39,2)/60=25,7 мм


9.2 Ширина зубца в наиболее широкой части


bз1max=t1max-bn1=25,7-11,8=13,9 мм


9.3 Ширина зубца в средней части


bз1cp=(bз1min+bз1max)/2=(25,7+9,8)/2=11,9 мм


9.4 Расчетная масса стали зубцов статора


mз1=7,8z1bз1срhn11kc∙10-6=7,8∙60∙11,9∙39,2∙140∙0,95∙10-6=30 кг


9.5 Магнитные потери в зубцах статора


Pз1=3В2з1срmз1=3∙1,462∙30=185,3 Вт


9.6 Масса стали спинки статора


mc1=7,8π(Dн1-hc1)hc11kc∙10-6=7,8∙3,14(590-49,3)∙49,3∙140∙0.95∙10-6=86,9 кг


9.7 Магнитные потери в спинке статора


Рс1=3В2с1mc1=3∙1,822∙86,9=867,6 Вт


9.8 Амплитуда колебаний индукции


В00кбВб=0,25∙1,18∙0,773=0,228 Тл


9.9 Среднее значение удельных поверхностных потерь


рпов0(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


9.10 Поверхностные потери машины


Рпов=2∙р∙τ∙α∙ℓпр∙пов∙кп∙10-6=2∙2∙324,4∙0,67∙150∙9,19∙0,6∙10-6=0,742 Вт


    1. Суммарные магнитные потери



РсΣс1з1пов=185,3+867,6+0,742=1053,6 Вт


9.12 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


9.13 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


9.14 Добавочные потери в обмотке статора и стали магнитопровода при нагрузке


Рдоб=0,005Рн=0,005∙100000=500 Вт


9.15 Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию


Р'мхт.пвен=8()2()3=8()2()3=1268 Вт


9.16 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


9.17 Механические потери


Рмх=Р'мхтщ=1268+107,6=1375,6 Вт


    1. Суммарные потери


РΣсΣм1добпмх=1053,6+3949+500+2608+1375,6=9486,1 Вт


9.19 КПД при номинальной нагрузке


η=[1-РΣ/(РΣ)] ∙100=[1-9486,1/(100000+9486,1)] ∙100=91,3 %
^

10 Характеристики машин



10.1 Повышение напряжения на зажимах генератора


ΔU%=%==30%


10.2 Значение ОКЗ


ОКЗ=Е'0*d*=1,2/2,51=0,478 о.е.


10.3 Кратность установившегося тока к.з.


Ik/I=ОКЗ∙Iп.н*=0,478∙3,41=1,63 о.е.


10.4 Наибольшее мгновенное значение тока


iуд=1,89/х''d*=1,89/0,168=11,3 о.е.


10.5 Статическая перегружаемость


S=E'0о*kp/xd*cosφн=4,44∙1,02/2,51∙0,8=2,25 о.е.


10.6 Определяем ЭДС

Е'0*= 3 о.е.


10.7 Определяем уравнение


Р*=(Е'0*d*)sinθ+0,5(1/хq*-1/xd*)sin2θ=

=3/2,51∙sinθ+0,5(1/1,33-1/2,51)sin2θ=1,2sinθ+0,18sin2θ



Рисунок 10.1. Угловая характеристика
^

11 Тепловой и вентиляционный расчеты




11.1 Тепловой расчет обмотки статора



11.1.1 Потери в основной и дополнительной обмотках статора


Р'м1=m1mт'[I'12r1+(Iп.н/)2rд]=

=3ּ1,48ּ[180,42∙0,029+(66,8/)2∙0,003)=4235 Вт,


где m'т=1,48 – коэффициент для класса нагревостойкости изоляции F


11.1.2 Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора 


Sп1=πD11=πּ413ּ140=181647 мм2


11.1.3 Условный периметр поперечного сечения


П1=2(hn1+bп1)=2(39,2+11,8)=102 мм


11.1.4 Условная поверхность охлаждения пазов


Sи.п1=z1П11=60ּ102ּ140=856800 мм2


12.1.5 Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки


Sл1=4πD1в1=4ּ3,14ּ413ּ158,3=821305 мм2


12.1.6 Условная поверхность охлаждения генераторов без охлаждающих ребер на станине


Sмаш=πDн1(ℓ1+2ℓв1)=3,14ּ590(140+2ּ158,3)=846142 мм2


12.1.7 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


12.1.8 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения пазов


ри.п1= Вт/мм2


12.1.9 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей об­мотки

рл1== Вт/мм2


12.1.10 Окружная скорость ротора


v2= м/с


12.1.11 Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины


Δtп1= ºС,


где α1=14ּ10-5 Вт/(мм2ּград) – коэффициент теплоотдачи поверхности статора.


12.1.12 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


Δtи.п1= ºС


12.1.13 Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины


Δtл1л11=0,00395/14ּ10-5=28,2 ºС


12.1.14 Перепад температуры в изоляции лобовых частей из жестких катушек

Δtи..л1л1=0,00395 ºС


12.1.15 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины


Δt'1=(Δtп1+Δtи.п1)+(Δtл1+Δtи.л1) =

=(65,9+10,1)+(28,2+34,6) ºС


12.1.16 Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри машины


Р'Σ=к(Р'м1сΣ)+Р'м1+Р'м2мхΣд=0,82(4235 Вт


12.1.17 Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха


Δtв= ºС


12.1.28 Среднее превышение температуры обмотки над температурой на­ружного воздуха


Δt1=Δt'1+Δtв=65,9+6=71,8 ºС


^

12.2 Тепловой расчет обмотки возбуждения



12.2.1 Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов


Sп2=2∙р∙ℓср.п∙Пп=2∙2∙780,3∙154=48,1∙104 мм2


12.2.2 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


12.2.3 Коэффициент теплоотдачи катушки


αТ=(2,6+0,19∙v2)∙10-5=(2,6+0,19∙32,1)∙10-5=8,7∙10-5 Вт/(мм2 ˚С)


12.2.4 Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки


Δtп.лпТ=0,0049/0,000087=56,2 ˚С


12.2.5 Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции многослойных катушек из изолированных проводов


Δtи.лп ˚С


12.2.6 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины


Δt'п=Δtп.п+Δtи.п=56,2+6,1=62,3 ˚С


12.2.7 Среднее превышение температуры обмотки над температурой охлаждающего воздуха


Δtп=Δt'п+Δtв=62,3+6=68,2 ˚С

^

12.3 Вентиляционный расчет



Принята система вентиляции аксиальная


12.3.1 Необходимый расход воздуха


Vв== м3


12.3.2 Эквивалентное аэродинамическое сопр-ние воздухопровода


z1=200 Па∙с2


      1. Наружный диаметр вентилятора


Dвен2=0,85D1=0,85∙413=351 мм


      1. Внутренний диаметр колеса вентилятора


Dвен1=0,65D1=0,65∙413=268,5 мм


      1. Длина лопатки вентилятора


lл=0,13D1=0,13∙413=53,7 мм


      1. Количество лопаток вентилятора

Nл= Dвен2/20=351/20≈18


      1. Линейная скорость вентилятора по наружному диаметру


Vвен2= π∙Dвен2∙n/(6∙104)=3,14∙351∙1500/60000=27,6 м/с


      1. Линейная скорость вентилятора по внутреннему диаметру


Vвен1= π∙Dвен1∙n/(6∙104)=3,14∙268,5∙1500/60000=21,1 м/с


      1. Напор вентилятора


H0а.о∙γ(V2вен2-V2вен1)=0,6∙1,23(27,62-21,12)=233,6 Па,


где ηа.о=0,6 – аэродинамический КПД вентилятора

γ = 1.23 кг/м3 – плотность воздуха.


      1. Площадь поперечного сечения входных отверстий вентилятора


Sвен=0,92π∙Dвен2∙lл∙10-6=0,92∙3,14∙351∙53,7∙10-6=0,0545 м2


      1. Максимальный расход воздуха


Vв max=0,42∙Vвен2∙Sвен =0,42∙27,6∙0,0545=0,631 м3


      1. Действительный расход воздуха


Vв =Vв max м3


      1. Действительный напор вентилятора



Па
^

13 Масса и динамический момент инерции




13.1 Масса



13.1.1 Масса стали сердечника статора


mс1Σ=mз1+mс1=29+86,9=115,9 кг


13.1.2 Масса стали полюсов


mсп=7,8∙10-6ксп(bпh'пкbнпhнп)2р=

=7,8∙10-6∙0,98∙155(115,2∙95,8+0,8∙217,1∙40)∙4=85,2 кг


13.1.3 Масса стали сердечника ротора


mс2=6,12кс10-61[(2,05hс2+D2)2-D2]=

=6,12∙0,98∙10-6∙155[(2,05∙17,7+101,4)-101,4]=17,5 кг


13.1.4 Суммарная масса активной стали статора и ротора


mсΣ=mс1Σ+mсп+mс2=115,9+85,2+17,5 =218,6 кг


13.1.5 Масса меди обмотки статора


mм1=8,9∙10-6m1(a1w1ср1S0+adwdсрдSэфд)=

=8,9∙10-6∙3(3∙32∙1282,2∙4,075+4∙3∙1282,2∙4,0375∙2)=17,3 кг


13.1.6 Масса меди демпферной обмотки


mм.д=8,9∙10-62р(N'2Sℓ'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


13.1.7 Суммарная масса меди


mмΣ= mм1+ mм.п +mмд =17,3+97+2,66=120,7 кг


13.1.8 Суммарная масса изоляции


mи=(3,8D1,5н1+0,2Dн11)10-4=(3,8∙5901,5+0,2∙590∙140)∙10-4=7,1 кг


13.1.9 Масса конструкционных материалов


mк=АDн1+В=0,32∙590+400=588,8 кг



      1. Масса машины


mмаш=mсΣ+mмΣ+mи+mк=218,6+120,7+7,1+588,8=935,2 кг

^

13.2 Динамический момент инерции ротора



13.2.1 Радиус инерции полюсов с катушками


Rп.ср=0,5[(0,5D21+(0,85÷0,96)(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


13.2.2 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


13.2.3 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


13.2.4 Масса вала


mв=15∙10-6∙ℓ1∙D22=15∙10-6∙140∙101,42=21,6 кг


13.2.5 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


13.2.6 Суммарный динамический момент инерции ротора


Jи.д=Jп+Jc2+Jв=1,47+0,0185+0,0278=1,519 кг∙м2

14 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.

15 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.




Похожие:

Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «экспертные системы» на тему : «Экспертная система на базе vp-expert»
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «экспертные системы» на тему
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) icon1. общие требования к курсовому проекту тематика курсового проектирования
Тематика курсового проектирования определяется программой дисциплины «Основы управления персоналом»
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconПояснительная записка к курсовому проекту
Тема проекта: «Технико–экономическое обоснование технического обслуживания и ремонта автомобильного транспорта»
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconСодержание учебной дисциплины Тема Системы сбора и внутрипромыслового транспорта нефти и газа
Общие сведения о проектах разработки и обустройства нефтяного месторождения. Системы сбора, внутрипромыслового транспорта и подготовки...
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Локальные системы управления»
Расчет синхронизирующего устройства при двухотсчетной системе измерения угла рассогласования 8
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconУказания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Технологии программирования»
В рамках курсового проекта студент должен разработать программу для работы с базой данных согласно
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconСодержание учебной дисциплины
Тема Общее содержание курса. Основные методы поисков нефти и газа. Геохимические методы поисков месторождений нефти и газа и их место...
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconМетодичні вказівки до виконання курсового проекту Етапи роботи над курсовим проектом: аналіз предметної області
Тема курсового проекту: Моделювання засобами програмного забезпечення uml rational Rose предметної області «Розробка та захист дипломного...
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconПояснительная записка к курсовому проекту по предмету " Системное программное обеспечение эвм" Тема: Win32-приложение Картотека аудио дисков
Учреждение образования «белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Факультет нефти, газа и энергетики пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине электрооборудование автомобилей ( наименование дисциплины ) ( тема курсового проекта, работы ) iconПояснительная записка к курсовому проекту 160413-04-вк. Пз
В данной курсовой работе запроектированы внутренние системы водоснабжения и канализации жилого дома
Разместите ссылку на наш сайт:
Справочники, творчество


База данных защищена авторским правом ©dmee.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
контакты