Расчет магнитной цепи и параметров обмотки якоря машины постоянного тока

Заключение
В ходе работы было проработано большое число теоретических и практических вопросов по курсу электрических машин, касающихся двигателей постоянного тока, трансформаторов и асинхронных двигателей.
Поверочный расчет машины постоянного тока дал определенное представление о компоновке отдельных элементов и машины в целом (рис 1.1.), а также показал, что эта компоновка рациональна с точки зрения проектирования, поскольку, например, по величине межполюсного окна можно предположить, что в нем сможет разместиться добавочный полюс.
Расчет параметров и характеристик трансформатора показал некоторые особенности его работы, Например, как видно из табл. 2.1., максимальное значение КПД трансформатора наблюдается не при номинальной нагрузке, а в районе 75 % от номинальной, что подтверждается т ...

Оглавление
Вариант № 58 1
Введение 2
Задание 1. Расчет магнитной цепи и параметров обмотки якоря машины постоянного тока 3
Исходные данные для расчета 3
Расчет магнитной цепи 4
Определение магнитных напряжений на участках цепи 7
МДС обмотки возбуждения 8
Расчет параметров обмотки якоря 9
Задание 2. Трехфазные трансформаторы 13
Исходные данные: 13
Расчет параметров схемы замещения 14
КПД трансформатора 16
Изменение вторичного напряжения трансформатора 17
Задание 3. Расчет характеристик трехфазных асинхронных двигателей 19
Исходные данные: 19
Расчет рабочих характеристик 20
Механическая и токовая характеристики 24
Заключение 28
Список литературы 29

Введение
Задание на курсовую работу состоит их трех задач по трем основным разделам дисциплины «Электрические машины и электропривод»: «Машины постоянного тока», «Трансформаторы», «Машины переменного тока». В первой задаче производится поверочный расчет машины постоянного тока без выбора основных размеров и уточнения обмоточных данных. Он включает расчет магнитной системы по данным размерам, определение производных размеров для создания эскиза магнитной цепи машины, а также расчет предварительный коллектора и обмотки машины. Во второй задаче исследуется трехфазный трансформатор, а именно, схема соединения обмоток трансформатора, его схема замещения, а также основные параметры его работы на холостом ходу и под нагрузкой: определение КПД трансформатора и изменения его вторичного напряжения п од нагрузкой. В ходе расчета определяются параметры обмоток, как в относительных, так и в именованных единицах. В задаче № 3 рассматривается асинхронный двигатель. В ходе расчета определяются его рабочие и пусковые характеристики с использованием Т-образной схемы замещения машины. Определяются такие параметры как ток, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности а также момент, развиваемый двигателем при различной нагрузке на валу.
 

Радиус дуги полюсного наконечника (приближенно) .Расчетный диаметр ярма якоря .Расчетный диаметр по магнитной силовой линии ярма якоря .Расчетный диаметр по магнитной силовой линии станины .Расчет параметров обмотки якоряРасчет параметров обмотки якоря начнем с выбора числа элементарных пазов в реальном пазу и определения числа коллекторных пластин:,где – число элементарных пазов в реальном (число секций в якорной катушке).Число коллекторных пластин выбирается по условиям обеспечения нормальных потенциальных условий на коллекторе, когда среднее значение напряжения при холостом ходе не превышает 18-22 В.Определим минимальное число коллекторных пластин:.Максимальное число коллекторных пластин определяется диаметром коллектора и минимально допустимым значением коллекторного деления. Согласно [2] диаметр коллектора при открытых пазах якоря должен находиться в пределах .Принимаем . Выбираем ближайший диаметр коллектора из стандартного ряда по ГОСТ 19780-81: . При этом минимальная величина коллекторного деления составит .Принимаем ,где – ширина коллекторной пластины; – толщина межламельной изоляции.Тогда максимальное число коллекторных пластин равно.Предварительно выбранное значение числа коллекторных пластин удовлетворяет условиям выбора .Полное число элементарных пазов равно числу секций обмотки и равно числу коллекторных пластин: .Определим ЭДС якоря через номинальное напряжение и конструктивный коэффициент машины: , .Для машины, работающей в качестве генератора, .Тогда число активных проводников якоря равно,где – число пар параллельных ветвей обмотки якоря.Число витков в секции. Принимаем , тогда .Результирующий шаг равен шагу по коллектору:.Как известно, для реализации симметричной простой волновой обмотки необходимо, чтобы результирующий шаг был целым числом. Значит, в данном случае можно применить обмотку с мертвой секцией. Для ее выполнения уменьшим число коллекторных пластин на единицу, т.е. число пластин станет нечетным: . Тогда шаг будет целым числом и обмотка может быть построена:.По данным, рассчитанным выше, строим эскиз магнитной системы машины (рис. 1.1).Рис. 1.1. Эскиз магнитной системы.Задание 2. Трехфазные трансформаторыНачертить схему соединения обмоток трансформатора согласно заданию;Начертить схему замещения трансформатора и определить параметры ее элементов;Рассчитать и построить зависимость КПД трансформатора от относительной нагрузки ;Определить изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке и построить внешнюю характеристику, т.е. зависимость вторичного напряжения от нагрузки .Исходные данные:Номинальная мощность трансформатора ;Номинальное высшее напряжение (линейное) ;Номинальное низшее напряжение (линейное) ;Напряжение короткого замыкания ;Ток холостого хода ;Мощность короткого замыкания ;Мощность холостого хода ;Коэффициент мощности нагрузки ;Схема и группа соединения .Схема соединения обмоток трансформатора представлена на рис. 2.1.Рис. 2.1.Схема замещения трансформатора представлена на рис. 2.2.Рис. 2.2.Расчет параметров схемы замещенияОпределим номинальные фазные токи и напряжения, а также базовые величины для расчета в именованных единицах:, ., .Так как обмотки соединены по схеме «звезда», фазные токи равны линейным: , .Базовое сопротивление.Расчет параметров элементов схемыПараметры холостого хода,где – ток холостого хода в относительных единицах.,,В абсолютных единицах:, .Параметры короткого замыкания, ,,В абсолютных единицах:, .Параметры обмоток, .В абсолютных единицах:, .Параметры намагничивающей ветви, .КПД трансформатораКоэффициент полезного действия трансформатора определяется по приближенной формуле,где – вторичный ток в долях от номинального значения.Для номинального режима работы КПД равен .Результаты расчета при прочих значениях в диапазоне от 0 до 1 представлены в таблице 2.1. и на рис. 2.3.Таблица 2.1.00,050,250,50,751,0094,91998,84799,27299,34999,338Рис. 2.3.Изменение вторичного напряжения трансформатораИзменением напряжения трансформатора при какой-либо нагрузке называется арифметическая разность вторичного фазного напряжения при холостом ходе и фазного напряжения при заданной нагрузке при номинальном первичном напряжении :.В относительных единицах изменение вторичного напряжения с достаточной точностью может быть определено по формуле.При номинальной нагрузке изменение напряжения равно,где .Результаты расчета при прочих значениях в диапазоне от 0 до 1 представлены в таблице 2.2. и на рис. 2.4.Таблица 2.2.00,250,50,751,000,0110,0210,0320,04210,9890,9790,9680,958Рис. 2.4.Задание 3. Расчет характеристик трехфазных асинхронных двигателейРассчитать и построить рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя (АД), т. е. зависимость скольжения , тока статора , коэффициента полезного действия и коэффициента мощности от полезной мощности .Рассчитать и построить механическую характеристику двигателя и токовую характеристику , с учетом изменения параметров асинхронного двигателя , , при изменении скольжения от 0 до 1,0.Исходные данные:номинальная мощность на валу ;номинальное линейное напряжение ;синхронная частота вращения ;номинальный коэффициент полезного действия ;номинальный коэффициент мощности .Обмотка статора двигателя соединена по схеме «звезда».