рефераты скачать
 
Главная | Карта сайта
рефераты скачать
РАЗДЕЛЫ

рефераты скачать
ПАРТНЕРЫ

рефераты скачать
АЛФАВИТ
... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

рефераты скачать
ПОИСК
Введите фамилию автора:


Курсовая работа: Определение параметров двигателя синхронного вертикального ВДС 2–325-24 мощностью 4000 кВт

Длина силовой линии:

Первая гармоника основного магнитного потока на холостом ходу:

МДС обмотки статора по продольной оси:

Коэффициент приведения обмотки статора по продольной оси:

Коэффициент формы поля:


 

Поток, приходящийся на полюсный наконечник:

Коэффициент проводимости :

=

Коэффициенты  и :

Для режима холостого хода ; и режима номинальной нагрузки ;

 

Расчет магнитной цепи:

Активное сопротивление ОС:

 

Расчет магнитной цепи для режима х.х. (i = 1):

Выбираем ЭТС среднелегированную марки 3413

Спинка статора:

Магнитный поток:

Индукция:

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

Зубцы статора:

Магнитный поток:

Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

 

Зазор:

Магнитный поток

Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

Для полюса используем марку

Полюс ротора:

Магнитное напряжение на участке рассеяния полюсов:

Коэффициент рассеяния:

Магнитный поток

Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

Результирующее магнитное напряжение в режиме холостого хода:


Индуктивное сопротивление рассеяния ОС:

Расчет E и магнитного потока при номинальной нагрузке:

 

Расчет магнитной цепи для режима номинальной нагрузки (i = 2):

Выбираем ЭТС среднелегированную марки 3413

Спинка статора:

Магнитный поток

Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

Зубцы статора:

Магнитный поток

Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

 

Зазор

Магнитный поток

Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

Для полюса используем марку

Полюс ротора

Магнитное напряжение на участке рассеяния полюсов:

Коэффициент рассеяния:

Магнитный поток


Индукция

Напряженность (по кривым намагничивания)

Магнитное напряжение

Результирующее магнитное напряжение при номинальной нагрузке:

МДС обмотки возбуждения в номинальном режиме:

 


2.8 Расчет перегрузочной способности:

2.8.1 МДС обмотки возбуждения в режиме трехфазного К.З. при номинальном токе статора:

2.8.2Проверка кратности максимального синхронного момента:

;   условие выполняется.

 

2.9 Расчет обмотки возбуждения:

2.9.1 Ширина провода ОВ:

Ширина провода обмотки возбуждения ограничивается:

1). условием ее размещения в межполюсном пространстве :

так как число пар полюсов р=24 >2;

; 27,281<42,084; условие выполняется;

2). Условием надежного крепления обмотки возбуждения на полюсе :

; 27.281<38,773; условие выполняется;

Полученные значения должны соответствовать пределам:  и

2.9.2 Высота провода ОВ:

 

Приводим размеры провода обмотки возбуждения в соответствие со стандартными размерами шинной меди и определим сечение провода :

3,53 ;

 =32 ;

 =110,3

2.9.3 Средняя длина витка обмотки возбуждения:

так как ; то выбираем формулу:


 

2.9.4 Номинальное напряжение возбуждения:

 

2.9.5 Число витков ОВ:

 округляется до  46

2.9.6 Ток возбуждения х.х.:

 

2.9.7 Ток возбуждения при номинальной нагрузке:

2.9.8 Плотность тока в обмотке возбуждения при номинальной нагрузке:

2.9.9 Перегрев обмотки возбуждения:


Номинальные значения напряжения и тока обмотки возбуждения приводим в соответствие с номинальными данными возбудителей:

140 В;

450 А.

Окончательный выбор размеров проводника обмотки возбуждения должен удовлетворять условиям

; ;

; ;

; ;

Все условия выполняются.


3. Синтез и оптимизация электромагнитного ядра на ПК

Параметрическая оптимизация проводится на основе результатов аналитического ручного расчета, приведенного в главе 2. Процесс оптимизации имеет пошаговый характер и осуществляется при помощи программы “OPTCD”. На каждом шаге производится корректировка по одному или нескольким параметрам.

Данная глава содержит описание процесса направленного перебора значений с целью корректировки основных показателей двигателя. Основными этапами параметризации являются:

1.  Поиск приемлемого варианта;

2.  Оптимизация по минимуму приведенной стоимости (метод деформируемого многогранника);

3.  Оптимизация по минимуму резервов (метод ЛП/tau);

Номинальные данные:

Номинальная мощность Pн=4000кВт

Номинальное линейное напряжение Uн=6кВ

Номинальный коэффициент мощности cosφн=0.9

Номинальная частота напряжения сети fн=50Гц

Число пар полюсов p=12

Номинальный ток возбудителя Iвн=450А

Исходные значения конструктивных параметров:

Внутренний диаметр статора Di=2.933м

Число пазов статора Z=288

Число эффективных проводников в пазу Uп=8

Длина сердечника статора lt=0.39м

Величина воздушного зазора δ=0.009м

Ширина паза статора bп=0.013м

Высота паза статора hп=0.071м

Ширина сердечника полюса bm=0.208м

Высота сердечника полюса hm=0.208м

Ширина полюсного наконечника bpm=0.278м

Высота проводника обмотки возбуждения aem=3.53мм

Ширина проводника обмотки возбуждения bem=32мм

Число стержней демпферной обмотки nc=10

3.1 Поиск приемлемого варианта

Оптимизация параметров двигателя производится с помощью программы поисковой оптимизации двигателя «OPTCD». В таблице 1 приведены результаты ручного расчета двигателя по исходным данным. В первых двух колонках приводятся исходные значения, другие две – рассчитанные значения основных показателей двигателя. При выполнении всех ограничений целевая функция CF должна быть равна приведенной стоимости двигателя CД.

Таблица 1 - Экспресс – информация по данным, полученным при ручном расчете.

Из расчета видно, что двигатель с такими параметрами не удовлетворяет условиям, заданным в начале работы:

1.  Как видим отношение Ms/Mн = 1.2 слишком мало.

2.  Перегрев обмотки статора слишком велик.

3.  Целевая функция CF больше приведенной стоимости двигателя, что говорит о наложении штрафов за несоблюдение ограничений.

Если мы увеличим высоту проводника обмотки возбуждения aem, уменьшим число стержней демпферной обмотки nс, и уменьшим внутренний диаметр статора, то получим следующие результаты (таблица 2):

Таблица 2 - Экспресс – информация по скорректированным данным.

Как мы можем видеть, программа не налагает штрафов на двигатель с данными параметрами, но в этом случае получены не наилучшие значения удельных расходов меди и железа, КПД и относительно высокой для заданной номинальной мощности двигателя приведенной стоимостью.

3.2 Оптимизация по минимуму приведенной стоимости

Произведем расчет в программе OPTCD по методу деформируемого многогранника и получим минимум приведенной стоимости и оптимальные показатели Uп и Z(таблица 3):


Таблица 3 - Экспресс – информация по данным, полученным в методе деформируемого многогранника.

3.3.Оптимизация по минимуму резервов

Произведем расчет в программе OPTCD по методу ЛП/tau и получим минимум расхода активных материалов и оптимальные показатели Uп и Z:

Таблица 4 - Экспресс–информация по данным, полученным в методе ЛП/tau.

В последних двух таблицах представлены данные, рассчитанные компьютером, направленные на уменьшение приведенной стоимости и снижение расходов активных материалов. Также компьютер просчитал оптимальную комбинацию числа пазов статора Z и числа эффективных проводников в пазу Uп. Примем эти две величины как постоянные и попробуем улучшить характеристики нашего двигателя.

Как можно увидеть из Таблицы 2, программа не налагает штрафы на двигатель с данными параметрами, но перегрев демпферной обмотки необходимо поднять для более результативной работы.

Для достижения этой цели и для увеличения КПД чуть увеличим внутренний диаметр статора, уменьшим ширину проводника обмотки возбуждения bem , уменьшим число стержней демпферной обмотки nc, и изменим длину сердечника статора. Также увеличим ширину полюсного наконечника и высоту паза статора. Получим следующие результаты(таблица 5 ):

Таблица 5 - Экспресс–информация по скорректированным данным.

3.4 Выбор оптимального варианта

Так как в нашем расчете мы больше опираемся на технико – физические характеристики двигателя, а не на экономические, то более оптимальным вариантом машины является тот, который приведен в Таблице 5. Основные его преимущества перед остальными вариантами оптимизации, в том числе вариантами автоматической компьютерной оптимизации, это почти идеальные температурные показатели для машин этого класса, существенно меньший удельный расход меди (даже при сравнении оптимизацией по минимуму резервов), относительно невысокой общей стоимостью двигателя и приемлемыми параметрами конструкции.

Таблица 6 - Оптимальный вариант параметров.

Таким образом, Таблица 6 отображает оптимальный вариант синхронного двигателя при заданных ограничениях. Дальнейшие действия, направленные на увеличение КПД или уменьшение стоимости приводят к перегреву обмотки возбуждения несоответствия заданной кратности входного момента.

Сведем все варианты оптимизации в единую сводную таблицу:

Таблица 7 - Сводная таблица.

 параметры 1 2 3 4 5
Di 2.93 2.8 2.805 2.820

2.82

lt 0.39 0.39 3.363 0.376

0.376

hп 0.071 0.071 0.072 0.075

0.075

bп 0.013 0.013 0.013 0.013

0.013

Uп 8 8 8 8

8

Z 288 288 288 288

288

a 2 2 2 2

2

δ 0.009 0.009 0.0073 0.0072

0.009

GFeуд 0.638 0.929 0.871 0.839

0.839

GCuуд 0.539 0.530 0.433 0.456

0.423

КПД 95.38 95.27 95.47 95.61

95.14

Iвн 343,3 390,2 287,6 331,8

353,1

AS 56435 59056 58950 58637

58637

Bm 1.766 1.592 1.486 1.527

1.498

Bz 1.629 1.730 1.813 1.851

1.815

Bj 1.766 1.014 1.069 1.125

1.152

J1 6.68 6.68 6.31 5.73

6.31

J2 3.02 3.44 3.82 3.78

4.50

DtOB 42.9 58.4 53.7 53.0

68.2

DtOC 78,1 77,6 74,6 65,6

71,3

CF 151.17 30.67 29.29 29.35

30.72

CD 57110.6 58165.3 55642.8 57817.2

56487.7

Mп/Mн 0,72 0,77 0,98 0,72

0,73

Iм/Iн 5,07 5,15 5,11 4,81

4,94

Mм/Mн 2,23 2,53 2,11 2,14

2,25

Ms/Mн 1,20 1,21 1,20 1,20

353,1


Заключение

По данным технического задания был вручную рассчитан вариант синхронного двигателя, который был использован как исходные данные для расчета на ЭВМ. Расчет этих данных показал, что данный вариант двигателя отвечает не всем требованиям заказчика и требует оптимизации. Оптимизация проводилась на ЭВМ с использованием программы «OPTCD», что значительно ускорило и облегчило выполнение задания и позволило учесть особенности синхронного двигателя, которых не было при ручном расчете. В результате проведенной работы был получен предлагаемый вариант двигателя.

Полученный вариант двигателя отличается хорошо сбалансированным температурным режимом, наличием небольших запасов по показателям, средней ценой и КПД = 95.14, что характерно для машин этого класса мощности. Двигатель может нести нагрузки несколько превышающие номинальные, что позволяет говорить о высокой надежности и экономичности. В целом, для данных параметров, получился оптимальный двигатель, отвечающий необходимым технико - экономическим требованиям, что делает его конкурентоспособным и дает возможность его широкого использования в народном хозяйстве.


Библиографический список

1.  Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. Параметрическая оптимизация явнополюсных синхронных двигателей на ЭВМ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994.

2.  Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. Синтез электромагнитного ядра явнополюсной синхронной машины. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994.

3.  Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. /Под ред. О.Д. Гольдберга: М: 1984.

4.  Новиков Н.Н., Родионов И.Е., Шутько В.Ф. Конструктивное устройство вертикальных электродвигателей переменного тока: методические указания: УГТУ – УПИ, 2001. – 38с.

5.  Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П. Проектирование электрических машин. / Под ред. Копылова И.П. М: 2002. -757 с.

6.  Иванов – Смоленский А.В. Электрические машины. М: 1980-928 с.


Приложение

Таблица 1 - Расчетный формуляр (для оптимального варианта параметров):

Таблица 1(продолжение)

Таблица 1(продолжение)


Таблица 2 - Таблица вариантов.


Таблица 2(продолжение)


Таблица 2(продолжение)


Страницы: 1, 2, 3


рефераты скачать
НОВОСТИ рефераты скачать
рефераты скачать
ВХОД рефераты скачать
Логин:
Пароль:
регистрация
забыли пароль?

рефераты скачать    
рефераты скачать
ТЕГИ рефераты скачать

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, рефераты на тему, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.