
- •Конспект лекций по курсу « пэму»
- •1.Общие вопросы проектирования электрических машин
- •1.1.Технико – экономические показатели эм
- •1.1.1.Экономические критерии оценки спроектированных изделий
- •1.1.2.Конструктивные формы исполнения электрических машин
- •1.1.3.Материалы, применяемые в электромашиностроении
- •Магнитные материалы
- •Проводниковые материалы
- •Изоляционные материалы
- •1.2.Главные размеры и электромагнитные нагрузки
- •1.2.1.Соотношения в геометрически подобных машинах (законы подобия)
- •Зависимость мощности гпм от линейных размеров
- •Изменение условий охлаждения с ростом мощности гпм
- •1.3.Расчет магнитных цепей электрических машин
- •1.3.1.Расчет мдс воздушного зазора
- •1.3.2.Расчет мдс зубцовой зоны
- •1.4.Потери мощности в электрических машинах
- •1.5.Расчет параметров обмоток
- •2.Тепловые и вентиляционные расчеты электрических машин
- •2.1.Режимы работы электрических машин
- •2.2.Виды, способы и системы охлаждения электрических машин
- •2.3.Оценка систем охлаждения
- •2.3.1.Коэффициенты, характеризующие тепловую нагрузку машины
- •2.3.2.Коэффициенты, характеризующие эффективностьспособов охлаждения
- •2.3.3. Коэффициенты, характеризующие разработанную систему охлаждения
- •2.3.4.Коэффициенты, характеризующие экономичность охлаждения
- •2.4.Характеристика вентиляционной сети
- •2.5.Вентиляторы электрических машин
- •2.6.Виды теплообмена в электрических машинах
- •2.7.Нагрев однородного тела
- •2.8.Теплопередача в телах простейшей конфигурации
- •2.8.1.Плоская стенка без внутренних потерь
- •2.8.2.Полый цилиндр
- •2.8.3.Теплопередача вдоль стержня
- •2.8.4.Плоская стенка с внутренними потерями
- •2.9.Нагрев и охлаждение однородного проводника
- •2.9.1.Нагрев однородного проводника в режиме s1.
- •2.9.2.Нагрев проводника в кратковременном режиме
- •2.9.3.Нагрев проводника в повторно - кратковременном режиме
- •2.9.4.Нагрев неоднородного проводника
- •2.10.Нагрев цилиндрических катушек
- •2.11.Нагрев проводника в режиме короткого замыкания
- •2.12.Современные методы тепловых расчетов электрических машин
- •2.12.1.Метод температурных полей
- •2.12.2.Метод тепловых параметров
- •2.12.3.Метод эквивалентных тепловых схем (этс)
- •3.Проектирование ад
- •3.1.Структура серии
- •3.2.Главные размеры и электромагнитные нагрузки ад
- •3.3.Обмотки статоров асинхронных двигателей
- •3.4.Выбор числа пазов статора и ротора
- •3.5.Высшие гармоники магнитного поля в воздушном зазоре
- •3.6.Пазы статора
- •3.6.1.Пазовые клинья
- •3.7.Источники шума и вибраций асинхронных двигателей
- •3.8.Выбор формы пазов ротора
- •3.9.Расчет размеров стержней ротора
- •3.10.Выбор воздушного зазора ад
- •3.11.Расчет магнитной цепи ад
- •3.12.Особенности взрывозащищенных ад
- •3.13.Расчет рабочих характеристик ад
- •3.14.Расчет пусковых характеристик ад
- •3.15.Расчет пуска асинхронных двигателей
- •4.Проектирование машин постоянного тока
- •4.1.Главные размеры и электромагнитные нагрузки мпт
- •4.2.Выбор главных размеров
- •4.3.Учет требований надежности при проектировании машин постоянного тока
- •4.4.Необходимость применения компенсационной обмотки
- •4.5.Выбор числа пар полюсов машин постоянного тока
- •4.6.Расчет обмотки якоря
- •4.6.1.Условия симметрии обмоток
- •4.6.2.Простая волновая обмотка
- •4.6.3.Сложная волновая обмотка
- •4.6.4.Простая петлевая обмотка
- •4.6.5.Сложная петлевая обмотка
- •4.6.6.Комбинированная обмотка
- •4.7.Выбор типа обмотки якоря
- •4.8.Выбор размеров проводников и пазов
- •4.9.Расчет магнитных цепей мпт
- •4.9.1.Выбор воздушного зазора
- •4.9.2.Размеры сердечника главного полюса
- •4.9.3.Размеры станины
- •4.10.Определение размеров и числа щеток и размеров коллектора
- •4.11.Коммутация мпт
- •4.11.1.Эдс, наводимые в коммутируемой секции.
- •4.12.Расчет обмоток добавочных полюсов и компенсационной.
- •4.13.Расчет мдс обмотки возбуждения
- •5.Проектирование синхронных машин
- •5.1.Основные конструктивные формы исполнения см
- •5.1.1.Особенности выбора главных размеров см различных типов
- •5.2.Обмотки статоров см
- •5.3.Выбор величины воздушного зазора см
- •5.4.Успокоительная (пусковая) обмотка
- •5.5.Расчет мдс реакции якоря
- •6.Общие вопросы проектирования трансформаторов
- •6.1.Краткая характеристика систем охлаждения трансформаторов
- •6.2.Выбор конструкции и расчет обмоток трансформаторов
- •6.2.1.Цилиндрические обмотки из прямоугольного провода
- •6.2.2.Многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода
- •6.2.3.Винтовые обмотки
- •6.2.4.Катушечные обмотки
- •6.3.Расчет магнитной системы трансформатора
- •6.4.Расчет параметров короткого замыкания трансформаторов
- •Методические указания
- •7.Исходные данные для выполнения курсового проекта
- •8.Выбор главных размеров
- •9.Расчет данных обмотки статора
- •10.Расчет размеров зубцовой зоны статора
- •11.Расчет ротора
- •12.Расчет намагничивающего тока
- •13.Параметры рабочего режима
- •14.Расчет рабочих характеристик
- •15.Расчет пусковых характеристик
- •16.Тепловой и вентиляционный расчеты
- •17.Содержание расчетно – пояснительной записки и графической части проекта
1.5.Расчет параметров обмоток
Индуктивное сопротивление любой обмотки ЭМ определяется потоками рассеивания, сцепленными с этой обмоткой. Для обмоток статора машин переменного тока поток рассеивания можно представить как сумму трех составляющих: потока пазового рассеивания, потока рассеивания вокруг лобовых частей обмотки и суммарного магнитного потока рассеивания высших гармоник магнитного поля, называемого потоком дифференциального рассеивания. Для расчета индуктивного сопротивления необходимо найти ЭДС, наводимую в обмотке потоком рассеивания, тогда индуктивное сопротивление:
Если не учитывать насыщение магнитной цепи, индуктивное сопротивление не зависит от тока обмотки:
Индуктивность рассеивания элемента обмотки можно представить в виде:
где
- число витков элемента обмотки;
- длина элемента обмотки;
- коэффициент удельной магнитной
проводимости.
Рассмотрим расчет коэффициента
удельной магнитной проводимости пазового
рассеивания для двухслойной обмотки
статора с диаметральным шагом, уложенной
в прямоугольные пазы. Если выбрать
направление оси
по оси паза, выражение для магнитной
индукции поля рассеивания имеет вид
(если считать
,
т. е. не учитывать насыщение магнитной
цепи):
где
- количество проводников, охватываемых
силовой линией магнитного поля;
- ширина паза.
Магнитный поток через сечение
:
ЭДС, наводимая этим потоком в проводниках:
Проинтегрировав выражение
для
по высоте паза, получим полную ЭДС паза:
где
,
и
- размеры паза по высоте.
Если, пользуясь приведенными выше формулами, выразить коэффициент удельной магнитной проводимости, получим:
Следовательно, коэффициент удельной магнитной проводимости пазового рассеивания зависит только от геометрических размеров паза.
Если обмотка выполнена с укороченным шагом, за счет того, что в части пазов или во всех пазах (в зависимости от укорочения) верхние и нижние секционные стороны принадлежат разным фазам, суммарный поток рассеивания, а, следовательно, и наводимая им ЭДС уменьшаются. Это приводит к уменьшению индуктивного сопротивления и коэффициента удельной магнитной проводимости пазового рассеивания.
Если учитывать насыщение магнитной цепи, магнитная индукция поля рассеивания уменьшится, так как магнитное сопротивление потоку рассеивания увеличится. Это также приводит к уменьшению индуктивного сопротивления и коэффициента удельной магнитной проводимости пазового рассеивания.
2.Тепловые и вентиляционные расчеты электрических машин
2.1.Режимы работы электрических машин
ГОСТ 183-74 предусматривает следующие режимы работы электрических машин:
1 - «продолжительный» - режим работы с постоянной нагрузкой, продолжающийся не менее, чем необходимо для достижения установившейся температуры при неизменной температуре окружающей среды;
2 - «кратковременный» - работа с постоянной нагрузкой, продолжающийся менее, чем необходимо для достижения установившейся температуры, чередуется с отключениями машины, во время которых она охлаждается до температуры окружающей среды;
3 - «повторно – кратковременный» - кратковременная неизменная нагрузка чередуется с отключениями, причем за время работы под нагрузкой температура машины не достигает установившихся значений, а во время паузы машина не успевает охладится до температуры окружающей среды;
4 - «повторно – кратковременный с частыми пусками» - повторно – кратковременный режим работы, при котором пусковые потери оказывают существенное влияние на нагрев машины;
5 - «повторно – кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением» - повторно – кратковременный режим работы с частыми пусками, при котором для остановки машины используется электрическое торможение и потери при пуске и торможении оказывают существенное влияние на нагрев машины;
6 – «перемежающийся» - кратковременная нагрузка чередуется с холостым ходом, причем при работе под нагрузкой и при холостом ходе температура не достигает установившихся значений;
7 – «перемежающийся с разными частотами вращения» - работа с неизменной нагрузкой при одной частоте вращения чередуется с переключением на другую частоту с неизменной нагрузкой, соответствующей этой частоте, причем время работы на каждой частоте недостаточно для достижения установившейся температуры;
8 – «перемежающийся с частыми реверсами» - работа с неизменной нагрузкой, продолжающийся менее, чем необходимо для достижения установившейся температуры, чередуется с реверсами.