Определение главных размеров СГУ в генераторном режиме, геометрии зубцовых зон статора и ротора

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра электромеханики

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Поверочный расчёт СГУ»

Выполнил:

Студент гр. ЭМ−51   «     » мая 2009 г.  Солнцев А.С.

Проверил:

Д.т.н., профессор    «     » мая 2009 г.  Тюков В.А.

Новосибирск, 2009

Содержание

1.  Исходные данные для поверочного расчёта3

2.  Определение главных размеров3

3.  Расчёт геометрии статора5

4.  Выбор величины воздушного зазора12

5.  Расчёт геометрии ротора12

6.  Расчёт проводимостей рассеяния ротора (магнитов)14

7.  Расчёт магнитной цепи16

8.  Расчёт параметров         21

9.  Диаграмма магнита. Проверка рабочей точки23

10.  Параметры схемы замещения при нагрузке25

11. Масса активных материалов26

12. Расчёт потерь и КПД27

Список использованной литературы29

1.  Исходные данные для поверочного расчёта

 – номинальная мощность;

 – номинальное напряжение;

 – число фаз электрической машины;

 – номинальная частота вращения;

 – номинальная частота тока в обмотке статора;

 – коэффициент полезного действия;

 коэффициент мощности.

2.  Электромагнитный расчёт

Целью расчёта является определение главных размеров СГУ в генераторном режиме, геометрии зубцовых зон статора и ротора, обмоточных данных и в заключении проверка правильности выбора рабочей точки магнита.

Определение главных размеров, к которым в электрических машинах относят диаметр расточки статора (якоря) и расчётную длину воздушного зазора, является важнейшей задачей проектирования. Эти размеры, в конечном итоге, определяют все остальные и, следовательно, габариты и массу электрической машины, а также технико-экономические показатели.

2.1.  Определение главных размеров

Значение расчётного электромагнитного момента определяется в соответствии с техническим заданием:

где  – номинальная мощность, Вт;

 – номинальная частота вращения, об/мин;

 − коэффициент мощности;

 – коэффициент, учитывающий разницу между ЭДС и напряжением. При определении главных размеров величина коэффициента  для рассматриваемого класса машин выбирается в пределах .

Номинальный фазный ток:

Число пар полюсов обмотки статора:

Зубцовый шаг:  по рекомендациям [1] для

Полюсное деление статора:

где  – число зубцов. Принимаем  по [2] для .

Диаметр расточки статора:

Принимаем

2.2.   Выбор электромагнитных нагрузок

Выбор электромагнитных нагрузок проводится по рекомендациям [1] с учётом свойств электротехнической стали, класса изоляции и системы охлаждения.

Предварительное значение линейной нагрузки −

Предварительное значение индукции в воздушном зазоре −

Расчётная длина воздушного зазора:

где .

Предварительно принимаем , где  – расчётный коэффициент полюсного перекрытия. По рекомендациям [1]

Соотношение между длиной воздушного зазора и полюсным делением:

Полученное соотношение находится в допустимых пределах.

3.  Расчёт геометрии статора

Для определения размеров паза статора необходимо выбрать форму паза, изоляцию, рассчитать количество проводников в пазу и размеры проводника. Для заданной мощности применяются полузакрытые пазы. Наибольшее распространение получили паза трапецеидальной формы, которая обеспечивает равномерную ширину зубца, что значительно упрощает расчёт.

ЭДС холостого хода:

где принимаем  .

Магнитный поток, соответствующий ЭДС в режиме нагрузки:

Число пазов на полюс и фазу:

Обмоточный коэффициент:

где  – коэффициент распределения,

где  – числитель неправильной дроби, выражающий число  ;

где  – укорочение шага обмотки,

где  – шаг обмотки,  для однозубцовых обмоток.

Предварительное число витков фазы обмотки:

где  – коэффициент формы поля, принимаем  .

Принимаем

Число витков катушки обмотки:

где  – число параллельных ветвей для данного класса машин,

Принимаем

Окончательно число витков фазы:

Полученное значение не должно отличаться от предварительного более чем на 5%. Проверим полученный результат по этому условию:

Условие выполняется.

Выбор плотности тока зависит от режима работы электрической машины, условий охлаждения, класса изоляции и свойств изоляционных материалов, требований к величине КПД и расходу обмоточной меди, условий эксплуатации и т.д. При проектировании электрических машин обычно плотность тока определяют исходя из допустимого теплового фактора , величина которого зависит от типа вентиляции. Так как в нашем случае охлаждение принудительное, то принимаем

Предварительная плотность тока:

Сечение эффективного проводника обмотки статора:

где  – число элементарных проводников в одном эффективном, по рекомендациям [1] .

По полученному  выбираем стандартный проводник с соответствующим классом изоляции и находим его параметры: