Расчет трехфазного синхронного двигателя. Номинальное фазное напряжение

Расчет трехфазного синхронного двигателя

Проектное задание:

1. Номинальная мощность

2. Номинальное напряжение (линейное)

3. Номинальная частота вращения

4. Частота

5.

6. Кратность максимального момента

Режим работы — продолжительный.

Номинальные величины

1. Номинальное фазное напряжение (предполагается, что обмотка статора соединена в звезду)

2. Номинальная полная мощность

исходя из номинальных данных машины

3. Номинальный фазный ток

4. Число пар полюсов

5. Расчетная мощность

-коэффициент представляющий собой отношение ЭДС в якоре при номинальной нагрузке к номинальному напряжению. При работе синхронного двигателя с опережающим током и можно принять

Размер статора

6. Графическим методом предварительно определяем внутренний диаметр статора для  при

7. Внешний диаметр статора

-имеет значение в зависимости от числа полюсов

По табличным данным выбираем ближайший нормализованный внешний диаметр статора(Габарит №11):

-высота оси вращения

8. Полюсное деление

9. Расчетная длина статора. По графикам для  при р=3 находим . Задаемся:

-зависят от размеров и конфигурации полюсного наконечника, а так же воздушного зазора и полюсного деления. Они берутся предварительно.

- обмоточный коэффициент. Определяется предварительно , что соответствует шагу обмотки

10. Находим  

- удовлетворяет заданному промежутку значений при р=3

11. Действительная длина статора

12. Число вентиляционных каналов при

Из этого предела выбираем целое значение

13. Длина пакета

14. Суммарная длина пакетов магнитопровода

Зубцовая зона статора.

15. Число параллельных ветвей обмотки статора.

Так как , то выбираем

16. По графику для  находим

17. Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

18. Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

19. Число пазов магнитопровода статора

Так как  то сердечник выполняется не сегментированным

Выберем значение Z₁ из заданного промежутка Z_1min…Z_1max, чтобы удовлетворяла условиям:

а) Z₁ должно быть кратным числу фаз m и числу параллельных ветвей а б)  должно быть целым или дробным вида  , причем d не может быть кратное числу фаз и должно быть меньше числа пар полюсов в) число параллельных ветвей и число полюсов должны быть связаны следующим соотношениям:

- при дробном числе пазов на полюс и фазу  - целое число

-при целом числе пазов на полюс и фазу - целое число

Выберем Z₁=54

При этом

20. Расчет числа проводников в пазу

Уточненная линейная нагрузка

Пазы и обмотка статора

21. Ширина паза (предварительно)

22. Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора (предварительно)

где

23. Возможная ширина изолированного проводника

Изоляция катушек выбрани для класса нагревостойкости «В». Двусторонняя толщина изоляции

Предварительная ширина элементарного проводника с изоляцией

24. Размеры проводников обмотки статора. Принимаем, что эффективный проводник состоит из двух элементарных.() Марка провода ПСД с толщиной двухсторонней изоляции 0,33. Толщина изоляции элементарного проводника 0,05. Ширина голого прямоугольного проводника . Ширина голого элементарного проводника

Выберем стандартные значения  и  равные .

25. Ширина паза

 - допуски на разбухание изоляции

 - технологические допуски на укладку

26. Высота паза

 - суммарная толщина изоляции по высоте паза

 - высота клина

 - допуски на разбухание изоляции

 - технологические допуски на укладку

Эскиз паза изображен на рис.1 в масштабе 4:1

рис.1

Спецификация паза:

27. Уточненное значение плотности тока в проводнике обмотки статора

28. Проверка индукции в зубце статора (приближенно)

- коэффициент заполнения пакета для лакированных листов толщиной

29. Проверка индукции в ярме статора (приближенно)

- расчетный коэффициент полюсного перекрытия

 и  находятся в допустимых пределах

30. Перепад температуры в изоляции паза

-теплопроводность изоляции – для изоляции, выполненной по способу «монолит»,

-коэффициент добавочных потерь

31. Градиент температуры в изоляции паза

32. Витки фазы обмотки статора

33. Шаг обмотки

где

34. Коэффициент укорочения шага

35. Коэффициент распределения обмотки статора

36. Обмоточный коэффициент

Воздушный зазор и полюсы ротора

37. Исходя из заданного из заданного отношения  по графику находим

Приближенное значение воздушного зазора

где

38. Принимаем воздушный зазор под серединой полюса равным  (3,5мм). Зазор над краями полюса

39. Ширина полюсного наконечника определяется

 - коэффициент полюсного перекрытия(конструктивный)

40. Радиус дуги полюсного наконечника

41. Высота полюсного наконечника при

42. Длина сердечника полюса и полюсного наконечника

43. Расчетная длина сердечника полюса. Принимаем  

 - толщина одной нажимной щеки полюса

44. Предварительная высота полюсного сердечника

45. Коэффициент рассеяния полюсов находится

 - коэффициент, зависящий от высоты полюсного наконечника

46. Ширина полюсного сердечника определяется

 - коэффициент заполнения полюса сталью толщиной 0,5 [мм]

Так как

, то принимаем крепление полюсов шпильками  к ободу магнитного колеса.

47. Длина ярма (обода) ротора

 - для средних машин

48. Минимальная высота ярма ротора

Принимаем ; h_j уточняем по чертежу.

Пусковая обмотка

49. Число стержней пусковой обмотки на полюс

50.               Поперечное сечение стержня пусковой обмотки

51. Диаметр стержня, материал стержня – медь;  

Выбираем , тогда 

52. Зубцовый шаг на роторе. Принимаем  

53. Проверяем условие

Пазы ротора круглые, полузакрытые.

54. Диаметр паза ротора

Раскрытие паза

55. Длина стержня

56. Сечение короткозамыкающегося сегмента

По таблице выбираем прямоугольную медь

Расчет магнитной цепи

Для магнитопровода статора выбираем сталь марки 1511 толщиной 0,5 мм. Полюсы ротора выполняются из стали марки Ст3 толщиной 0,5. Крепление полюсов к ободу магнитного колеса осуществляется  с помощью шпилек и гаек. Толщина обода (ярма ротора) принимают

57. Магнитный поток в зазоре

При  и  находим  и

58. Уточненное значение расчетной длины статора

где

59. Индукция в воздушном зазоре, [Тл],

60. Коэффициент воздушного зазора статора

61. Коэффициент воздушного зазора ротора

62. Коэффициент воздушного зазора

63. Магнитное напряжение воздушного зазора,[А],

64. Ширина зубца статора на высоте 1/3h_П1 от его коронки             

65. Индукция в сечении зубца на высоте 1/3h_П1, [Тл],

66. Магнитное напряжение зубцов статора, [А],

67. Индукция в спинке статора, [Тл],

68. Магнитное напряжение спинки статора, [А],  

69. Высота зубца ротора

70. Ширина зубца ротора по высоте 1/3h_П1 от его коронки

71. Индукция в зубце ротора, [Тл],

72. Магнитное напряжение зубцов ротора, [А], 

73. Удельная магнитная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечника полюсов

74. Удельная магнитная проводимость между внутренними поверхностями полюсных наконечников

где

75. Удельная магнитная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями

76. Удельная магнитная проводимость для потока рассеяния

77. Магнитное напряжение ярма статора, зазора и зубцов полюсного наконечникa, [А],

78. Поток рассеяния полюса, [Вб],

79. Поток в сечении полюса у его основания, [Вб],

80. Индукция в полюсе, [Тл],

81. Магнитное напряжение полюса, [A],  

где:

 расчетная длина силовой линии в полюсе, м;

82. Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора, [A],

83. Индукция в ободе магнитного колеса (ярме ротора), [Тл],

84. Магнитное напряжение в ободе магнитного колеса, [A],

где:

85. Сумма магнитных напряжений сердечника полюса, ярма ротора и стыка между полюсом и ярмом, [A],

86. Сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи