Главная Случайная страница



Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Порядок поверочного расчета и расчет основных параметров. Электромагнитный расчет





Поверочный расчет. Поскольку конструкции сердечников статора и ротора электрических машин при ремонте не изменяются, то расчет обмоточных данных, называемый поверочным, сводится к определению числа эффективных проводников и их сечения. В задачу поверочного расчета входит нахождение рациональных параметров обмоток, при которых удовлетворялись бы требования стандартов[25].

В практике ремонта поверочные расчеты выполняются при перемотке двигателя без изменения его параметров и наличии его обмоточных и паспортных данных; перемотке двигателя на другое напряжение при наличии его обмоточных и паспортных данных; перемотке двигателя с изменением частоты вращения и мощности для нахождения оптимальных параметров при новой частоте вращения, а также для определения параметров электрической машины, если неизвестны ее обмоточные и паспортные данные; замене медных проводов на алюминиевые и наоборот, а также изменении их размеров; применении более тонкой пазовой и проводниковой изоляции, изоляции с повышенной нагревостойкостью, повышении магнитных нагрузок и мощности. Принципы этих расчетов рассмотрены в гл. 14.Перед началом расчета необходимо определить старые обмоточные данные машины и произвести обмер статора и ротора.По старым обмоточным данным определяют (для асинхронных двигателей): схему соединения и тип обмотки; число катушечных группв фазе и их соединение (последовательное или параллельное), число катушек в катушечной группе для определения числа пазов на полюс и фазу q, число эффективных проводов в пазу ип, число параллельных проводов в одном эффективном nэл, число параллельных ветвей в обмотке а1, размеры и марку провода, размеры вылета лобовых частей обмотки статора и ротора и расстояние от обмотки до подшипниковых щитов, шаг обмотки по пазам у.Непосредственно измеряют1: внутренний диаметр расточки стали статора D1 и ротора Dj, наружный диаметр активной стали статора Da и ротора D2, высоту спинки статора ha и ротора hj, высоту зубцов статора hz1 и ротора hZ2 , полную высоту пазов статора и ротора, высоту пазов статора и ротора до клина, ширину паза статора (ротора) в широкой и узкой части, ширину зубца статора (ротора) в широкой и узкой части, ширину и высоту шлица, полную длину активной стали статора l1 и ротора l2 число пазов статора z1 и ротора z2, число и размеры вентиляционных каналов статора и ротора, воздушный зазор между статором и ротором δ.На основании проведенных замеров определяются расчетным путем следующие величины:расчетная длина активной стали статора



lδ = l1k1nк1bк1(3.52)

где nк1, bк1–число и ширина радиальных вентиляционных каналов статора; k1 –коэффициент, учитывающий искривление силовых линий в воздушном зазоре и равный 0,73—0,67 при величине воздушного зазора δ =1,5÷2,0 мм; k1 =1 при δ ≤ 1,5 мм; чистая длина активной стали статора (ротора)

lст1(2) =[l1(2–k1nк1(2)bк1(2)]kc (3.53)

где kc–коэффициент заполнения, при толщине листов стали 0,5 мм kс = 0,95 (лакировка листов) и 0,97 (оксидирование листов);наружный диаметр статора и ротора (если их невозможно измерить непосредственно)

Da = D1 +2ha + 2hz1 , D2 = D1–2δ;

внутренний диаметр активной стали ротора

Dj =D2–2hz2 —2hj;(3.54)

зубцовое деление статора и ротора

(3.55)

Далее по расчетным формулам для соответствующей формы пазов определяют максимальную, минимальную и среднюю ширину зубцов и пазов, после чего определяют расчетные сечения магнитной цепи–сечение воздушного зазора, спинки статора и ротора, зубцового слоя статора и ротора.

Расчет основных параметров. Расчет параметров начинается с определения числа эффективных витков фазы обмотки статора

ω1 =kEU1/(4,44 ∙ fkоб1Ф), (3.56)

где U1–фазное напряжение, В; f–частота, Гц; Ф –магнит­ный поток, Вб; kоб1 –обмоточный коэффициент, равный 0,95–0,96 для однослойных обмоток и 0,91—0,92 –для двухслойных, kE=E1/U1 ≈ 0,96÷0,98.

Магнитный поток, в свою очередь, равен

Ф = аδВδτlδ 1,1 D1lδВδ/р , (3.57)

где р–число пар полюсов; Вδ–индукция в воздушном зазоре, Тл; (аδ–коэффициент полюсного перекрытия; τ–полюсное деление, м.

Подставляя (3.56) в формулу (3.57), получаем

ω1 = kEpU1/(4,9fkоб1D1lδВδ). (3.58)

Для обычных условий kE= 0,97,f =50 Гц, kоб1 = 0,95.

Так как каждый виток располагается в двух пазах на расстоянии шага обмотки у, то, учитывая, что общее число эффективных витков в трехфазном двигателе равно 3a1ω1, а число пар пазов равно z1/2, получим

ω1 = z1uп1/(6a1). (3.59)

Подставляя значение ω1 из (3.59) в (3.58), получим

(3.60)

Как видно из формулы (3.60), единственный неизвестный параметр –индукция в воздушном зазоре Вδ. Основным критерием правильного расчета обмотки следует считать величину тока холостого хода, который может быть замерен при включении двигателя в сеть после перемотки. Величина допустимого тока холостого хода берется по каталожным данным соответствующих двигателей.



Расчетные величины индукции в воздушном зазоре для низ­ковольтных асинхронных двигателей серии 4А приведены в [7, 24], для серии А2 –в [16, 19]. Если индукцию в воздушном зазоре асинхронных двигателей серий А2 и 4А задать больше указанной в [17, 19], то двигатель будет нагреваться уже на холостом ходу и не сможет длительно развивать номинальную мощность из-за недопустимо высокого нагрева. Кроме того, коэффициент мощности такого двигателя будет низким, что приведет к росту эксплуатационных затрат.В то же время уменьшение индукции в воздушном зазоре по отношению к расчетной приводит к уменьшению перегрузочной способности двигателя и уменьшению устойчивости его работы. Для сохранения перегрузочной способности в этом случае придется занижать мощность двигателя в номинальном режиме. Иными словами, в этом случае двигатель будет недоиспользован (в соответствии со стандартами перегрузочная способность должна быть не менее 1,8—2,1).Таким образом, существует довольно узкая зона допустимых значений индукции в воздушном зазоре, при которой двигатель имеет приемлемые значения перегрузочной способности, тока холостого хода и использования активной стали. При этом значении индукции Вδ число эффективных проводников в пазу определяется однозначно по уравнению (3.60).Если величина индукции в воздушном зазоре неизвестна, то расчет числа эффективных витков усложняется. Величина Вδизменяется в широких пределах, но в то же время ток холостого хода должен иметь вполне определенную величину. Последнее требование приводит к необходимости проведения предварительных расчетов магнитной цепи двигателя с целью определения приемлемого значения Вδ. Правильность выбора индукции подтверждается сравнением токов намагничивания (расчетного и каталожного).

 

Электромагнитный расчет магнитной цепи. Расчет проводится в такой последовательности: задаются значением индукции в воздушном зазоре,[25] определяют число эффективных витков ω1 по формулам (3.58)–(3.60), рассчитывают значение индукции в зубцах и ярмах статора и ротора, рассчитывают магнитное напряжение отдельных участков магнитной цепи и суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов), рассчитываютзначение намагничивающего тока, Iμ в абсолютных и относительных единицах.

Расчет магнитной цепи повторяют Э—4 раза для ряда значений Вδ и строят зависимость iμ = f (Вδ). Приняв в качестве верхнего предела каталожное значение намагничивающего тока, находят по построенной зависимости требуемую величину Вδ. Эти расчеты легко формализуются и могут проводиться на ЭВМ с использованием стандартных программ.

Расчет электрических нагрузок. Электрические нагрузки машины (плотность тока ∆ и линейная нагрузка А) определяют нагрев обмотки. Допустимая плотность тока не является постоянной величиной, а зависит от исполнения машины, типа охлаждения, частоты вращения, номинального напряжения и ли­нейной нагрузки. Чем больше номинальное напряжение, тем толще должна быть изоляция (пазовая и витковая) и тем хуже отвод тепла, выделяющегося в обмотке. При неизменном температурном индексе изоляции плотность тока с ростом напряжения в обмотке должна быть уменьшена.

С другой стороны, увеличение частоты вращения улучшает вентиляцию машины и плотность тока в быстроходных машинах может быть больше, чем в тихоходных. Допустимая плотность тока для асинхронных двигателей приведена в [7, 19].

Однако судить о нагреве обмотки только по плотности тока неправомерно. Нагрев обмотки определяется не только удельными потерями в меди на единицу массы, которые зависят от плотности тока, но и поверхностью охлаждения. При равных объемах тока в пазу двигатель с большим числом пазов имеет худшие условия охлаждения, чем двигатель с меньшим числом пазов. Кроме того, при равных плотностях тока в худших условиях будет находиться двигатель, имеющий пазы большего размера (при равном числе пазов). Поэтому для проверки теплового состояния обмотки необходимо знать еще и линейную нагрузку двигателя А, которая численно равна МДС обмотки статора на единицу длины окружности статора:где I–номинальный ток статора, А.

(3.61)

Рекомендуемые значения линейной нагрузки в асинхронных двигателях приведены в [7, 16, 19, 24], причем с ростом Da и τ линейная нагрузка возрастает.Нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока. Поэтому в ряде случаев выбор плотности тока осуществляют с учетом линейной нагрузки (иными словами, в качестве независимых величин выступают произведение А∙ ∆ линейная нагрузка). В этом случае расчетная плотность тока определяется по формуле ∆=А∙∆/А. Значения произведения А∙∆ для асинхронных двигателей серии 4А приведены в [7, 24].

Таким образом, зная величины плотности тока ∆1 и линейной нагрузки по формуле (3.62), можно определить число эффективных проводов в пазу uп1 и их сечение qэф=I/(a11). Иными словами, задача сводится к определению числа элементарных проводников в одном эффективном.Сечение эффективного витка, рассчитанное через размер паза,

(3.62)

где kM–коэффициент заполнения паза медью, Sп.св–площадь паза в свету, мм2.Из формулы (3.62) видно, что сечение эффективного проводника зависит при прочих равных условиях только от коэффициента заполнения паза, поскольку площадь паза в свету задана (определяется его геометрией), так же как и число эффективных проводников (определяется магнитными нагрузками). Чем больше коэффициент заполнения, тем больше сечение эффективного проводника и, значит, мощность машины.Плотность укладки проводников в пазы оценивается технологическим коэффициентом заполнения проводниками свободной от изоляции площади паза

(3.63)

где dиз–диаметр изолированного элементарного проводника, мм; Sп =Sп.свSиз–свободная площадь паза, мм2 (Sиз–площадь, занимаемая изоляцией, мм2), и характеризует только технологичность укладки обмотки из круглого провода, а не степень использования всего пространства паза. В современном электромашиностроении плотность укладки всыпной обмотки стремятся выполнить такой, чтобы kз был в пределах 0,70—0,75 (ручная укладка). Для современных изоляционных материалов коэффициент заполнения паза медью kM составляет 0,33—0,36 для эмалированных проводов и 0,28—0,30 –для проводов с волокнистой и двойной изоляцией.Для обмотки из прямоугольного провода на напряжение 3000 В kз = 0,74÷0,8, kM = 0,22÷0,37, для напряжения 6000 В –kз = 0,6÷0,7, kM =0,14÷0,25. Меньшие значения коэффициентов заполнения относятся к машинам меньшей мощности.

Определение номинальной мощности двигателя. Если поступивший в ремонт двигатель не имеет паспортной таблички или проходит перемотку с изменением частоты вращения, то его мощность можно определить лишь приблизительно. Окончательное значение мощности можно установить после тепловых испытаний. Полная (кажущаяся) мощность, кВ∙А, определяется по формуле

S = 3UфIф ∙ 10-3 (3.64)

где Uф , Iф–номинальные фазные напряжение, В, и ток, А.

Полезная мощность, кВт, равна

Р2 = 3UфIфηcosφ ∙ 10-3 (3.65)

где η, cosφ–КПД и коэффициент мощности машины соответственно.

Ориентировочно значения энергетических показателей асинхронных двигателей приведены в [7, 19].

Контрольные вопросы

1. Какой расчет называется поверочным?

2. Какую информацию, необходимую для поверочного. расчета, можно получить со старой, подлежащей ремонту машины?

3. Чем определяется диапазон значений индукции в воздушном зазоре?

4. Чем вызвано использование при расчетах двух коэффициентов запол­нения паза kM и kз?

5. Как определить индукцию в воздушном зазоре графоаналитическим методом?

6. Каков порядок пересчета асинхронного двигателя на другое напря­жение? Изменяется ли при этом его номинальная мощность?

7. Почему изменяется номинальная мощность двигателя при изменении его полюсности?

8. Каков порядок пересчета двигателя на более высокую (низкую) час­тоту вращения?

9. Почему при пересчете на более низкую частоту вращения следует уменьшать электрические нагрузки двигателя?








Date: 2015-07-27; view: 954; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.011 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию