Полученные конструктивные параметры

Число эффективных проводников в пазу

Uп= 10

Число пазов статора

Z =240

Внутренний диаметр сердечника статора, м

Di=2.852

Длина сердечника статора, м

lt=0.59

Высота паза статора, м

hп = 0.0946

Ширина паза статора, м

bп= 0.0191

Величина воздушного зазора под серединой полюса, м

δ=0.012

Ширина полюсного наконечника, м

bpm=0.32

Ширина сердечника полюса, м

bm= 0.22

Высота сердечника полюса, м

hm= 0.22

Высота проводника обмотки возбуждения, мм

aem=4

Ширина проводника обмотки возбуждения, мм

bem=40

Число стержней демпферной обмотки

nc= 10

Диаметр стержня демпферной обмотки, мм

dc=16

 

 

Синтез и оптимизация электромагнитного ядра на персональном компьютере

Характерной чертой современного этапа развития проектирования электрических машин является переход к автоматизированному проектированию. В третьей главе подробно описывается поиск приемлемого варианта и оптимизация конструкции синхронного вертикального двигателя с помощью ЭВМ (пакет программ OPTCD).

Во второй главе, в результате ручного расчета, был получен ряд параметров машины, которые и отображаются в первых двух колонках. Последующие колонки заполняются расчетными величинами, все невыполненные ограничения подчеркиваются. В таблице имеются такие показатели как: CD-приведенная стоимость двигателя и CF-целевая функция, включающая CD, а также штрафы за невыполнение ограничений. При соблюдении всех условий проектирования CD=CF.

Поиск приемлемого варианта

Приемлемый вариант – один из множества вариантов синтеза электромагнитного ядра синхронного двигателя, полностью удовлетворяющий техническим требованиям и ограничениям.

Перед тем как приступить непосредственно к поиску приемлемого варианта, необходимо ввести исходные параметры машины. Файл исходных данных приведен в таблице 1.

Таблица 1- Файл исходных данных

╔═════════ Файл исходных данных OPTCD "flvd1.dat" ═════════╗

║ ║

║ 1. Номинальные данные (тип ' ДС-375/L-2P) ║

║ -------------------------------------------- ║

║ - Номинальная мощность, кВА:..............PN=7500 ║

║ - Номинальное напряжение статора, кВ:.....UN=10 ║

║ - Kоэффициент мощности:................COSFI=0.9 ║

║ - Номинальная частота, Гц:.................F=50 ║

║ - Число пар полюсов:.......................P=10

║ - Номинальный ток возбудителя, А:........INB=398 ║

║ ║

║ 2. Конструктивные данные ║

║ ------------------------ ║

║ - Исполнение полюса:......................PP=1 ║

║ - Материал пазового клина:................KL=0 ║

║ - Тип изоляции обмотки статора:..........INS=2 ║

║ - Тип возбудителя:........................VZ=2 ║

║ - Исполнение двигателя:..................ISP=1 ║

║ - Kод кривой намагничивания ║

║ ярма статора:........................JFEJ=2411100 ║

║ - Код кривой намагничивания ║

║ зубцов статора:......................JFEZ=2411200 ║

║ - Код кривой намагничивания полюсов:....JFEM=3000300 ║

║ - Внешний диаметр сердечника статора, м...DA=3.25 ║

║ - Возможные числа параллельных ветвей: ║

║ ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ ║

║ │ а =20 =10 =5 =4 =1 =1 =1 =1 =1 =1│ ║

║ └─────────────────────────────────────────────────────┘ ║

║ - Возможные числа знаменателя дробной части числа ║

║ пазов на полюс и фазу: ║

║ ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ ║

║ │ d =20 =10 =5 =4 =1 =1 =1 =1 =1 =1 ║

║ └─────────────────────────────────────────────────────┘ ║

║ ║

║ 3. Технические и технологические требования ║

║ ------------------------------------------- ║

║ - Кратность пускового момента:............M0=0.35 ║

║ - Кратность входного момента:.............Ms=1.4 ║

║ - Кратность максимального момента:......MMAX=1.9 ║

║ - Кратность пускового тока:..............KIP=5.5 ║

║ - Кратность форсировки:...................KF=2.0 ║

║ - Маховый момент рабочего механизма.....GD2M=0.0 ║

║ - Максимальный ток параллельной ║

║ ветви, А:........................IAB=275 ║

║ - Минимальный воздушный зазор, м:........DTG=0.008 ║

║ ║

║ 4. Допустимый уровень контролируемых показателей ║

║ ------------------------------------------------ ║

║ - Индукция в спинке статора, Тл:..........Bj=1.6 ║

║ - Индукция в зубцах статора, Тл:..........Bz=1.8 ║

║ - Индукция в сердечнике полюса, Тл:.......Bm=1.6 ║

║ - Перегрев обмотки возбуждения, град:.....DtOB=80 ║

║ - Перегрев обмотки статора, град:.........DtOC=60.0 ║

║ - Перегрев демпферной обмотки при пуске:..DtDK=200 ║

║ - Перепад температуры в изоляции ║

║ обмотки статора, град:...........DtIOC=25 ║

║ - Линейная нагрузка, А/м:.................AS=55000 ║

║ ║

║ 5. Исходные значения конструктивных параметров ║

║ ---------------------------------------------- ║

║ - Число эффективных проводников:..........UP=10 ║

║ - Число пазов статора:.....................Z=240 ║

║ - Внутренний диаметр статора, м:..........DI=2.852 ║

║ - Длина сердечника статора, м:............LT=0.59 ║

║ - Высота паза статора, м:.................HP=0.0946 ║

║ - Ширина паза статора, м:.................BP=0.0191 ║

║ - Bоздушный зазор, м:.....................DT=0.012 ║

║ - Длина полюсной дуги, м:................BPM=0.3206 ║

║ - Ширина сердечника полюса, м:...........BM=0.2199 ║

║ - Высота сердечника полюса, м:...........HM=0.2198 ║

║ - Высота шины обмотки возбуждения, мм:...AEM=4 ║

║ - Ширина шины обмотки возбуждения, мм:...BEM=40 ║

║ - Число стержней демпферной обмотки:......NC=10 ║

║ -------------------------------------------------- ║

║ - Код выбора параметров демпферной обмотки IDK=1 ║

║ (автоматический - 1) ║

║ (при использовании предварительно заданных) ║

║ (параметров ДО код IDK принять равным 0) ║

║ -------------------------------------------------- ║

║ Эти данные задавать при IDK равным 0 ║

║ - Диаметр стержня демпферной обмотки, мм... DC=30 ║

║ - Высота шлица, мм......................... НS=5 ║

║ - Ширина шлица, мм......................... ВS=5 ║

║ - Число латунных стержней.................. NL=7 ║

║ - Кратность пускозащитного сопротивления... KP=5 ║

╚══════════════════════════════════════════════════════════

Результатом поверочного расчета является таблица 2, из которой видно, что данный вариант является приемлемым.

Таблица 2- Экспресс информация

 

 

Таблица 3- Расчетный формуляр двигателя ВДС2-325/69-20

 

 

 

Продолжение таблицы 3

 

Заключение

В результате проведенных расчетов был получен двигатель с довольно удовлетворительными показателями для такого класса машин. Сравнивая полученный в результате оптимизации вариант с первоначальными показателями двигателя можно сделать вывод, что ЭВМ играет огромную роль в современном проектировании. Удалось нормализовать перегревы обмоток, подведя их к крайним верхним пределам. КПД и стоимость двигателя находятся в хорошем соотношении. Несмотря на то, что удельный вес железа и меди не приведены к минимуму, все остальные резервные и технико-экономические показатели весьма близки к норме. Двигатель имеет запасы по пусковому и максимальному моменту, поэтому он может нести нагрузки несколько превышающие номинальные, что позволяет говорить о высокой надежности и экономичности.

Применение автоматизированных методов при разработке электрических машин, в настоящее время, существенно упрощает процесс проектирования и позволяет одновременно рассмотреть несколько вариантов, с последующим выбором оптимального.

 

Список используемой литературы

 

1 Параметрическая оптимизация явно полюсных синхронных двигателей на персональных компьютерах: методические указания / составители: Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005.

2 Синтез электромагнитного ядра явно полюсных синхронных двигателей: методические указания / составители: Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005.

3 Конструктивное устройство вертикальных электродвигателей переменного тока: методические указания / составители: Новиков Н.Н., Родионов И.Е.,

Шутько В.Ф - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000.

4 Синхронные двигатели: справочник / составители: Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005.

5 Электрические машины: учебное пособие / Новиков Н.Н., Шутько В.Ф - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005

 

 

Поз.

Наименование

Кол.

Примечание (материал, толщина)

1

Провод ПСД

1.8 мм *

2

Изоляция элементарного проводника

0.27 мм *

3

Витковая изоляция

миколента (0.6 мм*)

4

Корпусная изоляция

миколента (3 мм*)

5

Прокладка

стеклотекстолит (1 мм)

6

Прокладка

стеклотекстолит (2 мм)

7

Прокладка

стеклотекстолит (2 мм)

8

Клин

2мм

* толщина двухсторонней

изоляции

140203. 338138. 036 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Разраб.

Худояров Р.К

Паз обмотки статора

Лит.

Лист

Листов

Проверил

Родионов И.Е

К

Консульт.

Н. контр.

ФГАОУ ВПО «УРФУ им. Б.Н

Утвердил

Поз.

Наименование

Кол.

Примечание (материал, толщина)

1.

Провод медной марки ПСД

Медь

2.

Изоляционная шайба

Стеклотекстолит

3.

Междувитковая изоляция

0,2 мм

4.

Стальная шайба

2 мм

5.

Изоляция

Бумага асбестовая электроизол.

6.

Стержень демпферной обмотки

Латунь или медь

7.

Шпилька

140203. 338138. 036 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Разраб.

Худояров Р.К

Полюс ротора

Лит.

Лист

Листов

Проверил

Родионов И.Е

К

Консульт.

Н. контр.

ФГАОУ ВПО «УРФУ им. Б.Н.

Утвердил

 

Формат

Зона

.Поз.

Обозначения

Наименование

Кол.

Примечан

Документация

А1

140203.338138.036.ПЗ.

Электормагнитн. ядро двигателя

А4

140203.338138.036.ПЗ.

Пояснительная записка

Сборочные единицы

Сердечник статора

Полюс ротора

Детали

1

Обмотка статора

2

Катушка ОВ

3

Сердечник полюса

4

Корпус статора

5

Остов ротора

6

Пакет железа статора

7

Натяжные плиты

8

Стержень ДО

9

Палец нажимной гребенки

10

Брус с хвостом для посадки

сегментов сердечника

11

Нажимная щека полюса

12

Стяжные шпильки

2

13

Бандажные кольца

2

140203.338138. 036 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум. документа

Подпись

Дата

Разраб.

Худояров Р.К

Электромагнитное ядро двигателя

Лит.

Лист

Листов

Проверил

Родионов И.Е

К

Консульт.

Н. контр.

ФГАОУ ВПО «УРФУ им. Б.Н.»

Утвердил