Реферат: Электромагнитный расчет

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/(2p)

где 2p=6, число пар полюсов; тогда

τ/>

Расчетная мощность

где P2=10кВт — номинальная мощность на валу, η=0,845— КПД, cosφ=0.76— коэффициент мощности, kE=0.965– отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению Uн=220/380В; />тогда получим

/>кВ*А

Электромагнитные нагрузки предварительно примем A=31∙103А/м и Bδ=0,79. kоб1=0,92.

Расчетная длинна магнитопровода

где kB=1,11– коэффициент формы поля, Ω=2∙π∙ƒ/p– синхронная угловая скорость двигателя ƒ=50Гц — частота питания, тогда Ω=2∙3,14∙50/3=104,7рад/с.

/>м;

Критерием правильности выбора главных размеров Dи lδслужит λ=lδ/τ.

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

1.2. Определение Z1, W1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора

Z1— число пазов на статоре, w1— число витков в фазе. Предельные значения зубцового деления статора tZ1: tZ1max=0,012м. и tZ1min=0,01м. Определим число пазов статора

/>=51

Принимаем Z1=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

гдеI1н — номинальный ток обмотки статора

/>А

тогда получим

так как a=2то uп=а∙u`п=2*14=28; принимаем uп=28.

--PAGE_BREAK--

Уточним значения:

число витков в фазе

/>витков.

линейная нагрузка

/>А/м

Обмоточный коэффициент

/>/>

магнитный поток

/>Вб

индукция в воздушном зазоре

/>Тл

Значения Аи Вδнаходятся в допустимых пределах

Плотность тока в обмотке статора

где AJ1=183∙109А2/м3

/>А/м2

Площадь поперечного сечения проводника (предварительно):

/>м2

принимаем число элементарных проводников nэл=1, тогда cечение проводника

qэл=qэф/ nэл=2/1=2мм2.

Принимаем провод круглого сечения ПЭТ:

b=7,5 мм; а=1,12мм; qэл=2мм2.

/>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 lСТ1=lδ— длинна пакета статора,kс1=0,97.

/>мм

определим высоту спинки ярма

/>мм

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

/>мм

/>мм/>

Принимаем:

Воздушный зазор двигателя: />мм

продолжение
--PAGE_BREAK--

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 kδ— коэффициент воздушного зазора />

где />

/>А

Магнитное напряжение зубцовой зоны статора с изменяющейся площадью поперечного сечения зубца

/>А

где hZ1=hП1=0,0198 м – высота зубца статора, HZ1 – напряженность в зубце статора

определяется по формуле:

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

/>Тл

/>Тл;

продолжение
--PAGE_BREAK--

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 hZ2=0,002 мм, определим индукцию в зубце ротора для каждого из участков по формуле:

/>м

/>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

/>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=629,36А

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

продолжение
--PAGE_BREAK--

где kR=1– коэффициент влияния эффекта вытеснения тока, ρ/>5=10-6/41Ом∙м – удельное сопротивление меди при to=115 С, L1– длинна проводников фазы обмотки

/>=0,832*126=104,8 м

где lср1=2(lп1+lл1)=2(0,18+0,236)=0,832м;

lп1=l1=0,18 м;

lл1=Кл∙bкт+2∙В+hп1 =2,3∙0,08+2∙0,025+0,002=0,236м,

где В=25мм, ширина катушки

/>=/>м

где β– укорочение шага обмотки статора β=0,833.

получим

/>Ом

Активное сопротивление фазы обмотки ротора

/>Ом

где:

/>мм/>

/>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 h2=35м, h1=0.5, hK=3мм, h=1,1м; k`β=0,875kβ=0,906

/>/>

коэффициент магнитной проводимости лобового рассеивания

коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания

/>=/>

где

/>/>0,025/>/>

продолжение
--PAGE_BREAK--

/>Ом

Относительное значение

/>=/>

Индуктивное сопротивление обмотки ротора.

где h=1,3 мм h/>=2,5 мм h/>=1.2мм h/>=42.6мм h/>=1мм b/>=1,5мм b/>=7,5мм k/>

коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеивания

/>=/>

где />

/>/>Ом

Относительное значение

1.7. Расчет потерь

Основные потери в стали

где p1,0/50=2,2Вт/кг – удельные потери при индукции 1 Тл и частоте перемагничивания 50 Гц ,kДАи kДZ– коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участка магнитопровода и технологических факторов kДА=1,6и kДZ=1,8, масса стали ярма статора

/>= />кг

где γС=7800кг/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 k02=1,8– коэффициент учитывающий влияние обработки поверхности зубцов ротора, n1=1000об/мин – синхронная частота вращения двигателя, В02=β02∙kδ∙Bδ=0,28Тл – 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

продолжение
--PAGE_BREAK--

Механические потери

/>Вт

Выбираем щётки МГ64 для которых />Па, />А/см/>

/>м/с, />В,

Площадь щёток на одно кольцо.

/>см/>

Принимаем />12,5 />6,3число щёток на одно кольцо.

/>/>

Уточняем плотность тока под щёткой.

/>А/см/>

Принимаем диаметр кольца D/>0,34тогда 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 />

Комплексный коэффициент рассчитываем по приближенной формуле,

/>=/>

Активная составляющая тока синхронного холостого хода

/>=/>А

Р/>=10кВт; 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; 0,03при Р2=10кВт определяем номинальное скольжение sН=0,017

Расчет рабочих характеристик

Расчётные
формулы

Ед.

Скольжение s

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Sн=
0,017

1.a`r`2/s

Ом

33,3

продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--

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

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

0,93

20.

кВт

4,36

8,55

12,55

16,38

20,04

23,5

14,1

Рабочие характеристики спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором (P2ном=10 кВт; 2р=6; Uном=220/380 В; I1н=23,6 А; cos(f)=0,93; hном=970; Sном=0,017)