126180 (690949), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по продольной оси (11.176)

λ_дd= .

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси (11.177)

λ_дq= .

Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси (11.178)

х_дd*= о.е.

Индуктивной сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси (11.179)

х_дq*= о.е.

Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по продольной оси (11.181)

r_cd*= о.е.;

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

Активное сопротивление стержней демпферной обмотки по поперечной оси (11.182)

r_cq*=0,75r_cd*=0,1 о.е.

Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по продольной оси (11.183)

r_kd*= о.е.

Активное сопротивление короткозамыкающих колец демпферной обмотки по поперечной оси (11.184)

r_kq*=1,5r_kd*=0,068 о.е.

Активное сопротивление полной демпферной обмотки по продольной оси (11.185)

r_дd*=r_cd*+r_kd*=0,133+0,068=0,178 о.е.

Активное сопротивление полной демпферной обмотки по поперечной оси (11.186)

r_дq*=r_cq*+r_kq*=0,1+0,068=0,168 о.е.

9.4 Переходные и сверхпереходные сопротивления обмотки статора

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.188)

x'_d*=x_σ*+ о.е.

Переходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.189)

х'_q*=x_q*=1,326 о.е.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по продольной оси (11.190)

x''_d*=x_σ*= о.е.

Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки статора по поперечной оси (11.191)

x''_q*=x_σ*+ о.е.

9.5 Сопротивления для токов обратной и нулевой последовательности

Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при работе машины на малое внешнее сопротивление (11.194)

х_2*= о.е.

Индуктивное сопротивление обмотки статора для токов обратной последовательности при большом внешнем индуктивном сопротивлении (11.195)

х_2*=0,5 (х"_d*+х"_q*)=0,5 (0,141+0,122)=0,132 о.е.

Индуктивное сопротивление двухслойной обмотки статора для токов нулевой последовательности (11.196)

Активное сопротивление обмотки фазы статора для тока нулевой последовательности при рабочей температуре (11.197)

r_0*=r_1*(20)∙m_т=0,0216∙1,38=0,03 о.е.

9.6 Постоянные времени обмоток

Обмотка возбуждения при разомкнутых обмотках статора и демпферной (11.198)

Т_d0=x_a*/w₁r_п*=2,85/(2∙π∙50∙0,005)=1,82 с.

Обмотка возбуждения при замкнутых обмотках статора и демпферной (11.199)

Т'_d=T_d0x’_d*/x_d*=1,82∙0,427/2,516=0,31 с.

Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по продольной оси (11.200)

T_дd0= с.

Демпферная обмотка при разомкнутых обмотках статора и возбуждения по поперечной оси (11.201)

T_дq0= с.

Демпферная обмотка по продольной оси при разомкнутой обмотке возбуждения (11.202)

T''_d0= с.

Демпферная обмотка по продольной оси при короткозамкнутых обмотке возбуждения и статора (11.203)

T"_d=T"_d0x''_d*/x'_d*=0.007∙0.141/0.427=0.002 с.

Демпферная обмотка по поперечной оси при короткозамкнутой обмотке статора (11.204)

T"_q=T_дq0x"_q*/x_q*=0.025∙0.122/1.326=0.0023 с.

Обмотка статора при короткозамкнутых обмотках ротора (11.205)

T_a=x_2*/w₁r_1*=0.131/(2∙3.14∙50∙0.0138)=0.03 с.

10. Потери и КПД

Зубцовое деление статора в максимальном сечении зубца (9.128)

t_1max=π(D₁+2h_п)/z₁=π (518.2+2∙30.2)/72=25.2 мм.

Расчетная масса стали зубцов статора (9.260)

m_з1=7,8z₁b_з1срh_n1ℓ₁k_c∙10^-6=7.8∙72∙13,4∙30,2∙330∙0.95∙10^-6=64,8 кг.

Магнитные потери в зубцах статора (9.251)

P_з1=3В²_з1срm_з1=3∙1,24²∙64,8=299 Вт.

Масса стали спинки статора (9.261)

m_c1=7.8π(D_н1-h_c1) h_c1ℓ₁k_c∙10^-6=7.8∙3.14 (660–40,7) 40,7∙300∙0.95∙10^-6=176 кг.

Магнитные потери в спинке статора (9.254)

Р_с1=3В²_с1m_c1=3∙1.65²∙176=1552 Вт.

Амплитуда колебаний индукции (11.206)

В₀=β₀к_бВ_б=0,33∙1,219∙0,7=0,28 Тл.

Среднее значение удельных поверхностных потерь (11.207)

р_пов=к₀(z₁n₁∙10^-4)^1.5(0.1В₀t₁)²=6 (72∙1000∙10^-4) ^1.5(0.1∙0.28∙22,6)²=46,4 Вт/м².

Поверхностные потери машины (11.208)

Р_пов=2рταℓ_пр_повк_п∙10^-6=2∙3∙271,2∙0,7∙310∙46,4∙0,6∙10^-6=9,83 Вт.

Суммарные магнитные потери (11.213)

Р_сΣ=Р_с1+Р_з1+Р_пов=1437+299+9,83=1746 Вт.

Потери в обмотке статора (11.209)

Р_м1=m₁I²₁r₁m_т+m₁(I'_пн/ )²r_dm_т=

=3∙360,8²∙0,0138∙1,38+3 (61,4/ )²0,0039∙1,38=7458 Вт.

Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора (11.214)

Р_п=I²_пнr_п+2I_пн=61,4²∙0,733+2∙61,4=3936 Вт.

Добавочные потери в обмотке статора и стали магнитопровода при нагрузке (11.216)

Р_доб=0,005Р_н =0,005∙200000=1000 Вт.

Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию (11.210)

Р'_мх=Р_т.п+Р_вен=8 ( )²( )³=8 ( )²( )³=1113 Вт.

Потери на трение щеток о контактные кольца (11.212)

Р_т.щ=2,6I_пнD₁n₁∙10^-6=2.6∙61,4∙518,2∙1000∙10^-6=83 Вт.

Механические потери (11.217)

Р_мх=Р'_мх+Р_тщ=1113+83=1196 Вт.

Суммарные потери (11.218)

Р_Σ=Р_сΣ+Р_м1+Р_доб+Р_п+Р_мх=

=1746+7458+1000+3936+1196=15336 Вт.

КПД при номинальной нагрузке (11.219)

η=1-Р_Σ/(Р_2н+Р_Σ)=[1–15336/(200000+15336)] ∙100=92,9%.

11. Характеристики машин

11.1 Изменение напряжения генератора

<30%

11.2 Отношение короткого замыкания

Значение ОКЗ (11.227)

ОКЗ=Е'_0*/х_d*=1.18/2.516=0.47 о.е.

Кратность установившегося тока к.з. (11.228)

I_k/I_1н=ОКЗ∙I_пн*=0,47∙3,22=1,51 о.е.

Наибольшее мгновенное значение тока (11.229)

i_уд=1,89/х''_d*=1.89/0.141=13,4 о.е.

Статическая перегружаемость (11.223)

S=E'_00*k_p/x_dcosφ_н=3,8∙1,02/2,516∙0,8=1,93 о.е., где

E'_00*= E'_0* I_пн*=1,18∙3,22=3,8 о.е.,

11.3 Угловые характеристики

Определяем ЭДС (рис. 11.15 а)

Е'_0*=3,8 о.е.

Определяем уравнение (11.221)

Р_*=(Е'_0*/х_d*) sinθ+0.5 (1/х_q*-1/x_d*) sin2θ=

=3.8/2.516∙sinθ+0.5 (1/1.326–1/2.516) sin2θ=1.51sinθ+0.18sin2θ.

12. Тепловой и вентиляционный расчеты

12.1 Тепловой расчет

Потери в основной и дополнительной обмотках статора (11.247)

Р'_м1=m₁m'[I'²r₁+(I_пн/ ) r_d]=

=3ּ1,48 [360,8²∙0,0138+(61,4/ )²∙0,0039)=7998 Вт;

где m'_т=1,48 – коэффициент для класса нагревостойкости изоляции В (§ 5.1).

Потери на возбуждение синхронной машины при питании от дополнительной обмотки статора

P _П= I_пн²ּ r _П+2 I_пн=61,4²ּ0,733+2∙61,4=4213 Вт

Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора (9.379)

S_n1=πD₁ℓ₁=πּ518,2ּ300=4,88∙10⁵ мм².

Условный периметр поперечного сечения (9.381)

П₁=2 (h_n1+b_п1)=2 (30,2+14,3)=89 мм.

Условная поверхность охлаждения пазов (9.382)

S_и.п1=z₁П₁ℓ₁=72ּ89ּ300=19,22∙10⁵ мм².

Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки (9.383)

S_л1=4πD₁ℓ₁=4ּπּ518,2ּ135,8=8,84∙10⁵ мм².

Условная поверхность охлаждения двигателей с охлаждающими ребрами на станине (9.384)

S_маш=πD_н1(ℓ₁+2ℓ_В1)=πּ660 (300+2ּ135,8)=11,85∙10⁵ мм².

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к внутренней поверхности охлаждения активной части статора (9.386)

р_п1= Вт/мм²,

где к=0,76 – коэффициент (таблица 9.25).

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения пазов (9.387)

р_и.п1= Вт.

Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки (9.388)

р_л1= Вт.

Окружная скорость ротора (9.389)

v₂= м/с.

Превышение температуры внутренней поверхности активной части статора над температурой воздуха внутри машины (9.390)

Δt_п1= 46,5С,

где α₁=17,5ּ10^-5 Вт/мм²ּград – коэффициент теплоотдачи поверхности статора.

Односторонняя толщина изоляции в пазу статора (§ 9.13)

b_и1=(b_п1-N_шb)/2=(14,3–1∙2,8)/2=4,35 мм.

Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов (9.392)

Δt_и.п1= С.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.393)

Δt_л1=р_л1/α₁=5,12∙10^-3/17,5ּ10^-5=29С.

Перепад температуры в изоляции лобовых частей катушек из круглых проводов (9.395)

Δt_и.л1=р_л1 =5,12∙10^-3 38,4 С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.396)

Δt'₁=(Δt_п1+Δt_и.п1) +(Δt_л1+Δt_и.п1) =(46,5+49,2) +(29+38,4) С.

Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри машины (9.397)

Р'_Σ=к(Р'_м1 +Р_сΣ)+Р'_м1 +Р'_м2+Р_мхΣ+Р_д=0,76 (7998 Вт.

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха (9.399)

Δt_в= С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха (9.400)

Δt₁=Δt'₁+Δt_в=79,7+10,4=90,1С.

12.2 Обмотка возбуждения

Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов (11.249)

S_п2=2рℓ_ср.пh_к=2∙2∙924∙130=72,1∙10⁴ мм².

Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки (11.250)

р_п=кР_п/S_п2=0,9∙4213/72,1∙10⁴=52,6∙10^-4 Вт/мм².

Коэффициент теплоотдачи катушки (§ 11.13)

α_Т=(3+0,42∙26,9)∙10^-5=14,3∙10^-5 Вт/(мм² ˚С).

Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки (11.251)

Δt_пл=р_п/α_Т=52,6∙10^-4/(14,3∙10^-5)=36,8 ˚С.

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

Δt_ип= р_п =52,6∙10^-4 =13,2 ˚С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины (11.253)

Δt_B2=Δt'_n+Δt_ип=60 ˚С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой охлаждающего воздуха (11.254)

Δt_п=Δt'_п+Δt_в=60+10,4=70,4˚ С.

12.3 Вентиляционный расчет

Необходимый расход воздуха (5.28)

V_в= м³/с.

Расход воздуха (5.44)

V'_в=к₁(D_н2/100)²ּ10^-2=3,5 (514,2/100)² ּ10^-2=0,93 м³/с;

где к₁=3,5 – коэффициент, зависящий от частоты вращения.

Напор воздуха (5.41)

Н=7,85 (n₁/1000)²(D_н2/100)²=7,85 (1000/1000)²(514,2/100)²=208 Па.

13. Масса и динамический момент инерции

13.1 Масса

Масса стали сердечника статора (11.255)

m_с1Σ=m_з1+m_с1=64,8+176=240,8 кг.

Масса стали полюсов (11.256)

m_сп=7,8∙10^-6к_сℓ_п(b_пh'_п+к_кb_нпh_нп) 2 р=7,8∙10^-6∙0,98∙310 (98,4∙112+0,8∙185∙33)∙6=37,7 кг.

Масса стали сердечника ротора (11.257)

m_с2=6,12к_с10^-6ℓ₁[(2,05h_с2+D₂)²-D₂]=6,12∙0,98∙10^-6∙300 [(2,05∙42+140) ²-140]=56,7 кг.

Суммарная масса активной стали статора и ротора (11.258)

m_сΣ=m_сзΣ+m_сп+m_с2=240,8+37,7+56,7=335,2 кг.

Масса меди обмотки статора (11.259)

m_м1=8,9∙10^-6m₁(a₁w₁ℓ_ср1S₀+a_dw_dℓ_срдS_эфд)=8,9∙10^-6∙3 (3∙32∙1382,4∙4,677+2∙6∙1382,4∙4,677)=18,6 кг.

Масса меди демпферной обмотки (11.260)

m_мд=8,9∙10^-62 р(N'₂Sℓ'_ст+b'_нпS_с+0,6S_сС_п)=8,9∙10^-6∙6 (10∙26,26∙355+185∙52,27+0,6∙52,27∙2)=5,5 кг.

Суммарная масса меди (11.261)

m_мΣ= m_м1+ m_мп + m_мд =18,6+92,8+5,5=116,9 кг.

Суммарная масса изоляции (11.262)

m_и=(3,8D^1.5_н1+0,2D_н1ℓ₁) 10^-4=(3,8∙660^1,5+0,2∙660∙300)∙10^-4=10,4 кг.

Масса конструкционных материалов (11.264)

m_к=АD_н1+В=0,32∙660+400=611,2 кг.

Масса машины (11.265)

m_маш=m_сΣ+m_мΣ+m_и+m_к=335,2+116,9+10,4+611,2=1073,7 кг.

13.2 Динамический момент инерции ротора

Радиус инерции полюсов с катушками (11.266)

R_п.ср=0,5 [(0,5D²₁+(0.85÷0.96) (0.5D₂+h_c2)²]∙10⁶=0.5 [(0.5∙518,2²+0.85 (0.5∙140+42)²]∙10^-6=0.072 м.

Динамический момент инерции полюсов с катушками (11.267)

J_п=(m_сп+m_мп+m_мd) 4R²_п.ср=(37,7+83+5,5) 4∙0,072²=2,6 кг/м².

Динамический момент инерции сердечника ротора (11.268)

J_с2=0,5m_с2∙10^-6[(0,5D₂+h_с2)² – (0,5D₂)²]=0,5∙56,7∙10^-6[(0,5∙140+42)² – (0,5∙140)²]=0,22 кг/м².

Масса вала (11.269)

m_в=15∙10^-6ℓ₁D²₂=15∙10^-6∙300∙140²=88,2 кг.

Динамический момент инерции вала (11.270)

J_в=0,5m_в(0,5D₂)²10^-6=0,5∙88,2 (0,5∙140)²∙10^-6=0.22 кг/м².

Суммарный динамический момент инерции ротора (11.271)

J_и.д=J_n+J_c2+J_в=2,6+0,22+0,22=3,04 кг/м².

Список литературы

1. Антонов М.В. Технология производства электрических машин. – М.: Энергоатомиздат, 1993. -590 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.; Машиностроение. 1978

3. Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин – М.: Высшая школа, 2001

4. Копылов И.П. Проектирование электрических машин – М.: Высшая школа, 2002

5. Электротехнический справочник – Под ред. Орлова И.Н. – М.; Энергоатомиздат 1986

6. Проектирование синхронных машин средней мощности: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Инженерное проектирование и САПР электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. Н.Л. Бабикова. Уфа, 2008. – 38 с.

7. Введение в конструирование электромеханических преобразователей энергии: учеб. пособие / Исмагилов Ф.Р., Афанасьев Ю.В., Стыскин А.В. – М.: Изд-во МАИ, 2006. – 130 с.

Характеристики

Список файлов курсовой работы