курсач по обмотке

курсач по обмотке ...

Простите - сами вручную)

Введение


Обмоточные провода — это провода, применяемые для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов. Объем производства обмоточных проводов непрерывно возрастает, что связано прежде всего с прогрессом электромашино- и электроаппаратостроения, являющихся основными потребителями таких проводов. Значительное количество обмоточных проводов потребляется также предприятиями приборостроительной, радиотехнической и авиационной промышленности.
Наиболее прогрессивной группой обмоточных проводов являются провода эмалированные. Они имеют более тонкую изоляцию, что позволяет увеличить коэффициент использования паза в электрических машинах и аппаратах, повысить их мощность или снизить габаритные размеры электротехнических устройств при сохранении существующих параметров.
С точки зрения условий производства эмалированные провода менее трудоемки по сравнению с проводами, изоляция которых накладывается на проволоку, например, методом обмотки. Поэтому при переходе к выпуску эмалированных проводов производительность труда на кабельных заводах возрастает.
Процесс изготовления эмалированных проводов заключается в нанесении на проволоку тонкого слоя лака или расплава смолы (строго заданной толщины) с последующей термообработкой с удаления растворителя и формирования покрытия с требуемыми свойствами.
Эмалирование с применением лаков. Известны следующие способы нанесения лака на проволоку:
• эмалирование погружением в ванну с лаком, снабженную ролика ми, которые направляют движение поступающей в эмалировочную печь проволоки с захваченным ею слоем лака;
• эмалирование с помощью фетровых обжимов — лак нанос на проволоку вращающимся валиком или просто захватывается при её движении, а фетровые обжимы выполняют роль калибрующих устройств, снимающих излишки лака;
• эмалирование с помощью металлических калибров — лак наносится на проволоку так же, как и в предыдущем случае, но излишки лака с проволоки снимаются не фетровыми обжимами, а металлическими калибрами.

При расчете маршрута калибров были приняты следующие обозначения: d0 – диаметр проволоки, d1, d2, dn – диаметры калибров по соответствующим проходам, n – количество проходов, δт – диаметральная толщина слоя твердой эмали, наносимой за один проход, δ0 – диаметральный зазор между проволокой и калибром, δж – диаметральная толщина слоя жидкого лака, наносимого за один проход, Δж – суммарная толщина наносимого слоя жидкого лака, Δт – диаметральная толщина изоляции эмалированного провода. В настоящее время на эмальагрегатах используют оптимальную форму конических калибров с цилиндрической формирующей вставкой на выходе из калибра, что обуславливает ламинарное течение лака в зазоре с постоянной величиной градиента скорости. В таком зазоре среднее значение скорости течения жидкости будет в два раза меньше скорости движения провода. Следовательно, радиальная толщина наносимого за один проход жидкой эмали будет равна половине радиального зазора формирующей части калибра. С учетом сказанного для оптимальных калибров можно записать δ0 = 2∙ δж.Исходя из общих требований к выбору маршрута эмалирования для проводов, которые изготавливаются с применением оптимальных калибров, диаметр первого калибра d1к должен быть больше диаметра провода на величину δ0. d1к= d0+ δ0.Толщина лака, наносимого за один проход, определяется числом проходов проволоки через ванну с лаком, величиной сухого остатка, скоростью эмалирования, вязкостью лака. Диаметр следующего калибра d2к определяется величиной сухого остатка лака и может быть рассчитан как:d2к= d0+ δт+ δ0При числе проходов эмалирования n диаметр промежуточного i-го калибра равен:dik = d0+ δ0 + (i -1)∙ δтЕсли маршрут калибров подбирается таким образом, чтобы δ0 = const, наносимая на каждом проходе. В этом случае последнее уравнение принимает вид: Как следует из последнего уравнения, для расчета диаметров калибров необходимо знать величину сухого остатка Р. В данной работе я использую лак ПЭ-943, доля летучих веществ которого составляет 34±2%. Используем для расчета среднее значение 0,34.Эмальагрегат «MOZART H6» имеет 24 прохода, будем рассчитывать маршрут на 20 калибров. Так как минимальная диаметральная толщина изоляции для провода с диаметром ТПЖ 1 мм по ГОСТ 21428-75 равна 0,05 мм, а максимальная 0,09 мм. Используем среднее значение 0,07 мм, значит δт должна быть равной 0,0035 мм. Для расчета диаметра калибра необходимо найти величину Р0б. Роб = р1∙р – р2 – р3 р1 - вытяжка лаковой пленки на выходе из калибра. (р1= 50%)р2 – вытяжка провода в процессе эмалирования (р2 ≈1-3%)р3 – унос низкомолекулярных фракций лака в процессе его запечки в эмальпечи (р3≈5-10%).Роб =0,5∙0,34-0,01-0,06=0,08 Тогда диаметры калибров равны:dk1 = d0+ δт/Роб = 1 + 0,0035/0,08 =1,044, Т.к. изготовить калибр с такой точностью не представляются возможным в практике принято изготавливать калибры с разницей минимум 5 мкм, поэтому округляем диаметр первого калибра до - 1,045 ммdk2 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(2-1)∙0,0035 =1,0473, округляем до - 1,05 ммdk3 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(3-1)∙0,0035 = 1,0508, округляем - 1,05 ммdk4 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(4-1)∙0,0035 = 1,0543, округляем до – 1,055 ммdk5 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(5-1)∙0,0035 = 1,0578, округляем - 1,06 ммdk6 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(6-1)∙0,0035 = 1,0613, округляем до – 1,06 ммdk7 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(7-1)∙0,0035 =1,0648, округляем - 1,065 ммdk8 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(8-1)∙0,0035 =1,0683, округляем - 1,07 ммdk9 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(9-1)∙0,0035 =1,0718, округляем - 1,07 ммdk10 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(10-1)∙0,0035 = 1,0753, округляем до – 0,075 ммdk11 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(11-1)∙0,0035 = 1,0788, округляем - 1,08 ммdk12 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(12-1)∙0,0035 =1,0823, округляем - 1,085 ммdk13 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(13-1)∙0,0035 =1,0858, округляем до – 1,085 ммdk14 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(14-1)∙0,0035 = 1,0893, округляем - 1,09 ммdk15 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(15-1)∙0,0035 =1,0928, округляем - 1,09 ммdk16 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(16-1)∙0,0035 =1,0963, округляем до – 1,095 ммdk17 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(17-1)∙0,0035 =1,0998, округляем - 1,1 ммdk18 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(18-1)∙0,0035 =1,106, округляем до – 1,1 ммdk19 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(19-1)∙0,0035 =1,1068, округляем - 1,105 ммdk20 = d0+ δт/Роб+ (i-1)∙ δт = 1 + 0,0035/0,08+(20-1)∙0,0035 =1,1103, округляем до – 1,11 ммПостроим график зависимости δж от d калибра.Подставив значения в формулу получим значения δж, которые приведены в таблице 2.δж=dn-d01+(n-1)Pоб№ калибра12345 δж1,0451,051,051,0551,06№ калибра678910 δж1,061,0651,071,071,075№ калибра1112131415 δж1,081,0851,0851,091,09№ калибра1617181920 δж1,0951,11,11,1051,11По данным вышеприведенной таблицы построим графи зависимости δж от номера прохода.5. Расчет температуры провода ПЭТВ – 130 для скорости эмалирования 150 м/мин.На кафедре ЭМКМ была разработана методика расчета температуры провода по известной кривой распределения температуры воздуха в печи. В этой методике расчет постоянной времени нагрева провода τ производиться по средним значениям тепловых характеристик коэффициентов теплоотдачи, излучательной - αиз и конвективной - αк. В первом разделе мы производим расчет постоянной времени нагрева для каждого элементарного участка, на которую мы условно разделили печь. А для этого нам необходимо рассчитать конвективный и излучательный теплообмен воздуха на каждом участке, и зная, эти данные мы рассчитываем температуру самого провода. Весь расчет производиться для скорости эмалирования 150 мин. Расчет температуры провода для скорости эмалирования 150 м/мин.Разделим длину эмальпечи на элементарные участки:L – длина эмальпечи,L=8,6 мДлина элементарного участка l принимается равной 0,5 м.Тогда количество элементарных участков N равно:N=Ll=8.60.5=17Скорость движения провода диаметром d=1 мм V = 150 м/мин = =2,5м/сТнач=40 ˚С – начальная температура провода.Рассчитаем время прохождения провода по эмальпечи и время, за которое провод проходит участок печи l.t0=LV=8.62,5=3,44 cгде t0 – время прохождения провода по эмальпечи t=t0N=3,4417=0,2 cгде t – время, за которое провод проходит элементарный участок печи.Коэффициент конвективной теплопередачи рассчитывается по формуле αк=1,43*(ϑв+ϑп)0,41*d-0,59где ϑв=5 м/с – скорость движения воздуха в печи; тогда αк=1,43*(5+2,5)0,41*(1*10-3)-0,59=192,36 Втм2*℃Для определения коэффициента излучательного теплообмена необходимо рассчитать тепловой поток, передаваемый от стенок печи к проводу на каждом элементарном участке печи. Для определения теплового потока необходимо знать температуру провода при входе в данный участок Тп и среднюю температуру стенок Тс на данном участке. Температуру стенок печи приравниваем к средней температуре воздуха на данном участке.Расчет qиз теплового потока на n-ом участке от стенок печи к проводу равен:qиз n=εпр*C0*π*d*l*Tc n4-Tп n4 Дж(1)C0=5,67*10-8 Вт*м2*К-4 – постоянная издучения абсолютно черного тела;Tп n – температура провода вначале n-го участок;Tc n – среднее значение температуры воздуха на участке;εпр – коэффициент черноты поверхности.На первом участке тепловой поток равен:qиз1=0,8*5,67*10-8*3,14*1*10-3*1*3254-3134=0,22 ДжИзлучательный коэффициент теплопередачи для n-го участка печи рассчитывается по формуле: αиз n=qиз nTc n-Tп n, Втм2*℃ (2)Излучательный коэффициент теплопередачи на первом участке равен:αиз 1=0,222325-313=0,02 Втм2*℃Постоянную скорости нагрева провода μ на n-ом участке рассчитываем по формуле:μn=4*(αк+αиз n)k*Cм*d*ρм, кгс*м3(3)гдеCм=395 Джкг*℃ - удельная теплоемкость меди;k=1 - безразмерный коэффициент;d=1 мм - диаметр проводаρм=8600 кгм3 – удельная плотность медиПостоянная скорости нагрева провода μ на первом участке равна:μ1=4*(192,36+0,02)1*395*1*10-3*8600=0,3 кгс*м3Постоянная времени нагрева для n-го участка рассчитывается по формуле: τ=1μn с(4)Постоянная времени нагрева для первого участка равна:τ1=10,3=3,31 сТемпература провода в конце n-го участка рассчитывается по формуле:Tп n=Tв n-Tв n-Tп n*e-tτn ℃(5)где Tв n – средняя значения температура воздуха на данном участке;Tп n – температура провода на входе в данный участок.Температура провода в конце первого участка равна:Tп 1=52-52-40*e-0,23,31=40,71 ℃Температура провода в конце первого участка равна температуре провода вначале второго участка.Рассчитаем коэффициент теплопередачи, излучательный коэффициент теплопередачи, постоянную скорости нагрева провода, постоянная времени нагрева и температуру провода для второго участка:qиз 2=0,8*5,67*10-8*3,14*1*10-3*1*4254-313,714=3,27 Джαиз 2=3,26325-313=0,03 Втм2*℃μ2=4*(192,36+0,03 )1*395*1*10-3*8600=0,3 кгс*м3τ2=10,3=3,31 сTп 2=52-52-41,06*e-0,23,31 =47,31 ℃№ Температура воздухаКоэффициент теплопередачиИзлучательный коэффициент теплопередачиПостоянная скорости нагреваПостоянная времени нагреваТемпература проводаTв, ℃qиз, Дж αиз , Втм2*℃μ, кгс*м3τ, сTп , ℃1520,220,020,303,3140,7121523,270,030,303,3147,31332016,110,060,303,3163,48442531,980,090,303,3184,92546339,460,100,303,31107,34649045,290,120,303,31130,04751049,780,130,303,31152,57852352,510,140,303,31174,55953855,900,150,303,31196,111054356,250,160,303,31216,691155057,150,170,303,31236,461255055,750,180,303,31255,061355254,910,180,303,31272,681455855,290,190,303,31289,611554348,880,190,303,31304,641650837,130,180,303,31316,711744620,840,160,303,31324,38Коэффициент теплопередачи, излучательный коэффициент теплопередачи, постоянную скорости нагрева провода, постоянная времени нагрева и температуру провода для других участков рассчитываем аналогично по формулам (1), (2), (3), (4), (5) соответственоо. Результаты приведены в таблице 3.Рисунок 5. Кривые распределения температур воздуха и провода на каждом участке печи.Из расчетных данных видим, что величина излучательного теплообмена на всем участке незначительно и ей можно пренебречь, т.е. вести расчет постоянной времени нагрева с учетом только конвективного теплообмена. следует учитывать только в том случае если имеется подогрев стенок камеры и их температура превышает температуру воздуха на 50-100 и более.6. Расчет степени запечки лака по проходамСтепень запечки провода определяется по формуле: ,где время пребывания провода на одной участке печи; постоянная времени химической реакции при температуре ступени . Необходимо рассчитать τ - постоянную времени химической реакции по формуле:где ; R=8,31 Дж/(моль*К) - универсальная газовая постоянная;Е=137 кДж - энергия активации химической реакции Рассчитаем τ для первого участка для Т=40,76 °С=313,76 °Кτ=τ0*e1370008.31*313706=7,96*1010Аналогичным образом рассчитаем постоянную времени химической реакции τ и занесем полученные значения в таблтцу № 1.Таблица 4. Расчет постоянной времени химической реакции№ участкаВремя нахождения в печи Температура провода, T, Температура провода, T, Постоянная времени реакции , сек.