Расчет синхронной машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет синхронной машины

1. Выбор основных размеров

Исходные данные к проекту:

Номинальное фазное напряжение (предполагается, что обмотка статора будет соединена в звезду).

Номинальная полная мощность

Номинальный фазный ток

Число пар полюсов

Расчетная мощность

По рис. 10.8 для при р=4 предварительно находим внутренний диаметр статора D=1.25 м.

Внешний диаметр статора

По табл. 10.7 ближайший нормализованный внешний диаметр статора D_a=1.73 м (18-й габарит). Высота оси вращения h=0,63 м.

Полюсное деление

Расчетная длина статора

По рис. 10.9 для =0,49 м при р=4 находим . Задаемся =0,67, k_в=1,16; k_в=0,75; k_об1=0,92.

Определим расчетную длину статора

Находим по (10.6)

По рис. 10.11 устанавливаем, что найденные значения лежат в пределах, ограниченных кривыми при р=4.

Действительная длина статора по (10.7)

Число вентиляционных каналов по (10.8) при b_к=0,01 м

Принимаем

Длина пакета по (10.9)

Суммарная длина пакетов сердечника по (10.10)

2. Расчет обмотки статора

Число параллельных ветвей обмотки статора. Так как то выбираем

Из рис. 10.13 (кривые 3) для находим и

Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

Число пазов магнитопровода статора. Так как то статор выполняем сегментированным. В диапазоне требованиям п. 1-4 § 10.6 удовлетворяют число пазов

72: ,

Расчет числа проводников в пазу по (10.15), числа сегментов и хорды по (10.20), уточнённое А по (10.16), сводим в таблицу 3.1.

№ варианта	Число пазов Z1	Число сегментов sст	Хор-да H, мм	Число пазов в сегмен-те Zs=Z1/s	Число пазов на полюс и фазу q1	Число парал-лельных ветвей а	Число прово-дов в пазу uп	Пазовое (зубцовое) деление tz1, мм	Линей-ная нагрузка А, А/м
1	72=22233	6	865	12		1	14	0,055	56456
2	72=22233	8	662	9	3	1	14	0,055	56456
3	72=22233	9	592	8	3	1	14	0,055	56456
4	72=22233	12	488	6	3	1	14	0,055	56456
5	72=22233	18	300	3	3	1	14	0,055	56456

Наилучший результат дает вариант 3, который и принимаем для дальнейших расчетов

(сегменты штампуются из листов );

Ширина паза (предварительно) по (10.21)

Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора (предварительно) по (10.22)

где (AJ₁ по рис. 10.16 кривая 3).

Число элементарных проводников

Возможная ширина изолированного проводника по (10. 25)

Двухсторонняя толщина изоляции

Предварительная ширина элементарного проводника с изоляцией

.

Ширина этого проводника без изолоции

Выбираем изоляцию катушек класса нагревостойкости по табл. 3.5.

Размеры проводников обмотки статора. Принимаем, что эффективный проводник состоит из 4 элементарных (). Марка провода ПСД.

По табл. П. 3.2 размеры медного проводника (с изоляцией .

Ширина паза (уточненная) по (10.27).



Высота паза по (10.28)

где

Масштабный эскиз паза представлен на рис. 3.1.

Паз статора

Спецификация паза в табл. 3.2.

Плотность тока в проводнике обмотки статора (уточнённое значение)

Спецификация паза (изоляция класса нагревостойкости В)

Позиция на рис. 3.1	Наименование	Число слоев	Толщина, мм
		по ширине	по высоте	по ширине	по высоте
1	Провод ПСД	2	28
2	Лента стеклослюдитинитовая ЛС	9 слоев	Впол-нахлеста	6	6
3	Лента стеклянная ЛЭС (покровная ) Двухсторонняя толщина изоляции одной катушки	2 слой	Встык	0,4 6.2	0,4 6.2
4	Стеклолист СТ1 толщиной 1 мм	-	2	-	2
5	Стеклолист СТ толщиной 0,5 мм Общая толщина изоляции на паз Разбухание изоляции Допуск на укладку	- - - -	2 - - -	- 6.2 0,1 0,2	2 15.83 1.2 0,2
6	Клин	-	-	-	5,0
	Всего			21.4	81.6

Проверка индукции в зубе (приближенно) по (10.31)

лежит в пределах

Проверка индукцию в спинке статора (приближенно) по (10.32)

где

лежит в пределах

B_z1 и B_б находятся в допустимых пределах.

Перепад температуры в изоляции паза по (10.33)

Градиент температуры в пазовой изоляции

Произведённая проверка показала, что размеры паза выбраны удачно.

Витки фазы обмотки статора по (10.37)

Шаг обмотки по (10.38)

(из 1-го в 9-ой паз).

,

Коэффициент укорочения шага по (10.39)

Коэффициент распределения обмотки статора по (10.40)



Обмоточный коэффициент

Исходя из заданного отношения M_m/M_н?2.2 по рис. 10.18 находим x_d?1,3.

Приближённое значение воздушного зазора по (10.44)

Принимаем воздушный зазор под серединой полюса 0,0065 м (6,5 мм). Зазор под краями полюса Среднее значение воздушного зазора

Ширина полюсного наконечника по (10.47)

Примем (§ 10.9)

Радиус дуги полюсного наконечника по (10.45)

Высота полюсного наконечника по табл. 10.9 при

Длина сердечника полюса и полюсного наконечника

Расчётная длина сердечника полюса по (10.52).

Принимаем

Предварительная высота полюсного сердечника по (10.48)

Коэффициент рассеяния полюсов по (10.50). Из табл.

Ширина полюсного сердечника по (10.51).

Задаемся (полюсы выполнены из стали Ст3 толщиной 1 мм)

Выбираем

Эскиз полюсов дан на рис. 3.2.



Полюсы ротора

Так как то принимаем крепление полюсов с помощью хвостом к шихтованному остову.

Длина ярма (обода) ротора по (10.53)

Выбрано=0,05 м.

Минимальная высота ярма ротора по (10.54)

Принято - уточняется по чертежу.

синхронный статор сердечник обмотка

3. Расчет пусковой обмотки

Число стержней пусковой обмотки на полюсе N_c=8.

Поперечное сечение стержня пусковой обмотки по (10.55)



Диаметр стержня по (10.56) [материал стержня Ї медь]

Выбираем d_c=14.5·10^-3 м, тогда q_c=164.7·10^-6 м².

Зубцовый шаг на роторе по (10.57)

Принимаем z=0,005

Проверяем условия (10.60)

Пазы ротора выбираем круглые, полузакрытые.

4.6 Диаметр паза ротора

Раскрытие паза b_sh_s=3.52.5 мм.

Длина стержня по (10.61)

Сечение короткозамыкающего сегмента



4. Расчёт магнитной цепи

Для магнитопровода статора выбираем сталь 1511 (ГОСТ 214273-75) толщиной 0,5 мм. Полюсы ротора выполняют из стали Ст3 толщиной 1 мм. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляем с помощью хвостовиков к шихтованному ободу. Толщину обода (ярма ротора) принимаем h_j=117 мм.

Магнитный поток в зазоре находим по (10.62), Вб

По рис. 10.21 при , б=0,7 и

находим к_В=1,145, б_д=0,66.

Уточнённое значение расчётной длины статора по 10.64

Индукция в воздушном зазоре по (10.63), Тл

Коэффициент воздушного зазора статора по (10.67)

Коэффициент воздушного зазора ротора по (10.67)

Коэффициент воздушного зазора по (10.66)

Магнитное напряжение воздушного зазора по (10.65), А

Ширина зубца статора на высоте h_п1 от его коронки по (10.70)

Индукция в сечении зубца на высоте h_п1 по (10.69), Тл

Магнитное напряжение зубцов статора по (10.68), А

Индукция в спинке статора по (10.74), Тл

Магнитное напряжение спинки статора по (10.72), А

- по рис. 10.22.

Высота зубца ротора по (10.76)

Ширина зубца ротора на высоте от его коронки по (10.78)

Индукция в зубце ротора по (10.77), Тл

Магнитное напряжение зубцов ротора по (10.75), А

Удельная магнитная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов по (10.81)

Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников по (10.82)

где

Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями по (10.83)

Удельная магнитная проводимость для потока рассеяния

Магнитное напряжение ярма статора, зазора и зубцов полюсного наконечника

.

Поток рассеяния полюса по (10.80), Вб

Поток в сечении полюса у его основания, Вб

Индукция в полюсе по (10.84), Тл

Магнитное напряжение полюса по (10.79), А

где

Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора по (10.86), А



Индукция в ободе магнитного колеса (ярме ротора) по (10.88), Тл

Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса по (10.87)

Магнитное напряжение сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом, А

Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс по (10.89)

Результаты расчёта магнитной цепи сводим в табл. 5.1.

При переводе магнитных напряжений F_дza, F_mj и потока Ф_m в относительные единицы за базовые значения соответственно приняты МДС F_B0 и Ф при Е₁=1.

По табл. 5.1 на рис. 5.1. построена в относительных единицах характеристика холостого хода.



Характеристика холостого хода: 1 - расчетная характеристика; 2 - нормальная характеристика

Средняя длина витка обмотки статора

Длина лобовой части обмотки статора по (9.139)

Активное сопротивление обмотки статора

при =15С.

при =75С

Активное сопротивление обмотки статора в относительных единицах по (10.96)

;

где

Индуктивное сопротивление рассеяния по (10.97)

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния по (10.98)

Коэффициент магнитной проводимости между стенками паза по табл. 10.22

Размеры паза определяем по рис. 10.44 и 3.1: h₂=65 мм; b_п1=21 мм; h₁=11 мм; h₀=6,5 мм.

При =y₁/_п=0,889 по (9.156)

по (9.158)

Коэффициент магнитной проводимости по коронкам зубцов по (10.99)

_к=

.

при из рис. 10.26

Коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния по (9.159)

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния по (10.100)

Индуктивное сопротивление рассеяния в относительных единицах

Индуктивное сопротивление продольной реакции якоря в относительных единицах по (10.102)

k_ad определяем из по рис. 10.23. По характеристике холостого хода табл. 5.1 для E_1*=1 F_B0=5811; для E_*=0.5

Литература

1. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов/ И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; Под ред. И.П. Копылова.-М.: Энергия, 1980. - 496 с.

2. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т.1.-М.: Энергоатомиздат, 1988.-456 с.

Размещено на Allbest.ru