Обмотка статора

Потери в основной и дополнительной обмотках статора.

P_м1'=m₁·m_т'·/I₁'І·r₁+(I_пн/)І·r_д/

P_м1'=3·1,48·/35,8І·1,25+(256,3/)І·0,0015/=7259 Вт.

Потери на возбуждение при питании от дополнительной обмотки статора P_п=8127,3 Вт. (см. п. 9.)

Условная внутренняя поверхность охлаждения активной части статора.

S_п1=·D₁·l₁

S_п1=3,14·690·310=6,72·10ммІ.

Условный периметр поперечного сечения прямоугольного открытого паза

П₁=2·(h_п1+b_п1)

П₁=2·(41,6+14)=111,2 мм.

Условная поверхность охлаждения пазов

S_ип1=z·П₁·l₁

S_ип1=90·111,2310=3,1·10⁶ ммІ.

Условная поверхность охлаждения: лобовых частей обмотки

S_л1=4··D₁·l_в1

S_л1=4·3,14·690·130=11,27·10ммІ.

Условная поверхность охлаждения: двигателей без охлаждающих ребер на станине

S_маш=·D_н1·(l₁+2·l_в1)

S_маш=3,14·850·(310+2·130)=15,2·10ммІ.

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

p_п1=k·(Р_м1'·2·l₁/l_ср1+P_c)/S_п1

где k=0,74 / 1, 188/

p_п1=0,74·(7259·2·310/1346+2477,63)/6,7210=6,41·10Вт/ммІ.

То же, от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов.

p_ип1=(Р_м1'·2·l₁/l_ср1)/S_ип1

p_ип1=(7259·2·310/1346)/3,1·10⁶=1,08·10^-3 Вт/ммІ.

То же, от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки.

p_л1=(Р_м'·2·l_л1/l_ср1)/S_л1

p_л1=(7259·2·363/1346)/11,27·10⁵=3,47·10^-3 Вт/ммІ.

Окружная скорость ротора.

₂=D_н2n₁/60000

₂=3,14685600/60000=21,5 м/с.

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

Дt_п1=р_п1/₁

Где ₁=1210^-5 Вт/(мм²·град) - коэффициент теплоотдачи поверхности статора /1, с.190/

Дt_п1=6,4110^-3/1210^-5=53,42С.

Односторонняя толщина изоляции в пазу статора

b_и1=( b_п1-N_ш·b)/2

b_и1=(14-2·4,5)/2=2,5 мм

Перепад температуры в изоляции паза и жестких катушек

Дt_ип1=p_ип1·b_и1/_экв

Дt_ип1=1,08·10^-3·2,5/16·10^-5=16,88 °С

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя.

Дt_л1=p_л1/₁

t_л1=3,4710^-3/1210^-5=28,92 С.

Перепад температуры в изоляции лобовых частей жестких катушек

t_ил1=p_л1·b_ил1/_экв

t_ил1=3,4710^-32,5/16·10^-5=54,2 С

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя.

t₁=(t_п1+t_ип1)2l₁/l_ср1+(t_л1+t_ил1)2l_л1/l_ср1

t₁=(53,42+16,88)2310/1346+(28,92+54,2)2363/1346=77,21С

Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри двигателя

Р=k(Р_м12l₁/l_ср1+p_c)+ Р_м12l_л1/l_ср1+ Р_п+ Р_мх+Р_д

Р=0,74(72592310/1346+2477,63)+72592363/1346++8127,3+1222+1675,5=19248 Вт

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха без охлаждающих ребер на станине.

t_в=Р/(S_машв)

здесь _в=109·10^-5 Вт/(мм²·град) - коэффициент подогрева воздуха /1,с.191/

t_в=19248/(15,210⁵·109·10^-5)=11,62С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха.

t₁=t₁+t_в

t₁=77,21+11,62=88,83С

Обмотка возбуждения

Условная поверхность охлаждения однослойных катушек обмотки из изолированных проводов намотанных на ребро

S_п2=2pl_српП_п

S_п2=2•5105977=81,5·10⁴ ммІ.

Здесь П_п - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушки

Удельный тепловой поток от потерь в обмотке отнесенных к поверхности охлаждения обмотки

p_п=kP_п/S_п2

p_п=0,98127,3/81,5·10⁴=8,97510^-3 Вт/ммІ.

Коэффициент теплоотдачи катушки.

_т=(3+0,42₂)10^-5

_т=(3+0,4221,5)10^-5 =12,03·10^-5

Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки

t_пп=p_п/_т

t_пп=8,97510^-3/12,0310^-5=74,6С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины

t_в2=t_п

t_в2=74,6С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха

t_п=t_п+t_в

t_п=74,6+11,62=86,22С

Вентиляционный расчет

Принята система вентиляции: радиальная

Необходимый расход воздуха

V_в=Р/(c_вt?_в)

Где с_в=1100 - теплоемкость воздуха

?t_B?=2?t_B - превышение температуры выходящего из машины воздуха над входящим

V_в=2477,63/(11002·11,62)=0,1 мі/с

Коэффициент.

Приближенный расход воздуха обеспечиваемый радиальной вентиляцией

Напор воздуха, развиваемый радиальной системой:

31. Масса и динамический момент инерции

Масса стали сердечника статора

m_с1=m_з1+m_с1

m_с1=104,7+231,9=366,6 кг

Масса стали полюсов

m_сп=7,8·10^-6·k_c·l_п·(b_п·h'_п+k_k·b_нп·h_нп)·2·p

m_сп=7,8·10^-6·0,98·320·(87·145,6+0,8·158,4·26,3)·10=391,4 кг

Масса стали сердечника ротора

m_с2=6,12·k_c·10^-6·l₁·/(2,05·h_c2+D₂)І-D₂І/

m_c2=6,12·0,98·10^-6·310·/(2,05·79,3+183)І-183І/=159,8 кг

Суммарная масса активной стали статора и ротора

m_c=m_c1У+m_cп+m_c2

m_c=366,6+391,4+159,8=917,8 кг.

Масса меди обмотки статора.

m_м1=8,9·10^-6·m₁·(a₁·₁·l_ср1·S₀+a_д·W_д·l_срд·S_эфд)

m_м1=8,9·10^-6·3·(1·510·1346·4,825+5·3·1346·4,825)=146 кг

Масса меди демпферной обмотки

m_мд=8,9·10^-6·2·р·(N?₂·S·l?_ст+b?_нп·S_c+0,6·S_c·C_n)

m_мд=8,9·10^-6·2·5·(7·63,6·353,4+158,4·113,4+0,6·113,4·2)=15,6 кг

Суммарная масса меди

m_м=m_м1+m_мп+m_мд

m_м=146+151,9+15,6 =313,5 кг

Суммарная масса изоляции

m_u=(3,8·D_н1^1,5+0,2·D_н1·l₁)·10^-4

m_u=(3,8·850^1,5+0,2·850·310)·10^-4=14,7 кг

Масса конструкционных материалов

m_k=A·D_н1+B

m_k=0,32·850+400=672 кг

Масса машины.

m_маш=m_c+m_м+m_u+m_k

m_маш=917,8+313,5+14,7+672=1918 кг

32. Динамический момент инерции ротора

Радиус инерции полюсов с катушками.

R_пср=0,5·/(0,5·D₁)І+0,85·(0,5·D₂+h_c2)І/·10^-6

R_пср=0,5·/(0,5·690)²+0,85·(0,5·183+79,3)І/·10^-6=0,072 м

Динамический момент инерции полюсов с катушками

J_п=(m_сп+ m_мп+m_мд)·4·R²_пср

J_п=(391,4+151,9+15,6)·4·0,072І=11,6 кг·мІ

Динамический момент инерции сердечника ротора

J_c2=0,5·m_c2·10^-6·/(0,5·D₂+2·h_c2)І-(0,5·D₂)І/

J_c2=0,5·159,8·10^-6·/(0,5·183+2·79,3)І-(0,5·183)І/=4,33 кг·мІ

Масса вала.

m_в=15·10^-6·l₁·D₂²

m_в=15·10^-6·310·183І=155,7 кг

Динамический момент инерции вала

J_в=0,5·m_в·(0,5·D₂)²·10^-6

J_в=0,5·155,7·(0,5·183)І·10^-6=0,65 кг·мІ

Суммарный динамический момент инерции ротора

J_ид=J_п+J_c2+J_в

J_ид=11,6+4,33+0,65=16,58 кг·мІ

Список использованных источников

1 Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин - М.: Высшая школа, 2001.-430 с.

2 Электротехнический справочник. В 3 т. Под обш. ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 616с.

Размещено на Allbest.ru