Электромагнитный расчет (151165)

Посмотреть архив целиком

  • Электромагнитный расчет


    1.1. Выбор главных размеров


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

    Полюсное деление

    τ=π•D/(2p)

    где 2p=6, число пар полюсов; тогда

    τ

    Расчетная мощность

    где P2 =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 Uн=220/380 В; тогда получим

    кВ*А

    Электромагнитные нагрузки предварительно примем A=31∙103 А/м и Bδ=0,79. kоб1=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 Z1, W1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора


    Z1 - число пазов на статоре, w1 - число витков в фазе. Предельные значения зубцового деления статора tZ1 : tZ1max=0,012 м. и tZ1min=0,01 м. Определим число пазов статора

    =51

    Принимаем Z1=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 uп=а∙u`п=2*14=28; принимаем uп=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 AJ1=183∙109 А23


    А/м2


    Площадь поперечного сечения проводника (предварительно):


    м2

    принимаем число элементарных проводников nэл=1, тогда cечение проводника

    qэл=qэф/ nэл=2/1=2 мм2.


    Принимаем провод круглого сечения ПЭТ:

    b=7,5 мм; а=1,12 мм; qэл=2 мм2.


    А/м2


    1.3. 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 lСТ1=lδ - длинна пакета статора,kс1=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


    1.5. Расчет магнитной цепи


    Магнитопровод из стали 2212 толщиной

    Магнитное напряжение воздушного зазора

    где kδ- коэффициент воздушного зазора

    где



    где



    А

    Магнитное напряжение зубцовой зоны статора с изменяющейся площадью поперечного сечения зубца


    А


    где hZ1=hП1=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 hZ2=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.


    1.6. Параметры рабочего режима


    Активное сопротивление обмоток статора


    где kR=1 – коэффициент влияния эффекта вытеснения тока, ρ5=10-6/41 Ом∙м – удельное сопротивление меди при to=115 С, L1 – длинна проводников фазы обмотки

    =0,832*126=104,8 м

    где lср1=2(lп1+lл1)=2(0,18+0,236)=0,832 м;

    lп1=l1=0,18 м;

    lл1лbкт+2∙В+hп1 =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 h2=35м, h1 =0.5, hK=3мм, h0=1,1м; k`β=0,875kβ=0,906




    коэффициент магнитной проводимости лобового рассеивания


    коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания


    =

    где

    0,025

    Ом

    Относительное значение

    =


    Индуктивное сопротивление обмотки ротора.


    где h0=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



    1.7. Расчет потерь


    Основные потери в стали


    где p1,0/50=2,2 Вт/кг – удельные потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц , kДА и kДZ – коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участка магнитопровода и технологических факторов kДА=1,6 и kДZ=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 k02=1,8 – коэффициент учитывающий влияние обработки поверхности зубцов ротора, n1=1000 об/мин – синхронная частота вращения двигателя, В0202kδBδ=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 D0,34 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 sН=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. cos`2=R/Z

    0,99

    0,98

    0,96

    0,92

    0,89

    0,84

    0,94

    7. sin`2=X/Z

    0,033

    0,064

    0,095

    0,123

    0,151

    0,177

    0,106

    8.I1a=I0a+ I2`` cos`2

    А

    6,8

    13

    18,8

    24,5

    19,74

    34,7

    21,15

    9.I1р=I0р+ I2`` sin`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= 3U1нI1a

    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. P=Pст+Pмех+
    +Pэ1+Pэ2+Pдоб

    кВт

    4,81

    7,5

    11,65

    16,91

    23,16

    30,23

    13,63

    17. Р2= Р1-P

    кВт

    4

    7,8

    8,3

    14,4

    17,3

    19,9

    9,6

    18. =1-P/P1

    0,89

    0,91

    0,9

    0,89

    0,88

    0,86

    0,97

    19. cos=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 (P2ном=10 кВт; 2р=6; Uном=220/380 В; I=23,6 А; cos()=0,93; ном=970; Sном=0,017)


    Для расчёта максимального момента определяем критическое скольжение:



    Ом


    Ом


    А



    5. 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.


  • Случайные файлы

    Файл
    Omonimiya.doc
    4083-1.rtf
    21809-1.rtf
    72962-1.rtf
    25477-1.rtf




    Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
    Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
    Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.