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

τ

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

М

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

ГдеI 1н – номинальный ток обмотки статора

А

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

Мм

Принимаем:

Воздушный зазор двигателя: мм

Внешний диаметр ротора:

М

М

Обмотку ротора выполняем стержневой волновой:

Число пазов ротора:

Мм

Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду

Где:

в

Предварительное значение тока в обмотке ротора:

А

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:

М

1.5. Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2212 толщиной

Магнитное напряжение воздушного зазора

Где k δ – коэффициент воздушного зазора

Где

Где

А

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора с изменяющейся площадью поперечного сечения зубца

А

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

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:

А

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

М

М

Тл

Тл

Тл

Принимаем действующую индукцию Тл соответствующая ей напряженность А

1,5=1,6-4*1120

1,5=1,5

А/м

А/м

А/м

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

М

М

Определим индукцию в ярме статора

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

Тл

Тогда Ha =279А /м получим

А

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 сопротивление фазы обмотки ротора

Ом

Где:

Мм

М

М

М

М

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

Вт

Выбираем щетки МГ64 для которых Па, А/см

м/с, В,

Площадь щеток на одно кольцо.

см

Принимаем 12,5 6,3 число щеток на одно кольцо.

Уточняем плотность тока под щеткой.

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

Расчетные формулыЕд.Скольжение s
0,0050,010,0150,020,0250,03Sн= 0,017
1.a`r`2/sОм33,316,611,18,326,65,59,78
2. R=a+a`r`2/sОм33,917,311,78,97,36,210,43
3. X=b+b`r`2/sОм1,1151,1151,1151,1151,1151,1151,115
4. Ом33,9517,3211,799,037,46,310,5
5. I2“=U1/ZА6,512,718,624,3429,734,920,9
6. cosf`2=R/Z0,990,980,960,920,890,840,94
7. sinf`2=X/Z0,0330,0640,0950,1230,1510,1770,106
8.I1a=I0a+ I2“ cosf`2А6,81318,824,519,7434,721,15
9.I1р=I0р+ I2“ sinf`2А6,216,87,769,00210,512,28,2
10. А9,214,620,4226,0731,536,722,7
11. I`2=c1I2“А6,6112,919,0224,830,435,621,3
12. Р1= 3U1н×I1aКВт4,58,512,416,119,622,913,8
13. КВт0,1620,4130,81,31,92,50,419
14. КВт3,176,29,1311,914,517,110,3
15. Pдоб=0,005P1КВт0,0220,0420,0620,080,0980,110,069
16. aP=Pст+Pмех+ +Pэ1+Pэ2+PдобКВт4,817,511,6516,9123,1630,2313,63
17. Р2= Р1-aPКВт47,88,314,417,319,99,6
18. h=1-aP/P10,890,910,90,890,880,860,97
19. cosf=I1a/I10,7380,8850,9250,9390,940,940,93
20. КВт4,368,5512,5516,3820,0423,514,1

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 расчета максимального момента определяем критическое скольжение:

Ом

Ом

А

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.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...

Зараз ви читаєте: Электромагнитный расчет