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 | ||||||||||||||