Синхронный генератор (стр. 5 из 5)

где a₁=16ּ10^-5 Вт/мм²ּград - коэффициент теплоотдачи поверхности статора.

Перепад температуры в изоляции паза и катушек из круглых проводов (9.392)

Dt_и.п1=

CÅ.

Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.393)

Dt_л1=р_л1/a₁=3,1*10^-3/16ּ10^-5=20 CÅ

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри двигателя (9.396)

Dt'₁=(Dt_п1+Dt_и.п1)

+(Dt_л1+Dt_и.п1) = (42+4,2) + (20+13,1) CÅ.

Потери в двигателе, передаваемые воздуху внутри машины (9.397)

Р'_Σ=к(Р'_м1

+Р_сΣ)+Р'_м1 +Р'_м2+Р_мхΣ+Р_д=0,84

(1535

3360 Вт.

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой наружного воздуха (9.399)

Dt_в=

CÅ.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного воздуха (9.400)

Dt₁=Dt'₁+Dt_в=37,6+6,2=43,8 CÅ.

11.2 Обмотка возбуждения

Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов (11.249)

S_п2=2рl_ср.пh_к=4∙623∙53=13,2*10⁴ мм².

Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки (11.250)

р_п=кР_п/S_п2=0,9∙684/13,2*10⁴=47*10^-4 Вт/мм².

Коэффициент теплоотдачи катушки (§ 11.13)

a_Т=6,8∙10^-5Вт/(мм² CÅ).

Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки (11.251)

Dt_пл=р_п/a_Т=47*10^-4/6,8*10^-5=69 CÅ.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины (11.253)

Dt_B2=Dt'_n+Dt_ип=69+12=81 С.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой охлаждающего воздуха (11.254)

Dt_п=Dt'_п+Dt_в=81+6,2=87 С.

11.3 Вентиляционный расчет

Необходимый расход воздуха (5.28)

V_в=

м³/с.

Z₁=600

Наружный диаметр вентилятора

мм

Внутренний диаметр колеса вентилятора

мм

Длина лопатки вентилятора

мм

Количество лопаток вентилятора

Линейные скорости вентилятора по наружному и внутреннему диаметрам соответственно:

м/с

м/с

Напор вентилятора

Па

Площадь поперечного сечения входных отверстий вентилятора

мм²

Максимальный расход воздуха

м³/с

Действительный расход воздуха

м³/с

Действительный напор вентилятора

Па

12. Масса и динамический момент инерции

12.1 Масса

Масса стали сердечника статора (11.255)

m_с1Σ=m_з1+m_с1=11,9+50=61,9 кг.

Масса стали полюсов (11.256)

m_сп=7,8∙10^-6к_сl_п(b_пh'_п+к_кb_нпh_нп)2р=7,8∙10^-6∙0,97∙170 (78∙65+0,7∙162∙28)∙4 = 42,4 кг.

Масса стали сердечника ротора (11.257)

m_с2=6,12к_с10^-6l₁[(2,05h_с2+D₂)²-D₂]=6,12∙0,97∙10^-6∙170[(2,05∙13+72)-72²]=4,6 кг.

Суммарная масса активной стали статора и ротора (11.258)

m_сΣ=m_сзΣ+m_сп+m_с2=61,9+42,4+4,6=108,9

Масса меди обмотки статора (11.259)

m_м1=8,9∙10^-6m₁(a₁w₁l_ср1S₀+a_dw_dl_срдS_эфд)=8,9∙10^-6∙3(63∙1∙70*890*9,234 + 2∙7∙9,234∙890) = 18,4кг.

Суммарная масса меди (11.261)

m_мΣ= m_м1+m_н.п=18,4+27,7=46кг.

Суммарная масса изоляции (11.262)

m_и=(3,8D^1.5_н1+0,2D_н1l₁)10^-4=(3,8∙406^1,5+0,2∙406∙160)∙10^-4=4,4кг.

Масса конструкционных материалов (11.264)

m_к=АD_н1+В=1,25∙406-300=207,5 кг.

Масса машины (11.265)

m_маш=m_сΣ+m_мΣ+m_и+m_к=109,9+46+4,4+207,5=367 кг.

12.2 Динамический момент инерции ротора

Радиус инерции полюсов с катушками (11.266)

R_п.ср=0,5[(0,5D²₁+(0.85-0.96)(0.5D₂+h_c2)²]∙10^-6=0.5[(0.5∙286² + 0.96(0.5∙72 +13)²]∙10^{-60,0115 м.}

Динамический момент инерции полюсов с катушками (11.267)

J_п=(m_сп+m_мп+m_мd)4R²_п.ср=(42,4+24,6)4∙0,0115²=0,77 кг/м².

Динамический момент инерции сердечника ротора (11.268)

J_с2=0,5m_с2∙10^-6[(0,5D₂+h_с2)²-(0,5D₂)²]=0,5∙4,6∙10^-6[(0,5∙72+13)²-0,5∙72]=0,01 кг/м².

Масса вала (11.269)

m_в=15∙10^-6l₁D²₂=15∙10^-6∙160*72²=12,5кг.

Динамический момент инерции вала (11.270)

J_в=0,5m_в(0,5D₂)²10^-6=0.5∙12,5(0.5∙72)²∙10^-6=0,01 кг/м².

Суммарный динамический момент инерции ротора (11.271)

J_и.д=J_n+J_c2+J_в=0,077+0,01+0,01=0,79 кг/м².

13. Механический расчет вала

Расчет вала на жесткость

Данные для расчета:

D_н2=284 мм, l₂=170 мм, δ=1 мм

d₁ = 70 мм; d₂ = 75 мм; d₃ = 87 мм; d₄ = 75 мм; у₁ = 70 мм; у₂ = 120 мм; х₁ = 34 мм;

х₂ = 98 мм; а = 254 мм; b = 232 мм; c = 94 мм; l = 514 мм; t = 7,5 мм.

Сила тяжести (3-3)

Н

Прогиб вала на середине сердечника от силы тяжести по (3-5)

Номинальный момент вращения (3-1б)

Н·м

Поперечная сила (3-7)

Н

Прогиб вала от поперечной силы (3-8)

Расчетный эксцентриситет сердечника ротора (3-9)

мм

Сила одностороннего магнитного притяжения (3-10)

Н

Дополнительный прогиб от силы тяжести (3-11)

мм

Установившийся прогиб вала (3-12)

мм

Результирующей прогиб вала (3-13)

мм

Сила тяжести упругой муфты (§ 3-3)

Н

Прогиб от силы тяжести упругой муфты (3-14)

мм

Определение критической частоты вращения

Первая критическая частота вращения

об/мин

n_кр должно превышать максимальную рабочую частоту на 30%, донное условие выполняется.

Расчет вала на прочность

Изгибающий момент (3-17)

Н·м

Момент кручения (3-19)

Н

Момент сопротивления при изгибе (3-20)

мм ³

Приведенное напряжение (3-21)

Па

Значение σ_пр ни при одном сечении вала не должно превышать σ_Т=245 ·10 ⁶ Па, данное условие выполняется.

Литература

1. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2001.- 430 с.

2. Копылов И.П. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа, 2002. –757 с.: ил.