Анотація

Синхронні машини застосовуються в багатьох галузях народного господарства, зокрема, в якості генераторів у пересувних та стаціонарних електричних станціях, двигунів в установках не потребують регулювання частоти обертання або потребують постійної частоті обертання.

Найбільш поширена конструктивна схема синхронної машини з обертовим ротором, на якому розташовані явновираженние полюси. Іноді явнополюсние синхронні машини малої потужності виконують по конструктивній схемі машин постійного струму, тобто з полюсами, розташованими на статорі, колектор замінюється контактними кільцями.

Синхронні двигуни серії ЦД2 і генератори серії СГ2 виготовляють потужністю від 132 до 1000 кВт, при висоти осі обертання до 450 мм, в захищеному виконанні IP 23, з самовентиляцією IC 01, з частотою обертання від 500 до 1500 об / хв.

Електричні машини серій ЦД2 і СГ2 розраховані на тривалий режим роботи. Їх збудження здійснюється від пристрою, що живиться від додаткової обмотки, закладеної в пази статора.

Зміст

Введення

1. Вихідні дані

2. Магнітна ланцюг двигуна. Розміри, конфігурація, матеріал

2.1 Конфігурація

2.2 Головні розміри

2.3 Сердечник статора

2.4 Сердечник ротора

2.5 Сердечник полюса і полюсний наконечник

3. Обмотка статора

4. Розрахунок магнітного ланцюга

4.1 Повітряний зазор

4.2 Зубці статора

4.3 Спинка статора

44 Полюси

4.5 Спинка ротора

4.6 Повітряний зазор у стику полюса

4.7 Загальні параметри магнітного ланцюга

5. Активне та індуктивний опір обмотки статора для сталого режиму

6. Розрахунок магнітного кола при навантаженні

7. Обмотка збудження

8. Параметри обмоток і постійні часу. Опору обмоток статора при сталому режимі

8.1 Опору обмоток статора при сталому режимі

8.2 Опір обмотки збудження

8.3 Перехідні і сверхпереходние опору обмотки статора

8.4 Опору для струмів зворотної та нульової послідовності

8.5 Постійні часу обмоток

9. Втрати і ККД

10. Характеристики машин

10.1 Ставлення короткого замикання

11. Тепловий розрахунок синхронної машини

11.1 Обмотка статора

11.2 Обмотка збудження

11.3 Вентиляційний розрахунок

12. Маса і динамічний момент інерції

12.1 Маса

12.2 Динамічний момент інерції ротора

13. Механічний розрахунок валу

Література

Введення

Синхронні генератори застосовуються у пересувних та стаціонарних електричних станціях. Найбільш поширена конструктивна схема генераторів з обертовим ротором, на якому розташовані явновираженние полюса. Генератори серії СГ2 виготовляються потужністю от132 до 1000 кВт при висоті осі обертання до 450 мм, в захищеному виконанні IP 23, з самовентиляцією IC 01, з частотою обертання від 500 до 1500 об / хв.

У журналі "Електрика" № 8 2004р. вченим Ороняним Р. В. запропонований метод, що дозволяє з достатньою для інженерних розрахунків точністю обчислювати значення екстремальних відхилень напруг автономного синхронного генератора при скиданні - накинув навантаження. Знаючи екстремальні зміни напруги, можна за допомогою отриманих у статті формул розрахувати значення індуктивних опорів по поперечної осі генератора х _q і x _'q ..

У журналі "Електрика" № 10 2004р. вченим Джендубаевим А.-З.Р представлена ​​математична модель дозволяє досліджувати динамічні і статичні режими асинхронного генератора з урахуванням втрат в сталі статора і фазного ротора. У широкому діапазоні зміни ковзання облік втрат а стали фазного ротора підвищує точність розрахунку.

В огляді доповідей 23 сесії СІГРЕ (1970) розглядається актуальні питання створення і роботи синхронних генераторів великої потужності та їх систем збудження.

У книзі Абрамова О. І. "Синхронні генератори" розглянуті основні властивості і поведінку синхронних генераторів при різних режимах роботи, що виникають під час експлуатації. Дано вимоги до систем збудження і показано необхідність введення форсировки порушення не всіх синхронних машинах з метою підвищення стійкості роботи енергосистеми. Розглянуто питання нагріву обмоток при сталих режимах і при форсировка збудження. Докладно розглянуто асинхронний режим роботи генераторів включаючи питання асинхронного пуску, подано методи розрахунку і наведені досвідчені дані.

1. Вихідні дані

Дані для проектування

Призначення	Генератор
Номінальний режим роботи	Тривалий
Номінальна віддається потужність Р 2, кВт	30
Кількість фаз статора m 1	3
Спосіб з'єднання фаз статора	Y
Частота напруги f, Гц	50
Коефіцієнт потужності cos φ	0,8
Номінальна лінійна напруга U л, В	400
Частота обертання n 1, об / хв	1 500
Спосіб порушення	Від спец. обмотки
Ступінь захисту від зовнішніх впливів	IP23
Спосіб охолодження	IC01

2. Магнітна ланцюг машини. Розміри, конфігурація, матеріали

2.1 Конфігурація

Приймаються ізоляцію класу нагрівостійкості F

Кількість пар полюсів (9 / 1)

р = 60 f / n ₁ = 60 ∙ 50 / 1 500 = 2

Індуктивний опір розсіювання обмотки статора (рисунок 11.1)

х _{σ *} = 0,0 8 о.е.

Коефіцієнт потужності навантаження (11.1)

до _н =

Попереднє значення ККД (рисунок 11.2)

η '= 0, 88 о.е.

2.2 Головні розміри

Розрахункова потужність (1.11)

Р '= к _н Р ₂ / cosφ = 1.05 ∙ 30 / 0,8 = 39. 4 кВт.

Висота осі обертання (таблиця 11.1)

h = 225 мм.

Допустима відстань від корпусу до опорної поверхні (таблиця 9.2)

h ₁ = 7 мм.

Зовнішній діаметр корпусу (1.27)

D _корп = 2 (h - h ₁₎ = 2 (2 25 - 7) = 4 36 мм.

Максимально допустимий зовнішній діаметр сердечника статора (таблиця 9.2)

D _{Н1 max} = 4 06 мм.

Вибраний діаметр сердечника статора (§ 11.3)

D _Н1 = 4 06 мм.

Внутрішній діаметр сердечника статора (§ 11.3)

D ₁ = 6 +0, 69 · D _Н1 = 6 +0, 69 ∙ 406 = 286 м.

Попереднє значення лінійної навантаження статора (рис. 11.3)

А _'1 = 2 2 0 А / см.

Попереднє значення магнітної індукції в повітряному зазорі і номінальному режимі (рисунок 11.4)

В _'б = 0, 77 Тл.

Попереднє значення максимальної магнітної індукції в повітряному зазорі машини при х.х. (11.3)

В _'б0 = В' _б / к _н = 0, 77 / 1,0 5 = 0, 73 Тл.

Полюсний поділ статора (1.5)

мм.

Індуктивний опір машини по поздовжній осі (рис. 11.5)

х _{d *} = 2. 5 о.е.

Індуктивний опір реакції якоря по поздовжній осі (11.4)

х _{ad *} = х _{d *} - х _{σ *} = 2, 5 -0, 08 = 2, 42 о.е.

Коефіцієнт, що враховує наявність зазорів в стику полюса і сердечника ротора або полюсного наконечника і полюса (§ 11.3)

до '= 1,0 7

Розрахункова величина повітряного зазору між полюсним наконечником і сердечником статора (11.2)

мм.

Уточнена величина повітряного зазору (§ 11.3)

б = 1 мм.

Форма зазору концентрично по малюнку 11.8

Коефіцієнт полюсної дуги для пакетів з широкими полюсними наконечниками

а _ш = 0,77 (§ 11-3)

Радіус обриси полюсного наконечника

Дійсна ширина полюсної дуги в перетині пакету з широкими полюсними наконечниками

Ширина полюсного наконечника, обумовлена ​​хордою в перетині пакету з широкими полюсними наконечниками

Ставлення b _'Y / b' _ш

b _'Y / b' _ш = 0.48

Ширина полюсного наконечника, обумовлена ​​хордою в перетині пакету з вузькими полюсними наконечниками

Дійсна ширина полюсної дуги в перетині пакету з вузькими полюсними наконечниками

Дійсний коефіцієнт полюсної дуги для пакетів з вузькими полюсними наконечниками

Коефіцієнт полюсної дуги: середній і розрахунковий

2.3 Сердечник статора

Марка стали 2013, ізолюванням аркушів оксидуванням, товщина сталі 0,5 мм.

Коефіцієнт заповнення сердечника статора сталлю (§ 9.3)

до _с = 0,97.

Коефіцієнт форми поля збудження (рисунок 11.9)

к _в = 1,17.

Обмотувальний коефіцієнт (§ 9.3)

до _об1 = 0,9 1

Розрахункова довжина сердечника статора (1.31)

.

Конструктивна довжина сердечника статора (1.33)

ℓ ₁ = ℓ '= 160 мм.

Ставлення конструктивної довжини до внутрішнього діаметру осердя статора

λ = ℓ ₁ / D ₁ = 160/286 = 0,56.

Перевірка за умовою λ <λ _max (малюнок 11.10)

λ _max = 1,07.

Кількість пазів на полюс і фазу (§ 11.3)

q ₁ = 3,5.

Кількість пазів сердечника статора (9.3)

z ₁ = 2р m ₁ q ₁ = 4 ∙ 3 ∙ 3,5 = 42.

Перевірка правильності вибору значення z ₁ (11.15)

z ₁ / gm ₁ = 42 / (2 ∙ 3) = 7 - ціле число.

2.4 Сердечник ротора

Марка стали 2013, товщина листів 0,5 мм, листи без ізоляції, коефіцієнт заповнення стали до _с = 0,97.

Довжина сердечника ротора (11.20)

ℓ ₂ = ℓ ₁ + (10 .. 20) = 160 +10 = 1 70 мм.

2.5 Сердечник полюса і полюсний наконечник

Марка стали 2013 У8А, товщина листів 0,5 мм, листи без ізоляції, коефіцієнт заповнення до _с = 0,97

Довжина шіхтованного сердечника полюса (11.19)

ℓ _п = ℓ ₁ + (10 .. 15) = 160 +10 = 1 70 мм.

Сумарна довжина пакетів з широкими полюсними наконечниками

Кількість пакетів сердечника полюса відповідно з широкими, вузькими і крайніми полюсними наконечниками

Магнітна індукція в підставі сердечника полюса (§ 11.3)

В _'п = 1,45 Тл.

Попереднє значення магнітного потоку (9.14)

Ф '= В' _б D ₁ ℓ _'1 10 ^-6 / р = 0,77 ∙ 286 ∙ 160 ∙ 10 ^-6 / 2 = 17,6 ∙ 10 ^-3 Вб.

Ширина дуги полюсного наконечника (11.25)

b _н.п = ατ =, 0.77 ∙ 224,5 = 173 мм

Ширина полюсного наконечника (11.28)

b _'н.п = 2 R _н.п sin (0.5 b _н.п / R _н.п) = 2 ∙ 142 ∙ sin (0,5 ∙ 173/142) = 162,49 мм.

Висота полюсного наконечника (§ 11.3)

h _'н.п = 3 мм.

Висота полюсного наконечника по осі полюси для машин з ексцентричним зазором (11.29)

Поправочний коефіцієнт (11.24)

до _σ = 1,25 h _н.п +25 = 1,25 * 28 +25 = 60

Попереднє значення коефіцієнта магнітного розсіювання полюсів (11.22)

σ '= 1 + до _σ 35б / τ ² = 1 +60 ∙ 35 * 1 / 224, 5 = 1,04

Ширина осердя полюса (11.21)

b _п = σ 'Ф' ∙ 10 ⁶ / (до _с ℓ _п В _'п) = 1,04 ∙ 17,6 ∙ 10 ^-3 ∙ 10 ⁶ / (0,97 ∙ 170 ∙ 1,45) = 78 мм .

Висота виступу біля основи сердечника (11.32)

h _'п = 0.5 D ₁ - (h _н.п + б + h _B +0.5 b _п) = 0,5 * 286 - (28 +1 +12 +0,5 * 78) = 63 мм.

Попередній внутрішній діаметр сердечника ротора (11.33)

D _'2 = d _в = к _у мм.

Висота спинки ротора (11.34)

h _с2 = 0,5 D _{1-б-h 'п} -0,5 D' ₂ = 0,5 ∙ 286-1-63-28-0,5 ∙ 72 = 13 мм.

Розрахункова висота спинки ротора з урахуванням проходження частини магнітного потоку по валу (11.35)

h _'с2 = h _с2 +0,5 D' ₂ = 13 +0,5 ∙ 72 = 49 мм.

Магнітна індукція в спинці ротора (11.36)

У _с2 = Тл.

3. Обмотка статора

Приймаються двошарову петлеву обмотку з дроту ПЕТ-155, клас нагрівостійкості F, що укладається в трапецеїдальних напівзакриті пази.

Коефіцієнт розподілу (9.9)

до _р1 = ;

де α = 60 / q _1.

Скорочення кроку (§ 9.3)

β _'1 = 0,8

Крок обмотки (9.11)

у _п1 = β ₁ z ₁ / (2 p) = 0,8 ∙ 42 / (2 ∙ 2) = 8,4;

Приймаються у _п1 = 8.

Скорочення кроку обмотки статора по пазах (11.37)

β ₁ = 2ру _п1 / z ₁ = 2 ∙ 3 ∙ 8 / 42 = 0,762.

Коефіцієнт укорочення (9.12)

до _у1 = sin (β ₁ ∙ 90 ˚) = sin (0,762 ∙ 90) = 0,93.

Обмотувальний коефіцієнт (9.13)

до _об1 = к _р1 ∙ до _у1 = 0,9 61 ∙ 0,93 = 0,91.

Попереднє кількість витків в обмотці фази (9.15)

w _'1 = .

Кількість паралельних гілок обмотки статора (§ 9.3)

а ₁ = ₁

Попереднє кількість ефективних провідників у пазу (9.16)

N _'п1 = ;

Приймаються N _'п1 = 1 0.

Уточнене кількість витків (9.17)

.

Кількість ефективних провідників у пазу (§ 11.4)

N _д = 2

Кількість паралельних гілок фази додаткової обмотки

а _д = 2.

Кількість витків додаткової обмотки статора (11.38)

.

Уточнене значення магнітного потоку (9.18)

Ф = Ф '(w' ₁ / w ₁₎ = 17,6 ∙ 10 ^-3 (69,7 / 70) = 17,5 ∙ 10 ^-3 Вб.

Уточнене значення індукції в повітряному зазорі (9.19)

У _б = В _'б (w' ₁ / w ₁₎ = 0,77 ∙ (69,7 / 70) = 0,767 Тл.

Попереднє значення номінального фазного струму (9.20)

А.

Уточнена лінійне навантаження статора (9.21)

.

Середнє значення магнітної індукції в спинці статора (9.13)

У _с1 = 1,6 Тл.

Обмотка статора з трапецеїдальними напіввідкритими пазами (таблиця 9.16)

В _{'з1 max} = 1,9 ∙ 0,95 = 1,8 Тл.

Зубцеву розподіл по внутрішньому діаметру статора (9.22)

t ₁ = πD ₁ / z ₁ = 3.14 ∙ 286/42 = 21,4 мм.

Гранична ширина зубця в найбільш вузькому місці (9.47)

b _{'з1 min} = мм.

Попередня ширина напіввідкритого паза в штампі (9.48)

b _'п1 = t _{1 min} - b' _{з1 min} = 23.37-10. 56 = 12.8 мм.

Висота спинки статора (9.24)

h _{c 1} = мм.

Висота паза (9.25)

h _{n 1} = (D _Н1 - D ₁₎ / 2 - h _{c 1} = (406-286) / 2-35 = 25 мм.

Висота шліца (§ 9.4)

h _ш = 0,5 мм.

Велика ширина паза

.

Менша ширина паза

Перевірка правильності визначення ширини паза

Площа поперечного перерізу паза в штампі

Площа поперечного перерізу паза у просвіті

Площа поперечного перерізу корпусної ізоляції

Площа поперечного перерізу прокладок між верхніми нижніми котушками в пазу

Площа поперечного перерізу паза

Площа поперечного перерізу паза для розміщення основної обмотки

Кількість елементарних проводів в ефективному (§ 9.4)

з = 6

Розміри дроту (додаток 1)

d / d '= 1,4 / 1.485;

S = 1,539 мм ^2.

Коефіцієнт заповнення паза

Середнє зубцеву поділ статора (9.40)

t _СР1 = π (D ₁ + h _п1) / z ₁ = 3,14 (286 +25) / 4 2 = 23,3

Середня ширина котушки обмотки статора (9.41)

b _СР1 = t _СР1 у _п1 = 2 3,3 ∙ 8 = 186,4.

Середня довжина однієї лобової частини обмотки (9.60)

ℓ _Л1 = (1,16 +0,14 * р) b _СР1 +15 = (1,16 +0,14 * 2) * 186,4 +15 = 284 мм.

Середня довжина витка обмотки (9.43)

ℓ _СР1 = 2 (ℓ ₁ + ℓ _Л1) = 2 (284 +160) = 890 мм.

Довжина вильоту лобової частини обмотки (9.63)

ℓ _в1 = (0,12 +0,15 р) b _СР1 +10 = (0,12 +0,15 * 2) 186,4 +10 = 88 мм.

Щільність струму в обмотці статора (9.39)

J ₁ = I ₁ / (S ∙ c ∙ a ₁₎ = 54.1 / (6 * 1,5539) = 5,86 А / мм ^2.

Визначаємо значення А ₁ J ₁ (§ 11.4)

А ₁ J ₁ = 253 ∙ 5,86 = 1483 А ² / см ∙ мм ^2.

Допустиме значення А ₁ J ₁ (малюнок 11.12)

(А ₁ J ₁₎ доп = 2150> 1483 А ² / см ∙ мм ^2.

4. Розрахунок магнітного ланцюга

4.1 Повітряний зазор

Розрахункова площа поперечного перерізу повітряного зазору (11.60)

S _б = α'τ (ℓ _'1 +2 б) = 0,66 ∙ 224,5 (160 +2 ∙ 1) = 24000 мм ^2.

Уточнене значення магнітної індукції в повітряному зазорі (11.61)

У _б = Ф ∙ 10 ⁶ / S _б = 17,5 ∙ 10 ³ / 24000 = 0,73 Тл.

Коефіцієнт, який враховує збільшення магнітного зазору, внаслідок зубчастого будови статора

до _б1 = .

МДС для повітряного зазору (9.121)

F _б = 0,8 бк _б У _б ∙ 10 ³ = 0,8 ∙ 1 ∙ 1,16 ∙ 0,73 ∙ 10 ³ = 679. А.

4.2 Зубці статора

Розрахункова площа поперечного перерізу зубців статора (11.64)

S _{з1 (1 / 3)} = мм ^2.

Магнітна індукція в зубці статора (11.65)

У _{з1 (1 / 3)} = Ф ∙ 10 ⁶ / S _{з1 (1 / 3)} = 17,5 ∙ 10 ^-3 * 10 ⁶ / 10,11 ∙ 10 ³ = 1,74 Тл.

Напруженість магнітного поля (додаток 9)

Н _з1 = 12,9 А / см.

Середня довжина шляху магнітного потоку (9.124)

L _з1 = h _п1 = 25 мм.

МДС для зубців (9.125)

F _з1 = 0,1 Н _з1 L _з1 = 0.1 ∙ 12,9 ∙ 325 = 32 А.

4.3 Спинка статора

Розрахункова площа поперечного перерізу спинки статора (11.66)

S _{c 1} = h _{c 1} ℓ _{c 1} k _c = 35 ∙ 160 ∙ 0.97 = 5430 мм ^2.

Розрахункова магнітна індукція (11.67)

У _з1 = Ф ∙ 10 ⁶ / 2 (S _{c 1)} = 17,5 ∙ 10 ^-3 * 10 ⁶ / (2 ∙ 5430) = 1,61 Тл.

Напруженість магнітного поля (додаток (12)

Н _с1 = 7,88 А / см.

Середня довжина шляху магнітного потоку (9.166)

L _з1 = π (D _Н1 - h _з1) / 4р = 3,14 (406-35) / (4 ∙ 2) = 146 мм.

МДС для спинки статора (11.68)

F _с1 = 0,1 ∙ Н _с1 L _с1 = 0,1 ∙ 7,88 ∙ 146 = 37А.

4.5 Полюси

Величина виступу полюсного наконечника (11.72)

_b''п = 0,5 (b _'н.п - b _п) = 0,5 (162-78) = 42 мм.

Висота широких полюсних наконечників (11.83)

Відстань між бічними поверхнями суміжних полюсних наконечників (11.84)

a _н.п = - B _н.п -3.14 * h _ш / p = 224,5-173-9,57 = 42 мм.

Коефіцієнт магнітної провідності потоку розсіювання (11.85)

.

Довжина шляху магнітного потоку (11.87)

L _п = h _'п +0,7 h _н.п = 63 +0,7 * 28 = 82,6 мм.

Відстань між бічними поверхнями вузьких пакетів суміжних полюсних наконечників

.

Коефіцієнт магнітної провідності потоку розсіювання в зоні вузьких пакетів полюсних наконечників

λ _у = 0,5 n _Y ℓ _У h _Y / а _У = 0.5 * 4 * 8 * 23,6 / 109,8 = 3,44

Коефіцієнт магнітної провідності потоку розсіювання в зоні крайніх пакетів полюсних наконечників

λ _кр = 2 * l _кр * h _Y / a _Y = 2 * 9 * 23,4 / 107,8 = 3,9

Сумарний коефіцієнт магнітної провідності потоку розсіювання полюсних наконечників

λ _н.п. = λ _ш + λ _У + λ _кр = 50 +3,4 +3,9 = 57,3

МДС для статора і повітряного зазору (11.91)

F _БЗС = F _б + F _з1 + F _з1 = 679 +32 +37 = 748 А.

Магнітний потік розсіювання полюсів (11.92)

Ф _σ = 4λ _п ℓ _н.п F _БЗС ∙ 10 ^-11 = 4 ∙ 150 ∙ 170 ∙ 748 ∙ 10 ^-11 = 0,763 ∙ 10 ^-3 Вб.

Коефіцієнт розсіювання магнітного потоку (11.93)

σ = 1 + Ф _σ / Ф = 1 +0,763 ∙ 10 ^-3 / 17,55 ∙ 10 ^-3 = 1,043

Розрахункова площа поперечного перерізу осердя полюса (11.94)

S _п = к _з ℓ _п b _п = 0,97 ∙ 170 ∙ 78 = 13,2 * 10 ³ мм ^2.

Магнітний потік у сердечнику полюса (11.95)

Ф _п = Ф + Ф _σ = (17,55 +0,763) 10 ^-3 = 18,31 ∙ 10 ^-3 Вб.

Магнітна індукція в сердечнику полюса (11.96)

У _п = Ф _п / (S _п ∙ 10 ^-6) = 18,31 ∙ 10 ^-3 / (13,2 * 10 ³ ∙ 10 ^-6) = 1,42 Вб.

Напруженість магнітного поля в сердечнику полюса (додаток 21)

Н _п = 3,5 А / см.

МДС для полюса (11.104)

F _п = 0,1 ∙ L _п ∙ Н _п = 0,1 ∙ 84,6 * 3,5 = 30 А.

4.6 Спинка ротора

Розрахункова площа поперечного перерізу спинки ротора (11.105)

S _с2 = ℓ ₂ h _'с2 до _с = 170 ∙ 49 ∙ 0,97 = 8080 мм ^2.

Середнє значення індукції в спинці ротора (11.106)

У _{c 2} = σ Ф ∙ 10 ⁶ / (2 S _с2) = 1,043 ∙ 17,5 ∙ 10 ^-3 ∙ 10 ⁶ / (2 ∙ 8080) = 1,13 Тл.

Напруженість магнітного поля в спинці ротора (додаток 21)

Н _{c 2} = 1,28 А / см.

Середня довжина шляху магнітного потоку в спинці ротора (11.107)

L _с2 = [π (D ₂ +2 h _{c 2)} / (4 p)] +0,5 h _'с2 = 3,14 (72 +2 ∙ 13) / (4 ∙ 2) +0,5 ∙ 49 = 63 мм.

МДС для спинки ротора (9.170)

F _{c 2} = 0.1 ∙ L _{c 2} ∙ H _{c 2} = 0.1 ∙ 63 ∙ 1,28 = 8 А.

4.7 Повітряний зазор у стику полюса

Зазор в стику (11.108)

б _п2 = 2 ℓ _п ∙ 10 ^-4 +0,1 = 2 ∙ 170 ∙ 10 ^-4 +0,1 = 0,13 мм.

МДС для зазору в стику між сердечником полюса і полюсним наконечником (

F _п2 = 0,8 б _п2 У _п ∙ 10 ³ = 0,8 ∙ 0,13 ∙ 1,42 ∙ 10 ³ = 104 А.

Сумарна МДС для полюса і спинки ротора (11.170)

F _пс = F _п + F _с2 + F _п2 + F _ЗС = 30 +8 +104 = 142А.

4.8 Загальні параметри магнітного ланцюга

Сумарна МДС магнітного ланцюга (11.111)

F _{Σ (1)} = F _БЗС + F _пс = 748 +142 = 890 А.

Коефіцієнт насичення (11.112)

до _нас = F _Σ / (F _б + F _п2) = 890 / (679 +104) = 1,14

Малюнок 1 - Характеристики холостого ходу

5. Активне та індуктивний опір обмотки статора для сталого режиму

Активний опір обмотки фази (9.178)

r ₁ = Ом.

Активний опір у відносних одиницях (9.179)

r _{1 *} = r ₁ I ₁ / U ₁ = 0,118 ∙ 54,1 ∙ / 400 = 0,0276 о.е.

Перевірка правильності визначення r _{1 *} (9.180)

r _{1 *} = о.е.

Коефіцієнти, що враховують укорочення кроку (9.181, 9.182)

до _{β 1} = 0,4 +0,6 b ₁ = 0,4 +0,6 ∙ 0,762 = 0,86;

до _{'β 1} = 0,2 +0,8 b ₁ = 0,2 +0,8 ∙ 0,762 = 0,81.

Коефіцієнт провідності розсіювання (9.187)

λ _п1 =

Коефіцієнт провідності диференціального розсіювання (11.118)

λ _д1 = .

Коефіцієнт провідності розсіювання лобових частин обмотки (9.191)

λ _Л1 = 0,34 .

Коефіцієнт зубцеву зони статора (11.120)

до _{вб = .}

Коефіцієнт, що враховує вплив відкриття пазів статора на магнітну проникність розсіювання між коронками зубців (§ 11.7)

до _до = 0,02

Коефіцієнт провідності розсіювання між коронками зубців (11.119)

.

Сумарний коефіцієнт магнітної провідності потоку розсіювання обмотки статора (11.121)

λ ₁ = λ _п1 + λ _Л1 + λ _д1 + λ _к = 1,154 +1,092 +1,3 +0,2 = 3,8.

Індуктивний опір обмотки статора (9.193)

х _σ = 1,58 f ₁ ℓ ₁ w _{¹ лютого} λ ₁ / (pq ₁ ∙ 10 ⁸⁾ = 1.58 ∙ 50 ∙ 160 ∙ 70 ² ∙ 3,38 / (2 ∙ 3,5 ∙ 10 ⁸⁾ = 0,336 Ом .

Індуктивний опір обмотки фази статора (9.194)

х _{s *} = х ₁ I ₁ / U ₁ = 0,1336 ∙ 54,1 ∙ / 400 = 0,0787 о.е.

Перевірка правильності визначення х _{1 *} (9.195)

х _{s *} = о.е.

6. Розрахунок магнітного кола при навантаженні

Будуємо часткові характеристики намагнічування

Ф = f (F _БЗС), Ф _σ = f (F _БЗС), Ф _п = f (F _п2) (о.е.).

Будуємо векторні діаграми Блонделя за наступними вихідними даними: U 1 = 1; I 1 = 1; cos j = 0,8;

ЕРС, індуктірованное магнітним потоком повітряного зазору

E _б = 1,06 о.е.

МДС для повітряного зазору

F _б = 0,8 о.е.

МДС для магнітного ланцюга повітряного зазору і статора

F _БЗС = 0,9 о.е.

Попередній коефіцієнт насичення магнітного кола статора

до _'нас = F _БЗС / F _б = 0,9 / 0,8 = 1,13

Поправочні коефіцієнти, що враховують насичення магнітного ланцюга

х _d = 0,95;

х _q = 0,67;

до _qd = 0,0036.

Коефіцієнти реакції якоря

до _{а d} = 0,85;

до _{а q} = 0,32.

Коефіцієнт форми поля реакції якоря

до _фа = 1,05.

Амплітуда МДС обмотки статора (11.125)

F _a = 0.45 m ₁ w ₁ до _об1 I ₁ до _фа / р = 0,45 ∙ 3 ∙ 70 ∙ 0,89 ∙ 54,1 * 1,05 / 2 = 2388 А.

Амплітуда МДС обмотки статора у відносних одиницях (11.127)

F _{а *} = о.е.

Поперечна складова МДС реакції якоря, з урахуванням насичення, віднесена до обмотки збудження (11.128)

F _aq / cosy = х _q k _aq F _{a *} = 0.67 ∙ 0.32 ∙ 2,68 = 0,57 о.е.

ЕРС обмотки статора, зумовлена ​​дією МДС

E _aq / cosy = 0.73о.е.

Напрямок вектора ЕРС Е _{б d,} обумовлений побудовою вектора Е _aq / cos ψ

y = 61Å;

cosy = 0.48;

siny = 0.87

Поздовжня МДС реакції якоря з урахуванням впливу поперечного поля (11.130)

F _'ad = x _d k _ad F _{a *} siny + k _qd F _{a *} cosy · t / δ = 0.95 * 0,85 ∙ 0.87 * 2,68 +0,0036 * 2,68 * 0,48 * 224, 5 * 0,66 / 1 = 2,56

Поздовжня складова ЕРС

E _{б d *} = Ф _{б d} = 0,99 о.е.

МДС по поздовжній осі

F _{б d *} = 0,82 о.е.

Результуюча МДС по поздовжній осі (11.131)

F _{ба *} = F _{б d *} + F _{'ad *} = 0,82 +2,56 = 3,38 о.е.

Магнітний потік розсіювання

Ф _{s *} = 0,23 о.е.

Результуючий магнітний потік (11.132)

Ф _{п *} = Ф _{б d *} + Ф _{s *} = 0,99 +0,23 = 1,22 о.е.

МДС, необхідна для створення магнітного потоку

F _п.с = 0,42 о.е.

МДС обмотки збудження при навантаженні (11.133)

F _{П.І *} = F _{ба *} + F _{пс *} = 33,8 +0,42 = 3,8 о.е.

МДС обмотки збудження при навантаженні (11.134)

F _П.М = F _{пн *} · F _{S (1)} = 3,8 ∙ 890 = 3382 А.

7. Обмотка збудження

Напруга додаткової обмотки (1.135)

U _d = U ₁ w _d / w ₁ = 400 ∙ 7 / 70 = 40 В.

Попередня середня довжина витка обмотки збудження (11.136)

l _'ср.п = 2,5 (l _п + b _п) = 2,5 (170 +78) = 620 мм.

Попередня площа поперечного перерізу провідника обмотки збудження (11.173)

S '= мм ^2.

Попереднє кількість витків однієї полюсної котушки (11.138)

w _'п = .

Відстань між котушками суміжних полюсів (11.139)

а _к = мм.

По таблиці 10-14 приймаємо ізольований мідний дріт марки ПЕВЩ (клас нагрівостійкості ізоляції В) прямокутного перерізу з двостороннім товщиною ізоляції 0,15 мм, котушка багатошарова.

Розміри провідника без ізоляції (додаток 2)

а х b = 1,9 х 3,15.

Розміри провідника з ізоляцією (додаток 3)

а 'х b' = 2,05 х 3,3

Площа поперечного перерізу провідника (додаток 2)

S = 5,622 мм ^2.

Попереднє найбільшу кількість витків в одному шарі

N _в '= (h п-h пр) / (1,05 b') = (63-2 ∙ 5) / (1,05 ∙ 3,3) = 15,3

Попереднє кількість шарів обмотки по ширині полюсної котушки

N _'ш = w _g' / N _в '= 183/15, 3 = 12

Вибираємо N _ш = 18 шарів обмотки по ширині полюсної котушки

4 шари по 16 витків

3 шари по 13 витків

3 шари по 10 витків

4 шари по 8 витків

4 шари по 6 витків

Уточнене найбільшу кількість витків в одному шарі)

N _в = 16

Уточнене кількість витків однієї полюсної котушки

w _п = 189.

Розмір полюсної котушки по ширині

b _К.П = 1,05 N _ш а '= 1,05 · 18.2, 05 = 38,8 мм.

Розмір полюсної котушки по висоті (11.150)

h _К.П = 1,05 N _в b '= 1,05 · 16 ∙ 3,3 = 55,5 мм.

Середня довжина витка котушки (11.151)

l _ср.п = 2 (l _п + b _п) + p (b _до +2 (b _з + b _і)) = 2 (170 +78) +3,14 (38,8 + · 6) = 650 мм .

Струм порушення при номінальному навантаженні (11.153)

I _П.М = F _П.Н / w _п = 3382/189 = 17,9 А.

Кількість паралельних гілок в ланцюзі обмотки збудження (§ 11.9)

а _п = 1.

Уточнена щільність струму в обмотці збудження (11.154)

J _п = I _П.Н / (а _п S) = 17,9 / (1 ​​∙ 5,622) = 3,18 А / мм ^2.

Загальна довжина всіх витків обмотки збудження (11.155)

L _п = 2р w _п l _ср.п ∙ 10 ^-3 = 4 ∙ 189 ∙ 650 ∙ 10 ^-3 = 492 м.

Масам міді обмотки збудження (11.156)

m _м.п = g _м ∙ 8,9 L _п S ∙ 10 ^-3 = 8.9 ∙ 5,622 ∙ 492 ∙ 10 ^-3 = 27,7 кг.

Опір обмотки збудження при температурі 20Å С (11.157)

r _п = L _п / (r _м20 а _п S) = 492 / (57 ∙ 1 ∙ 5,622) = 1,367 Ом.

Максимальний струм збудження (11.158)

I _{п max} = U _п / (r _п m _т) = (40-2) / (1,367 ∙ 1,38) = 20,2 А.

Коефіцієнт запасу збудження (11.159)

I _{п max} / I _П.М = 20,2 / 17,9 = 1,13.

Номінальна потужність збудження (11.160)

Р _п = (40-2) ∙ 20,2 = 770 Вт

8. Параметри обмоток і постійні часу. Опору обмоток статора при сталому режимі

8.1 Опору обмоток статора при сталому режимі

Коефіцієнт поздовжньої реакції якоря (таблиця 11.4)

k _ad = 0,85

до _{нас (0,5)} = .

МДС для повітряного зазору

F _{б (1)} = 679 о.е.

Індуктивний опір поздовжньої реакції якоря (11.162)

х _{ad *} = о.е.

Коефіцієнт поперечного реакції якоря (таблиця 11.4)

до _aq = 0.32.

8.1.5 Індуктивний опір поперечної реакції якоря (11.163)

х _{aq *} = о.е.

Синхронне індуктивний опір по поздовжній осі (11.164)

х _{d *} = х _{ad *} + х _{s *} = 2.79 +0.0787 = 2,868 о.е.

Синхронне індуктивний опір по поперечної осі (11.165)

х _{q *} = х _{aq *} + х _{s *} = 1,12 +0,0787 = 1,198 о.е.

8.2 Опір обмотки збудження

Активний опір обмотки збудження, приведене до обмотці статора (11.166)

о.е.

Коефіцієнт магнітної провідності потоків розсіювання обмотки збудження (11.167)

l _{п S} = l _н.п +0,65 l _пс +0,38 l _П.В = 58,1 +0,65 ∙ 74,5 +0,38 ∙ 17,4 = 113,1

Індуктивний опір обмотки збудження (11.168)

х _{п *} = 1,27 до _ad х _{ad *} о.е.

Індуктивний опір розсіювання обмотки збудження (11.169)

х _{п s *} = х _{п *} - х _{ad *} = 3.11-2,79 = 0,32 о.е.

8.3 Перехідні і сверхпереходние опору обмотки статора

Перехідний індуктивний опір обмотки статора по поздовжній осі (11.188)

x _{'d *} = x _{s *} + о.е.

Перехідний індуктивний опір обмотки статора за поперечної осі

х _{'q *} = x _{q *} = 1,198 о.е.

Сверхпереходное індуктивний опір обмотки статора по поздовжній осі

_{x''d *} = x _{d *} = 0.36

Сверхпереходное індуктивний опір обмотки статора за поперечної осі

_{x''q *} = x _{q *} = 1,198

8.4 Опору для струмів зворотної та нульової послідовності

Індуктивний опір обмотки статора для струмів зворотної послідовності при роботі машини на мале зовнішній опір (11.194)

х _{2 *} = о.е.

Індуктивний опір обмотки статора для струмів зворотної послідовності при великому зовнішньому індуктивному опорі (11.195)

х _{2 *} = 0,5 _{(х''d *} + _{х''q *)} = 0.5 (0,136 +1,198) = 0,78 о.е.

Індуктивний опір двошарової обмотки статора для струмів нульової послідовності (11.196)

8

Активний опір обмотки фази статора для струму нульової послідовності при робочій температурі (11.197)

r _{0 *} = r _{1 * (20)} ∙ m _т = 0,02761 ∙ 1,38 = 0,038 о.е.

8.5 Постійні часу обмоток

Обмотка збудження при розімкнутих обмотках статора і демпферного (11.198)

Т _{d 0} = x _{a *} / w ₁ r _{п *} = 3.11 / 2 * 3,14 * 50 * 0,005 = 2с.

Обмотка збудження при замкнутих обмотках статора і демпферного (11.199)

Т _'d = T _{d 0} x _{d *} / x _{d *} = 2 * 0.36 / 2,868 = 0.2 с.

Обмотка статора при короткозамкнених обмотках ротора (11.205)

T _a = x _{2 *} / w ₁ r _{1 *} = 0,78 / (2 ∙ 3.14 ∙ 50 ∙ 0,0276) = 0.09 с.

9. Втрати і ККД

Розрахункова маса стали зубців статора (9.260)

m _з1 = 7,8 z ₁ b _з1ср h _{n 1} l ₁ k _c ∙ 10 ^-6 = 7,8 ∙ 42 ∙ 9,4 ∙ 25 * 160 ∙ 0.97 ∙ 10 ^-6 = 11,9 кг.

Магнітні втрати в зубцях статора (9.251)

P _з1 = 4.4В ² _з1ср m _з1 = 4.4 ∙ 1,74 ² ∙ 11,9 = 160 Вт.

Маса стали спинки статора (9.261)

m _{c 1} = 7.8 p (D _Н1 - h _{c 1)} h _{c 1} l ₁ k _c ∙ 10 ^-6 = 7.8 ∙ 3.14 (406-35) 35 ∙ 160 ∙ 0.97 ∙ 10 ^-6 = 50 кг.

Магнітні втрати в спинці статора (9.254)

Р _з1 = 4.4В ² _з1 m _{c 1} = 4.4 ∙ 1.61 ² ∙ 50 = 570 Вт

Амплітуда коливань індукції (11.206)

В ₀ = b ₀ до _б У _б = 0,35 ∙ 1,16 ∙ 0,73 = 0.3Тл.

Середнє значення питомих поверхневих втрат (11.207)

р _пов = к ₀ (z ₁ n ₁ ∙ 10 ^{-4) 1.5} (0.1В ₀ t ₁₎ ² = 1.8 (42 ∙ 1500 ∙ 10 ^{-4) 1,5} (0.1 ∙ 0.3 ∙ 21,4) ² = 12 Вт / м ^2.

Поверхневі втрати машини (11.208)

Р _пов = 2рta l _п р _пов до _п ∙ 10 ^-6 = 4 ∙ 224,5 ∙ 0,669 ∙ 170 ∙ 12 ∙ 1 ∙ 10 ^-6 = 1,2 Вт

Сумарні магнітні втрати (11.213)

Р _{з S} = Р _с1 + Р _з1 + Р _пов = 570 +160 +1,2 = 731 Вт

Втрати в обмотці статора (11.209)

Р _м1 = m ₁ I _{¹ лютого} r ₁ m _т + m ₁ (I _'пн / ) ² r _d m _т = 3 ∙ 54,1 ² ∙ 0,118 ∙ 1,38 +3 (17,9 / ) ² 0,006 ∙ 1,38 = 1 433 Вт

Втрати на порушення синхронної машини при живленні від додаткової обмотки статора (11.214)

Р _п = I ² _пн r _п m _т +2 I _пн = 17,9 ∙ 1,367 ∙ 1,38 +2 ∙ 17,9 = 640 Вт

Додаткові втрати в обмотці статора і стали муздрамтеатру при навантаженні (11.216)

Р _доб = 0,005 Р _н = 0,005 ∙ 30000 = 150 Вт.

Втрати на тертя в підшипниках і на вентиляцію (11.211)

Р _'мх = Р _т.п + Р _вен = 8 ^{2 2} = 8 ( ) ² ( ) ² = 420 Вт

Втрати на тертя щіток про контактні кільця (11.212)

Р _т.щ = 2,6 I _пн D ₁ n ₁ ∙ 10 ^- 6 = 2.6 ∙ 17,9 ∙ 286 ∙ 1500 ∙ 10 ^-6 = 20 Вт.

Механічні втрати (11.217)

Р _мх = Р _'мх + Р _ТЩ = 420 +20 = 440 Вт

Сумарні втрати (11.218)

Р _S = Р _{з S} + Р _м1 + Р _доб + Р _п + Р _мх = 731 +1433 +150 +640 +440 = 3400 Вт

ККД при номінальному навантаженні (11.219)

h = 1-Р _S / (Р _2н + Р _S) = 1-3400 / (30000 +3400) = 89,8%.

10. Характеристики машин

10.1 Ставлення короткого замикання

D U _н = (U ₁₀ - U _1н) / U _1н = 20%

Значення ОКЗ (11.227)

ОКЗ = Е _{'0 *} / х _{d *} = 1.13 / 2,868 = 0,4 о.е.

Кратність усталеного струму к.з. (11.228)

I _k / I _1н = ОКЗ ∙ I _{пн *} = 0.4 ∙ 3.8 = 1,52 о.е.

Найбільше миттєве значення струму (11.229)

i _уд = 1,89 / _{г''d *} = 1.89 / 0,36 = 5,3 о.е.

Статична перегружаемость (11.223)

S = E _{'00 *} k _p / x _d cosf _н = 2,8687 ∙ 1,045 / 2,868 ∙ 0,8 = 1,95 о.е.

Кутові характеристики

Визначаємо ЕРС

Е _{'0 *} = 4,2 о.е.

Визначаємо рівняння (11.221)

Р _* = (Е _{'0 *} / х _{d *)} sinQ +0.5 (1 / х _{q *} -1 / x _{d *)} sin2Q = 4,2 / 2,868 sinQ +0.5 (1 / 1 ,198-1 / 2,868) sin 2 Q = 1,46 sinQ +0,24 sin 2 Q.

11. Тепловий і вентиляційний розрахунки

11.1 Тепловий розрахунок

Втрати в основної та додаткової обмотках статора (11.247)

Р _'м1 = m ₁ m' [I ^'2 r ₁ + (I _пн / ) R _d] = 3 ּ 1,48 [54,1 ² ∙ 0,118 + (17,9 / ) ² ∙ 0,006) = 1535 Вт;

де m _'т = 1,48 - коефіцієнт для класу нагрівостійкості ізоляції У § 5.1.

Умовна внутрішня поверхня охолодження активної частини статора   (9.379)

S _{n 1} = pD ₁ l ₁ = p ּ 286 ּ 160 = 1,44 * 10 ⁵ мм ^2.

Умовний периметр поперечного перерізу (9.381)

П ₁ = 2 h _{n 1} + b ₁ + b ₂ = 2,25 +12,7 +15,7 = 78,4 мм.

Умовна поверхню охолодження пазів (9.382)

S _і.п1 = z ₁ П ₁ l ₁ = 42 ּ 78,4 ּ 160 = 5,27 * 10 ⁵ мм ^2.

Умовна поверхню охолодження лобових частин обмотки (9.383)

S _Л1 = 4p D ₁ l ₁ = 4 ּ p ּ 286 ּ 188 = 3,16 * 10 ⁵ мм ^2.

Умовна поверхню охолодження двигунів з охолоджуючими ребрами на станині (9.384)

S _маш = pD _Н1 (l ₁ +2 l _п1) = p ּ 406 (160 +2 ּ 88) = 4,26 * 10 ⁵ мм ^2.

Питомий тепловий потік від втрат в активній частині обмотки і від втрат в сталі, віднесених до внутрішньої поверхні охолодження активної частини статора (9.386)

р _п1 = Вт,

де к = 0,84 - коефіцієнт (таблиця 9.25).

Питомий тепловий потік від втрат в активній частині обмотки і від втрат в сталі, віднесених до поверхні охолодження пазів (9.387)

р _і.п1 = Вт

Питомий тепловий потік від втрат в активній частині обмотки і від втрат в сталі, віднесених до поверхні охолодження лобових частин обмотки (9.388)

р _Л1 = = Вт

Окружна швидкість ротора (9.389)

v ₂ = м / с.

Перевищення температури внутрішньої поверхні активної частини статора над температурою повітря всередині машини (9.390)

D t _п1 = 42 С,

де a ₁ = 16 ּ 10 ^-5 Вт / мм ² ּ град - коефіцієнт тепловіддачі поверхні статора.

Перепад температури в ізоляції паза і котушок з круглих проводів (9.392)

D t _і.п1 = CÅ.

Перевищення температури зовнішньої поверхні лобових частин обмотки над температурою повітря всередині двигуна (9.393)

D t _Л1 = р _Л1 / a ₁ = 3,1 * 10 ^-3 / 16 ּ 10 ^-5 = 20 CÅ

Середнє перевищення температури обмотки над температурою повітря всередині двигуна (9.396)

D t _'1 = (D t _п1 + D t _і.п1) + (D t _Л1 + D t _і.п1) = (42 +4,2) + (20 +13,1) CÅ.

Втрати в двигуні, що передаються повітрю всередині машини (9.397)

Р _'Σ = к (Р' _м1 + Р _{з Σ)} + Р _'м1 + Р _'м2 + Р _{мх Σ} + Р _д = 0,84

(1535 3360 Вт

Середнє перевищення температури повітря всередині двигуна над температурою зовнішнього повітря (9.399)

D t _в = CÅ.

Середнє перевищення температури обмотки над температурою зовнішнього повітря (9.400)

D t ₁ = D t _'1 + D t _в = 37,6 +6,2 = 43,8 CÅ.

11.2 Обмотка збудження

Умовна поверхню охолодження багатошарових котушок з ізольованих проводів (11.249)

S _п2 = 2р l _ср.п h _к = 4 ∙ 623 ∙ 53 = 13,2 * 10 ⁴ мм ^2.

Питомий тепловий потік від втрат в обмотці, віднесених до поверхні охолодження обмотки (11.250)

р _п = Кр _п / S _п2 = 0,9 ∙ 684/13, 2 * 10 ⁴ = 47 * 10 ^-4 Вт / мм ^2.

Коефіцієнт тепловіддачі котушки (§ 11.13)

a _Т = 6,8 ∙ 10 ^-5 Вт / (мм ² CÅ).

Перевищення температури зовнішньої поверхні охолодження обмотки (11.251)

D t _пл = р _п / a _Т = 47 * 10 ^-4 / 6,8 * 10 ^-5 = 69 CÅ.

Середнє перевищення температури обмотки над температурою повітря всередині машини (11.253)

D t _{B 2} = D t _'n + D t _ип = 69 +12 = 81 С.

Середнє перевищення температури обмотки над температурою охолоджуючого повітря (11.254)

D t _п = D t _'п + D t _в = 81 +6,2 = 87 С.

11.3 Вентиляційний розрахунок

Необхідна витрата повітря (5.28)

V _в = м ³ / с.

Z ₁ = 600

Зовнішній діаметр вентилятора

мм

Внутрішній діаметр колеса вентилятора

мм

Довжина лопатки вентилятора

мм

Кількість лопаток вентилятора

Лінійні швидкості вентилятора по зовнішньому і внутрішньому діаметрам відповідно:

м / с

м / с

Напір вентилятора

Па

Площа поперечного перерізу вхідних отворів вентилятора

мм ²

Максимальна витрата повітря

м ³ / с

Дійсний витрата повітря

м ³ / с

Дійсний напір вентилятора

Па

12. Маса і динамічний момент інерції

12.1 Маса

Маса стали сердечника статора (11.255)

m _{с1 Σ} = m _з1 + m _с1 = 11,9 +50 = 61,9 кг.

Маса стали полюсів (11.256)

m _сп = 7,8 ∙ 10 ^-6 до _с l _п (b _п h _'п + до _до b _нп h _нп) 2р = 7,8 ∙ 10 ^-6 ∙ 0,97 ∙ 170 (1978 ∙ 65 +0, 7 ∙ 162 ∙ 28) ∙ 4 = 42,4 кг.

Маса стали сердечника ротора (11.257)

m _с2 = 6,12 до _с 10 ^-6 l ₁ [(2,05 h _с2 + D _{²⁾ 2} - D _2] = 6,12 ∙ 0,97 ∙ 10 ^-6 ∙ 170 [(2,05 ∙ 13 + 72) -72 ^2] = 4,6 кг.

Сумарна маса активної сталі статора і ротора (11.258)

m _{з ​​Σ} = m _{сз Σ} + m _сп + m _с2 = 61,9 +42,4 +4,6 = 108,9

Маса міді обмотки статора (11.259)

m _м1 = 8,9 ∙ 10 ^-6 m ₁ (a ₁ w ₁ l _СР1 S ₀ + a _d w _d l _Срд S _ефд) = 8,9 ∙ 10 ^-6 ∙ 3 (63 ∙ 1 ∙ 70 * 890 * 9,234 + 2 ∙ 7 ∙ 9,234 ∙ 890) = 18,4 кг.

Сумарна маса міді (11.261)

m _{м Σ} = m _м1 + m _н.п = 18,4 +27,7 = 46кг.

Сумарна маса ізоляції (11.262)

m _і = (3,8 D ^1.5 _Н1 +0,2 D _Н1 l ₁₎ 10 ^-4 = (3,8 ∙ 406 ^1,5 +0,2 ∙ 406 ∙ 160) ∙ 10 ^-4 = 4,4 кг.

Маса конструкційних матеріалів (11.264)

m _к = А D _Н1 + В = 1,25 ∙ 406-300 = 207,5 кг.

Маса машини (11.265)

m _маш = m _{з Σ} + m _{м Σ} + m _і + m _к = 109,9 +46 +4,4 +207,5 = 367 кг.

12.2 Динамічний момент інерції ротора

Радіус інерції полюсів з котушками (11.266)

R _п.ср = 0,5 [(0,5 D ² ₁ + (0.85-0.96) (0.5 D ₂ + h _{c ²⁾ 2]} ∙ 10 ^-6 = 0.5 [(0.5 ∙ 286 ² + 0.96 (0.5 ∙ 72 +13) ^2] ∙ 10 ^-6 0,0115 м.

Динамічний момент інерції полюсів з котушками (11.267)

J _п = (m _сп + m _мп + m _{м d)} 4 R ² _п.ср = (42,4 +24,6) 4 ∙ 0,0115 ² = 0,77 кг / м ^2.

Динамічний момент інерції сердечника ротора (11.268)

J _с2 = 0,5 m _с2 ∙ 10 ^-6 [(0,5 D ₂ + h _с2) ² - (0,5 D _{²⁾ 2]} = 0,5 ∙ 4,6 ∙ 10 ^-6 [(0, 5 ∙ 72 +13) ² -0,5 ∙ 72] = 0,01 кг / м ^2.

Маса валу (11.269)

m _в = 15 ∙ 10 ^-6 l ₁ D ² ₂ = 15 ∙ 10 ^-6 ∙ 160 * 72 ² = 12,5 кг.

Динамічний момент інерції валу (11.270)

J _в = 0,5 m _в (0,5 D _{²⁾ 2} 10 ^-6 = 0.5 ∙ 12,5 (0.5 ∙ 72) ² ∙ 10 ^-6 = 0,01 кг / м ^2.

Сумарний динамічний момент інерції ротора (11.271)

J _і.д = J _n + J _{c 2} + J _в = 0,077 +0,01 +0,01 = 0,79 кг / м ^2.

13. Механічний розрахунок валу

Розрахунок вала на жорсткість

Дані для розрахунку:

D _н2 = 284 мм, l ₂ = 170 мм, δ = 1 мм

d ₁ = 70 мм; d ₂ = 75 мм; d ₃ = 87 мм; d ₄ = 75 мм; у ₁ = 70 мм; у ₂ = 120 мм; х ₁ = 34 мм;

х ₂ = 98 мм; а = 254 мм; b = 232 мм; c = 94 мм; l = 514 мм; t = 7,5 мм.

Сила тяжіння (3-3)

Н

Прогин валу на середині сердечника від сили тяжіння по (3-5)

Номінальний момент обертання (3-1б)

Н · м

Поперечна сила (3-7)

Н

Прогин валу від поперечної сили (3-8)

Розрахунковий ексцентриситет сердечника ротора (3-9)

мм

Сила одностороннього магнітного притягання (3-10)

Н

Додатковий прогин від сили тяжіння (3-11)

мм

Сталий прогин валу (3-12)

мм

Результуючої прогин валу (3-13)

мм

Сила тяжіння пружної муфти (§ 3-3)

Н

Прогин від сили тяжіння пружної муфти (3-14)

мм

Визначення критичної частоти обертання

Перша критична частота обертання

об / хв

n _кр повинно перевищувати максимальну робочу частоту на 30%, донне умова виконується.

Розрахунок вала на міцність

Згинальний момент (3-17)

Н · м

Момент кручення (3-19)

Н

Момент опору при згині (3-20)

мм ³

Наведене напруга (3-21)

Па

Значення σ _пр ні при одному перерізі вала не повинно перевищувати σ _Т = 245 · 10 ⁶ Па, дана умова виконується.

Література

1. Гольдберг О.Д., Гурін Я.С., Свириденко І.С. Проектування електричних машин: Підручник для вузів. - М.: Вища школа, 2001 .- 430 с.

2. Копилов І.П. Проектування електричних машин: Підручник для вузів. - 3-е изд., Испр. і доп. - М.: Вища школа, 2002. -757 С.: Іл.

Sheet 1: Аркуш1

Sheet 2: Лист2

Sheet 3: Ліст3