Электромагнитный расчет

1.
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
=
kD
•
Da
=0,72•0,272=0,197
м.

Полюсное деление

τ=π•
D
/(2
p
)

где 2
p
=6
, число пар полюсов; тогда

Расчетная мощность

где P
2
=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 U
н
=220/380
В; тогда получим

кВ*А

Электромагнитные нагрузки предварительно примем A
=31∙103
А/м и Bδ
=0,79.
k
об1
=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
иlδ
служит λ=
lδ
/τ.

λ=0,14/ 0,1031=1,35
; что удовлетворяет данным пределам.

1.2. Определение
Z
1

,
W
1

и площади поперечного сечения провода обмотки статора

Z
1
- число пазов на статоре, w
1
- число витков в фазе. Предельные значения зубцового деления статора tZ
1
: tZ
1
max
=0,012
м. и tZ
1
min
=0,01
м. Определим число пазов статора

=51

Принимаем Z
1
=54
, тогда число пазов на одну фазу на полюс равно

где m
=3
- число фаз

Определим зубцовое деление статора

Число параллельных проводников, а=2
, тогда число эффективных проводников в пазу будет равно

гдеI
1н
- номинальный ток обмотки статора

тогда получим

так как a
=2
то u
п
=а∙
u
`п
=2
*
14=28
; принимаем u
п
=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 AJ
1
=183∙109
А2
/м3

А/м2

Площадь поперечного сечения проводника (предварительно):

м2

принимаем число элементарных проводников n
эл
=1
, тогда cечение проводника

q
эл
=
q
эф
/
n
эл
=2/1=2
мм2
.

Принимаем провод круглого сечения ПЭТ:

b
=7,5
мм; а=1,12
мм; q
эл
=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 l
СТ1
=
l
δ
- длинна пакета статора,k
с1
=0,97
.

мм

определим высоту спинки ярма

мм

Припуски по ширине и высоте паза: =0,2
мм =0,2
мм мм

мм

Принимаем:

Воздушный зазор двигателя: мм

Внешний диаметр ротора:

Обмотку ротора выполняем стержневой волновой:

Число пазов ротора:

мм

Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду

Где:

Предварительное значение тока в обмотке ротора:

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:

1.5. Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2212 толщиной

Магнитное напряжение воздушного зазора

где k
δ
- коэффициент воздушного зазора

где

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора с изменяющейся площадью поперечного сечения зубца

где hZ
1
=
h
П1
=0,0198
м – высота зубца статора, HZ
1
– напряженность в зубце статора

определяется по формуле:

где определяются по основным кривым намагничивания , и зависят от индукции, которая определяется как

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:

где высота зубца hZ
2
=0,002
мм, определим индукцию в зубце ротора для каждого из участков по формуле:

Тл

Принимаем действующую индукцию Тл соответствующая ей напряженность А

1,5=1,6-4*1120

1,5=1,5

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

определим индукцию в ярме статора

где h
`
a
=
ha
=30
мм, при отсутствии радиальных каналов, тогда

Тл

тогда Ha
=279А
/м получим

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=629,36
А

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, L
1
– длинна проводников фазы обмотки

=0,832*126=104,8
м

где l
ср1
=2(
l
п1
+
l
л1
)=2(0,18+0,236)=0,832
м;

l
п1
=
l
1
=0,18
м;

l
л1
=Кл
∙
b
кт
+2∙В+
h
п1
=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 сопротив

ление фазы обмотки ротора

Ом

где:

мм

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 h
2
=35
м, h
1
=0.5
, hK
=3
мм, h
0
=1,1
м; k
`
β
=0,875
kβ
=0,906

коэффициент магнитной проводимости лобового рассеивания

коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания

где

0,025

Ом

Относительное значение

Индуктивное сопротивление обмотки ротора.

где h
0
=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 p
1,0/50
=2,2
Вт/кг – удельные потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц ,k
ДА
и k
Д
Z
– коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участка магнитопровода и технологических факторов k
ДА
=1,6
и k
Д
Z
=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 k
02
=1,8
– коэффициент учитывающий влияние обработки поверхности зубцов ротора, n
1
=1000
об/мин – синхронная частота вращения двигателя, В02
=β02
∙
kδ
∙
Bδ
=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

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 D
0,34
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 s
Н
=0,017

Расчет рабочих характеристик

Расчётные формулы	Ед.	Скольжение s
Расчётные формулы	Ед.	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. cosf`2=R/Z	—	0,99	0,98	0,96	0,92	0,89	0,84	0,94
7. sinf`2=X/Z	—	0,033	0,064	0,095	0,123	0,151	0,177	0,106
8.I1a=I0a+ I2`` cosf`2	А	6,8	13	18,8	24,5	19,74	34,7	21,15
9.I1р=I0р+ I2`` sinf`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= 3U1н×I1a	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. åP=Pст+Pмех+ +Pэ1+Pэ2+Pдоб	кВт	4,81	7,5	11,65	16,91	23,16	30,23	13,63
17. Р2= Р1-åP	кВт	4	7,8	8,3	14,4	17,3	19,9	9,6
18. h=1-åP/P1	—	0,89	0,91	0,9	0,89	0,88	0,86	0,97
19. cosf=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 (
P
2ном
=10 кВт; 2р=6;
U
ном
=220/380 В;
I
1н
=23,6 А;
cos
(
f
)=0,93;
h
ном
=970;
S
ном
=0,017
)

Для расчёта максимального момента определяем критическое скольжение:

Ом

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.

Слов:	1843
Символов:	19796
Размер:	38.66 Кб.

Название реферата: Электромагнитный расчет