МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

«Санкт-Петербургский университет аэрокосмического приборостроения» (ГУАП)

Факультет среднего профессионального образования (колледж)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

к практическим занятиям

ДИСЦИПЛИНА «Проектирование электротехнических

изделий»

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 140603 «Электрические машины и

. аппараты»

Санкт-Петербург 2011

ЦЕЛЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

В результате проведения практических занятий по предмету «Проектирование электротехнических изделий» студенты должны научиться выбирать электромагнитные нагрузки, определять главные и дополнительные размеры двигателя постоянного тока и трёхфазного асинхронного двигателя; рассчитывать параметры обмоток якоря и статора; магнитные напряжения участков магнитной цепи, МДС и параметры обмотки возбуждения двигателя постоянного двигателя.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Исходные данные для расчета двигателя постоянного тока 3

2 Выбор электромагнитных нагрузок и определение главных 4

размеров двигателя постоянного тока

3 Определение дополнительных размеров двигателя 6

постоянного тока

4 Расчет пазов и обмотки якоря двигателя постоянного тока 10

5 Расчет магнитных напряжений участков магнитной цепи и 14

МДС обмотки возбуждения двигателя постоянного тока

6 Расчет обмотки возбуждения двигателя постоянного тока 20

7 Исходные данные для расчёта трёхфазного асинхронного 23

двигателя

8 Главные размеры трёхфазного асинхронного двигателя 24

9 Размеры активной части трёхфазного асинхронного двигателя 26

10 Обмотка статора трёхфазного асинхронного двигателя 32

Список использованных источников 40

1 Исходные данные для расчета двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока:

− номинальная мощность Р_ном.= 37 кВт;

− номинальное напряжение сети U_ном. = 220 В;

− номинальная частота вращения n_ном.= 1060 об/мин;

− высота оси вращения h = 250 мм;

− степень защиты IP22;

− способ охлаждения IC01;

− способ возбуждения − параллельный, с последовательной стабилизирующей обмоткой;

− максимальная частота вращения n_мах= 2500 об/мин;

− класс нагревостойкости изоляции F;

− режим работы продолжительный;

− КПД при номинальной нагрузке η_ном.= 85%.

Расчет двигателя постоянного тока осуществлен по методике, изложенной в книге «Расчет и конструирование электрических машин». М.М. Кацман, М, : Энергоатомиздат, 1984.

2 Выбор электромагнитных нагрузок и определение главных размеров двигателя постоянного тока

2.1 Предварительное значение КПД при номинальной нагрузке

[1, таблица 10.1, с. 247]

η_ном.= 0,85.

2.2 Расчетная мощность двигателя [1, 10.2, с. 248]

Р_i = (k_д×Р_ном.) / η_ном., (1)

где k_д – коэффициент дифференциального рассеяния [1, таблица 10.2, с. 249]

k_д =0,89;

Р_i=(0,89×37)/0,85 = 38,741 кВт.

2.3 Наружный диаметр якоря [1, рисунок 10.3, с. 249] и число главных полюсов [1, рисунок 10.3, с. 249]

D₂=258 мм;

2р=4.

2.4 Предварительное значение полюсного перекрытия при 2р=4 и D₂=258 мм [1, рисунок 10.3, с. 249]

ά_i=0,65.

2.5 Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре

В_δ=0,72 Тл [1, рисунок 10.4(б), с. 250].

2.6 Предварительное значение линейной нагрузки [1, рисунок 10.4, с. 246]

А₂=330×10² А/м.

2.7 Расчетная длина сердечника якоря [1, 4.14, с. 44]

l_i=(6,1×10¹²×Р_i)/(k_в×k_об.×ά_i×n_ном.×D₂²×В_δ×А₂), (2)

где k_в – коэффициент формы поля [1, с. 249]

k_в =1;

k_об. – обмоточный коэффициент [1, с. 249]

k_об =1;

l_i=(6,1×10¹²×38,741)/(1×1×0,65×1060×258²×0,72×330×10²)=216,867 мм.

2.8 Коэффициент длины сердечника якоря [1, рисунок 10.3, с. 303]

λ=l_i/D₂, (3)

λ=217/258=0,841.

2.9 Внутренний диаметр сердечника якоря [1, рисунок 10.4, с. 250]

D_2вн.= 0,31×D₂, (4)

D_2вн.= 0,31×258=80 мм.

3 Определение дополнительных размеров двигателя постоянного тока

3.1 В соответствии с таблицей 10.4 [1, с. 252] принимаем: марка электротехнической стали сердечника якоря – 2312; форма пазов на якоре – прямоугольные открытые [1, см. рисунок 10.8(б), с. 253]; тип обмотки якоря – из жестких катушек.

3.2 В соответствии с таблицей 10.5 [1, с. 253] предусматриваем в сердечнике якоря аксиальные вентиляционные каналы в один ряд, число каналов n_к2=18; диаметр одного канала d_к2=18 мм.

3.3 Конструктивная длина сердечника якоря

l₂ = l_i = 217 мм.

3.4 Воздушный зазор эксцентричный. По рисунку 10.9 [1, с. 254] принимаем δ=2,0 мм, тогда:

минимальный воздушный зазор

δ_min=2,0/1,5=1,33 мм.

Максимальный воздушный зазор

δ_max=2,0×2=4,0 мм.

3.5 Длина сердечника главного полюса

l_m=l₂=258 мм.

3.6 Предварительное значение высоты главного полюса [1, рисунок 10.11, с. 255]

h_m = 80 мм.

3.7 Полюсное деление [1, 10.7, с. 254]

τ =π D₂/2р, (5)

τ = (3,14×258)/4=202 мм.

3.8 Магнитная индукция в сердечнике главного полюса [1, с. 254] (В_m =1,6 ÷ 1,7)

В_m=1,65 Тл.

3.9 Ширина сердечника главного полюса [1, 10.6, с. 254]

b_m= (В_δ×ά_i×τ×σ)/(k_cт×В_m), (6)

где k_cт – коэффициент заполнения сердечника полюса сталью [1, с. 254]

k_cт=0,98;

σ – предварительное значение коэффициента магнитного рассеяния главных полюсов машины [1, с. 254]

σ=1,2;

b_m=(0,72×0,65×202×1,2)/(0,95×1,65)=72 мм.

3.10 Ширина выступа полюсного наконечника главного полюса [1, рисунок 10.10, с. 254]

b_mн = 0,1×b_m , (7)

b_mн=0,1×72=7 мм.

3.11 Высота полюсного наконечника в основании выступа [1, 10.8, с. 255]

h_mн=(В_δ/(1,67×В_m))×(b_р − b_m), (8)

где b_р − длина полюсного наконечника [1, 10.9, с. 255]

b_р=ά_i×τ, (9)

b_р=0,65×202=131,3 мм;

h_mн =(0,72/(1,67×1,65))×(131,3 − 72)=15,47 мм.

3.12 Сердечники главных и добавочных полюсов изготавливаем из электротехнической стали марки 3411 толщиной 1 мм

k_c=0,98.

3.13 Длина сердечника добавочного полюса

l_д=l₂=217 мм.

3.14 Ширина сердечника добавочного полюса [1, рисунок 10.13, с. 256]

b_д=30 мм;

число добавочных полюсов 2р_д=4.

3.15 Воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом [1, рисунок 10.14, с. 256]

δ_д = 5 мм.

3.16 Длина станины [1, 10.10 (а), с. 256]

l_с1=l₂+k_l×τ, (10)

где k_l – промежуточный коэффициент [1, с. 256]

k_l =0,65;

материал станины – сталь Ст3;

l_с1=217+0,65×202=348 мм.

3.17 Толщина станины [1, 10.10, с. 256]

h_с1=(В_δ×ά_i×τ×σ×l₂)/(2×В_c1×l_с1), (11)

где В_c1 – магнитная индукция в спинке статора [1, с. 256] (1,2÷1,3)

В_c1=1,28 Тл;

h_с1=(0,72×0,65×202×1,2×217)/(2×1,28×348)=28 мм.

3.18 Внутренний диаметр станины [1, 10.11, с. 256]

D_1вн=D₂+2×δ_min+2×h_m+2×δ, (12)

D_1вн =258+1,33×2+2×80+2×2=425 мм.

3.19 Наружный диаметр станины [1, 10.12, с. 256]

D₁=D_1вн+2×h_с1, (13)

D₁=425+2×28=481 мм.