Описание конструкции, принципа действия и основных характеристик синхронного двигателя. Ручной расчет электромагнитного ядра с учетом всех требований, ограничений. Получение итогового варианта проектируемого двигателя с помощью возможностей компьютера.
Аннотация к работе
В данной работе произведен синтез электромагнитного ядра явнополюсного вертикального синхронного двигателя, удовлетворяющего техническим требованиям и требованиям ГОСТ. Во второй главе представлен ручной расчет электромагнитного ядра с учетом всех требований и ограничений.IMG_1b1df71a-e243-4a87-abe7-48da8451d57dСинхронной машиной называется электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора n находится в строгом соответствии с частотой сети f. Синхронные машины отличаются синхронной частотой вращения ротора при любой нагрузке, а также возможностью регулирования коэффициента мощности, устанавливая такое его значение, при котором работа синхронной машины становится наиболее экономичной. В настоящее время широкое распространение получили крупные вертикальные электродвигатели переменного тока мощностью от нескольких десятков ватт до десятков мегаватт, а частотой вращения от нескольких до десятков тысяч оборотов в минуту. Также целесообразно применять их в качестве привода устройств, в местах стабильной нагрузки, где не требуются частые пуски и двигатель должен работать с постоянной частотой вращения, например - компенсаторы, насосы, нагнетатели. Синхронный двигатель в сравнении с другим двигателем имеет следующие преимущества: · возможность генерирования и регулирования реактивной мощности;Следует выделить две основные части синхронной машины: статор и ротор. Статор представляет собой неподвижный полый шихтованный сердечник с продольными пазами внутри, в которых расположена обмотка статора. Во внутренней полости статора расположена вращающаяся часть машины - ротор, который может иметь явнополюсное и неявнополюсное исполнение. В роторе крепится обмотка возбуждения и демпферная клетка, которая служит для пуска и успокоения ротора при резком изменении режимных параметров. Работа синхронного двигателя основана на явлении притяжения разноименных полюсов полей ротора и статора: на обмотку якоря подается напряжение, в результате чего появляется ток и вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с полем ротора (поле ротора является постоянным и создается током, протекающим по обмотке возбуждения), создавая момент вращения, противонаправленный моменту сопротивления, приводя ротор в движение.Корпус статора вертикального электродвигателя имеет круглую форму и выполняется сварным из листовой стали. Расположение ребер, промежуточных рам и обшивки обеспечивает получение секционных камер для прохождения нагретого воздуха к охладителям - при замкнутом цикле вентиляции или к отверстиям в обшивке для выхода воздуха в окружающую среду - при разомкнутом цикле. Сердечник статора синхронного двигателя состоит из гладких штампованных сегментов из электротехнической стали толщиной 0,5 мм с выштампованными по внутреннему диаметру открытыми пазами для катушек обмотки, сегментов с вентиляционными распорками и концевых сегментов с нажимными пальцами. Сегменты собраны в пакеты и стянуты посредством нажимных фланцев и шпилек в корпусе статора. Сегмент с вентиляционными распорками представляет собой два сложенных штампованных листа электротехнической стали марки Э11, к которым приварены точечной сваркой или приклепаны стальные полоски из специального нормализованного профиля двутаврового сечения 4х10 или 8х10 мм сердечник статора выполнен из штампованных сегментов и разделен радиальными каналами на ряд пакетов.Остов ротора выполняется в виде сварной конструкции, состоящей из кованой стальной втулки, двух круглых рам из толстого листа и поперечных ребер прямоугольного сечения. Обод имеет многогранную форму с числом граней, равным числу полюсов ротора. Для предохранения от сдвига обода при подъеме ротора на домкратах обод дополнительно закрепляется на остове путем установки стальных цилиндрических штифтов, пропущенных сквозь толщу обода и поперечное ребро остова. Чтобы боковые ребра четырехгранного сердечника полюса не прорезали изоляцию обмотки, острые углы сердечника срезают, благодаря чему уменьшаются размеры катушки полюса и создается возможность более удобно разместить ее на сердечнике. В вертикальных электродвигателях полюсы крепятся к остову ротора с помощью одного или двух хвостов.Крестовина состоит из центральной части и приваренных к ней лап. Центральная часть крестовины изготовляется: из внутреннего цилиндра, внешней обечайки цилиндрической или конической формы, верхнего и нижнего фланцев, основных и промежуточных ребер, сваренных между собой. К основным ребрам приварен опорный диск, непосредственно воспринимающий нагрузку от подпятника. Подпятник крестовины воспринимает нагрузку, складывающуюся из силы тяжести вращающихся частей электродвигателя и насоса и гидравлического усилия, действующего на рабочее колесо насоса. Нижняя крестовина выполняется сварной конструкции из листовой стали лучевого типа с четырьмя лапами.В вертикальном синхронном двигателе применяют сегментные самоустанавливающиеся направляющие подшипники, выполненные по типу сегментных подпятников, но с цилиндрической рабочей поверхностью.
План
Оглавление
1. Описание конструкции и принципа действия синхронного двигателя
1.1 Принцип действия синхронного двигателя
1.2 Конструкция статора вертикального синхронного двигателя
1.3 Конструкция ротора вертикального синхронного двигателя
1.4 Конструкция крестовин и вала
1.5 Направляющие подшипники
1.6 Система возбуждения
1.7 Пуск синхронного двигателя
2. Синтез электромагнитного ядра двигателя ВДС2-325-24
2.1 Расчет номинальных величин
2.2 Расчет сердечника статора
2.3 Расчет обмотки статора
2.4 Коррекция главных размеров статора по уровню индукции в воздушном зазоре, зубцах и спинке статора
2.5 Выбор величины воздушного зазора
2.6 Расчет полюса и демпферной обмотки
2.7 Расчет магнитной цепи
2.8 Расчет перегрузочной способности
2.9 Расчет обмотки возбуждения
3. Синтез и оптимизация электромагнитного ядра на ПК
3.1 Исходные данные
3.2 Поиск приемлемого варианта
3.3 Поиск оптимальных Uп и Z
3.4 Оптимизация по минимуму резервов
Заключение
Приложение
Список литературы
Введение
Синхронной машиной называется электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора n находится в строгом соответствии с частотой сети f.
Синхронные двигатели - это бесколлекторные машины переменного тока. По своему устройству они отличаются от асинхронных машин лишь конструкцией ротора, который может быть явнополюсным или неявнополюсным. Синхронные машины отличаются синхронной частотой вращения ротора при любой нагрузке, а также возможностью регулирования коэффициента мощности, устанавливая такое его значение, при котором работа синхронной машины становится наиболее экономичной.
В настоящее время широкое распространение получили крупные вертикальные электродвигатели переменного тока мощностью от нескольких десятков ватт до десятков мегаватт, а частотой вращения от нескольких до десятков тысяч оборотов в минуту.
Синхронные двигатели большой мощности экономически выгоднее, чем двигатели другого типа. Также целесообразно применять их в качестве привода устройств, в местах стабильной нагрузки, где не требуются частые пуски и двигатель должен работать с постоянной частотой вращения, например - компенсаторы, насосы, нагнетатели. Синхронный двигатель в сравнении с другим двигателем имеет следующие преимущества: · возможность генерирования и регулирования реактивной мощности;
· меньшая зависимость перегрузочной способности от напряжения;
· возможность кратковременно увеличивать перегрузочную способность за счет форсировки возбуждения;
· стабильная частота вращения, что обеспечивает технологичность процесса.
И следующие недостатки: · сложность изготовления;
· дороговизна;
· меньшая надежность;
· сложность в управлении и регулировании скорости вращения;