2086

Т. А. Бурковская

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Учебное пособие

Воронеж 2001

УДК 621.313

Бурковская Т. А. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие; Воронеж. гос. техн. ун-т. Воронеж, 2001. 122 с.

Учебное пособие предназначено для организации самостоятельной работы студентов специальности 180100 «Электромеханика» заочной формы обучения в рамках дисциплины «Проектирование электрических машин». Предложенный материал частично восполнит дефицит учебной литературы по дисциплине, позволит изучить основные положения проектирования и произвести расчет электрических машин постоянного тока, что соответствует требованиям курсового проектирования.

Библиогр.: 9 назв.

Научный редактор д-р техн. наук А. И. Зайцев

Рецензенты: кафедра электротехники Воронежского государственного агроуниверситета; д-р техн. наук В. Д. Волков

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

Бурковская Т. А., 2001 Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2001

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

ВВЕДЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ В.2. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В.3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ В.4. СТРУКТУРА УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ

Проектирование электрических машин - это сложный вид инженерной деятельности, объединяющий знание процессов электромеханического преобразования энергии, умение применять современные методы расчета и конструирования и творческий потенциал проектировщиков.

Цели и задачи изучения дисциплины - сформировать теоретические и практические знания в области проектирования электромеханических преобразователей энергии, освоить методы и способы проектирования, приобрести навыки расчета и конструирования электрических машин постоянного тока.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:

Способы и методы проектирования различных типов электрических машин постоянного тока Задачи и методы расчетного проектирования электрических машин

Задачи и методы конструирования электрических машин

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО УМЕТЬ:

Выбирать конструктивную схему проектируемых электрических машин для конкретных условий применения

Выполнять электромагнитные, механические, вентиляционные и тепловые расчеты электрических машин

Разрабатывать конструкцию оригинальных элементов и электрических машин в целом

В.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебным планом специальности 180100 "Электромеханика" предусмотрено изучение дисциплины "Проектирование электрических машин" в 8, 9 и 10 семестрах.

Теоретической базой изучения дисциплины "Проектирование электрических машин" являются следующие дисциплины: "Теоретические основы электротехники", "Основы проектирования электромеханических устройств" и "Электрические машины".

В свою очередь, полученные знания являются базой для изучения дисциплины "САПР электромеханических систем" и успешного выполнения дипломного проекта.

В 8 семестре изучается первая часть дисциплины - "Проектирование электрических машин постоянного тока".

Рубежи контроля знаний Зачет Курсовой проект

Программный материал предусматривает изучение нижеследующих тем и вопросов.

Характеристика электрических машин постоянного тока, как объектов проектирования. Краткие исторические сведения. Особенности машин постоянного тока и области их применения. Основные конструктивные схемы. Серии электрических машин постоянного тока.

Процесс проектирования электрических машин постоянного тока. Стандартные этапы проектирования машин постоянного тока: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочий проект. Постановка задачи проектирования. Современные методы проектирования.

Методы синтеза вариантов активной части. Синтез на основе машинной постоянной. Выбор электромагнитных нагрузок. Определение

главных размеров. Выбор рационального соотношения главных размеров с учетом требований технического задания на проектирование.

Расчет параметров якоря. Типы якорных обмоток машин постоянного тока. Выбор типа обмотки якоря. Определение обмоточных данных. Расчет геометрии зубцовой зоны якоря.

Расчет магнитной системы. Компенсированные и некомпенсированные машины. Назначение и расчет компенсационной обмотки. Характеристики намагничивания машины постоянного тока: характеристика холостого хода и переходная характеристика намагничивания.

Реакция якоря. Определения реакции якоря при работе машины под нагрузкой. Система возбуждения машин постоянного тока. Расчет обмоток возбуждения. Конструкция обмоток возбуждения машин различных мощностей.

Коммутационные параметры машин постоянного тока. Расчет коллектора и щеток. Назначение и расчет дополнительных полюсов. Основные и добавочные потери.

Коэффициент полезного действия. Номинальный режим работы машин постоянного тока. Расчет рабочих характеристик. Определение нагрузки, соответствующей максимальному коэффициенту полезного действия. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

Применение вычислительной техники при расчетном проектировании машин постоянного тока.

Конструкторское проектирование машин постоянного тока. Оценка качества и технологичности. Конструирование общего вида и оригинальных элементов машин постоянного тока. Механические расчеты.

Тепловые и вентиляционные расчеты машин постоянного тока. Выбор и расчет систем охлаждения.

Технико-экономический анализ спроектированной машины. Коэффициент использования. Особенности проектирования серий электрических машин постоянного тока.

Электрические машины постоянного тока малой мощности. Особенности проектирования двигателей с возбуждением от постоянных магнитов.

Особенности проектирования тяговых машин постоянного тока. Расчет двигателей для повторно-кратковременного режима работы.

Программа дисциплины предусматривает чтение лекций в объеме 20 часов по нижеследующему плану.

В.2. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Курсовой проект выполняется в рамках самостоятельной работы. Цель курсового проектирования - ознакомиться с современной

практикой и основными проблемами проектирования электрических машин постоянного тока, научиться применять полученные знания к решению конкретных инженерных задач, выработать навыки самостоятельной работы и квалифицированного принятия решений.

Работа над курсовыми проектами должна приучить к использованию учебно-методической и справочной литературы, а также вычислительной техники.

Выполнение курсовых проектов должно базироваться на последних достижениях в области электромашиностроения, ориентироваться на

прогрессивные технологии и отражать задачи, стоящие перед отечественной промышленностью.

Объектами учебного проектирования являются электрические машины общепромышленного назначения.

Пояснительная записка (формат А4) должна содержать техническое задание на проектирование, рассмотренные технические предложения, расчетное проектирование (электромагнитный, тепловой, вентиляционный, механический расчеты) и конструирование электрической машины, а также сравнительный анализ спроектированной машины и существующих аналогов (заключение) и необходимую конструкторскую документацию (спецификации). Графическая часть курсового проекта должна содержать сборочный чертеж спроектированной электрической машины с необходимыми разрезами и сечениями, поясняющими ее конструкцию (формат А1).

В.3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Основная литература

1.Проектирование электрических машин / Под ред. И. П. Копылова. -

М.: Энергия, 1980. - 495 с.

2.Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общ. ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат, 1988, 1989.

3.Курсовое проектирование. Организация, порядок проведения, оформление расчетно-пояснительной записки и графической части. СТП. ВорВГТУ 001-98.

Дополнительная литература 4. Автоматизированное проектирование электрических машин / Под

ред. Ю. Б. Бородулина. - М.: Высшая школа, 1989. - 280 с.

5. Алексеев Ю.В., Рабинович А.А. Краново-металлургические и экскаваторные двигатели постоянного тока: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 168 с.

6.Гольдберг О. Д., Турин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1984. - 432 с.

7.Ермолин Н. П. Электрические машины малой мощности. - М.: Высшая школа, 1967. - 503 с.

8.Проектирование тяговых электрических машин / М. Д. Находкин, Г. И. Василенко, В. И. Бочаров и др. - М.: Транспорт, 1976. - 624 с.

9.Рабинович И. Н., Шубов И. Г. Проектирование электрических машин постоянного тока. - Л.: Энергия, 1967. - 504 с.

В.4. СТРУКТУРА УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ

Учебное пособие включает девять разделов.

Впервом разделе рассмотрены вопросы, связанные с процессом проектирования электрических машин постоянного тока.

Материал второго раздела содержит сведения, необходимые для определения электромагнитных нагрузок и главных размеров проектируемой электрической машины.

Втретьем разделе даны основные зависимости для определения параметров якоря.

Четвертый раздел включает вопросы, связанные с расчетом магнитной системы проектируемой машины.

Воздействие реакции якоря и типы системы возбуждения машин постоянного тока рассматриваются в пятом разделе.

Вшестом разделе рассматриваются коммутационные параметры машин постоянного тока и способы улучшения коммутации.

Содержание седьмого раздела дает возможность оценить потери мощности в проектируемой машине и рассчитать рабочие характеристики.

Далее следуют тепловой и вентиляционный расчеты, приведенные в восьмом разделе.

Данные, необходимые для проведения разработки конструкции проектируемой электрической машины, приведены в девятом разделе.

Каждый раздел содержит аннотацию, цель изучения раздела, вопросы для самопроверки, основной текст, а также задания по выполнению курсового проекта.

Ограниченный объем учебного пособия не дает возможности включить все вопросы, связанные с проектированием электрических машин постоянного тока. Тем не менее, предложенный материал позволяет изучить основные положения и произвести расчет двигателей постоянного тока общепромышленного применения, что соответствует требованиям курсового проектирования. При этом максимально используется материал учебного пособия с минимальным привлечением справочной литературы, конкретные ссылки на которую приведены в соответствующих разделах.

1 ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ

РАЗДЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

1.1.СТАНДАРТНЫЕ СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.2.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.3.ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

Процесс проектирования электромеханических преобразователей энергии - целенаправленная деятельность по последовательному моделированию объекта проектирования, связанная с многоэтапным преобразованием, накоплением, использованием и передачей информации, в конечном итоге приводящая к полному представлению об объекте проектирования и способах его изготовления. Процесс проектирования электрических машин постоянного тока вписывается в общую схему процесса проектирования электромеханических устройств.

Цель раздела - рассмотреть процесс и стандартные стадии проектирования электрических машин постоянного тока, дать рекомендации по составлению технического задания и семантической модели расчетного проектирования.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:

Определение процесса проектирования Стандартные стадии процесса проектирования Основные положения технического задания Назначение технического предложения Содержание эскизного проекта Составные части технического проекта

Основные этапы расчетного проектирования Задачи конструкторского проектирования Назначение рабочего проекта