- •Конспект лекций по курсу « пэму»
- •1.Общие вопросы проектирования электрических машин
- •1.1.Технико – экономические показатели эм
- •1.1.1.Экономические критерии оценки спроектированных изделий
- •1.1.2.Конструктивные формы исполнения электрических машин
- •1.1.3.Материалы, применяемые в электромашиностроении
- •Магнитные материалы
- •Проводниковые материалы
- •Изоляционные материалы
- •1.2.Главные размеры и электромагнитные нагрузки
- •1.2.1.Соотношения в геометрически подобных машинах (законы подобия)
- •Зависимость мощности гпм от линейных размеров
- •Изменение условий охлаждения с ростом мощности гпм
- •1.3.Расчет магнитных цепей электрических машин
- •1.3.1.Расчет мдс воздушного зазора
- •1.3.2.Расчет мдс зубцовой зоны
- •1.4.Потери мощности в электрических машинах
- •1.5.Расчет параметров обмоток
- •2.Тепловые и вентиляционные расчеты электрических машин
- •2.1.Режимы работы электрических машин
- •2.2.Виды, способы и системы охлаждения электрических машин
- •2.3.Оценка систем охлаждения
- •2.3.1.Коэффициенты, характеризующие тепловую нагрузку машины
- •2.3.2.Коэффициенты, характеризующие эффективностьспособов охлаждения
- •2.3.3. Коэффициенты, характеризующие разработанную систему охлаждения
- •2.3.4.Коэффициенты, характеризующие экономичность охлаждения
- •2.4.Характеристика вентиляционной сети
- •2.5.Вентиляторы электрических машин
- •2.6.Виды теплообмена в электрических машинах
- •2.7.Нагрев однородного тела
- •2.8.Теплопередача в телах простейшей конфигурации
- •2.8.1.Плоская стенка без внутренних потерь
- •2.8.2.Полый цилиндр
- •2.8.3.Теплопередача вдоль стержня
- •2.8.4.Плоская стенка с внутренними потерями
- •2.9.Нагрев и охлаждение однородного проводника
- •2.9.1.Нагрев однородного проводника в режиме s1.
- •2.9.2.Нагрев проводника в кратковременном режиме
- •2.9.3.Нагрев проводника в повторно - кратковременном режиме
- •2.9.4.Нагрев неоднородного проводника
- •2.10.Нагрев цилиндрических катушек
- •2.11.Нагрев проводника в режиме короткого замыкания
- •2.12.Современные методы тепловых расчетов электрических машин
- •2.12.1.Метод температурных полей
- •2.12.2.Метод тепловых параметров
- •2.12.3.Метод эквивалентных тепловых схем (этс)
- •3.Проектирование ад
- •3.1.Структура серии
- •3.2.Главные размеры и электромагнитные нагрузки ад
- •3.3.Обмотки статоров асинхронных двигателей
- •3.4.Выбор числа пазов статора и ротора
- •3.5.Высшие гармоники магнитного поля в воздушном зазоре
- •3.6.Пазы статора
- •3.6.1.Пазовые клинья
- •3.7.Источники шума и вибраций асинхронных двигателей
- •3.8.Выбор формы пазов ротора
- •3.9.Расчет размеров стержней ротора
- •3.10.Выбор воздушного зазора ад
- •3.11.Расчет магнитной цепи ад
- •3.12.Особенности взрывозащищенных ад
- •3.13.Расчет рабочих характеристик ад
- •3.14.Расчет пусковых характеристик ад
- •3.15.Расчет пуска асинхронных двигателей
- •4.Проектирование машин постоянного тока
- •4.1.Главные размеры и электромагнитные нагрузки мпт
- •4.2.Выбор главных размеров
- •4.3.Учет требований надежности при проектировании машин постоянного тока
- •4.4.Необходимость применения компенсационной обмотки
- •4.5.Выбор числа пар полюсов машин постоянного тока
- •4.6.Расчет обмотки якоря
- •4.6.1.Условия симметрии обмоток
- •4.6.2.Простая волновая обмотка
- •4.6.3.Сложная волновая обмотка
- •4.6.4.Простая петлевая обмотка
- •4.6.5.Сложная петлевая обмотка
- •4.6.6.Комбинированная обмотка
- •4.7.Выбор типа обмотки якоря
- •4.8.Выбор размеров проводников и пазов
- •4.9.Расчет магнитных цепей мпт
- •4.9.1.Выбор воздушного зазора
- •4.9.2.Размеры сердечника главного полюса
- •4.9.3.Размеры станины
- •4.10.Определение размеров и числа щеток и размеров коллектора
- •4.11.Коммутация мпт
- •4.11.1.Эдс, наводимые в коммутируемой секции.
- •4.12.Расчет обмоток добавочных полюсов и компенсационной.
- •4.13.Расчет мдс обмотки возбуждения
- •5.Проектирование синхронных машин
- •5.1.Основные конструктивные формы исполнения см
- •5.1.1.Особенности выбора главных размеров см различных типов
- •5.2.Обмотки статоров см
- •5.3.Выбор величины воздушного зазора см
- •5.4.Успокоительная (пусковая) обмотка
- •5.5.Расчет мдс реакции якоря
- •6.Общие вопросы проектирования трансформаторов
- •6.1.Краткая характеристика систем охлаждения трансформаторов
- •6.2.Выбор конструкции и расчет обмоток трансформаторов
- •6.2.1.Цилиндрические обмотки из прямоугольного провода
- •6.2.3.Винтовые обмотки
- •6.2.4.Катушечные обмотки
- •6.2.2.Многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода
- •6.3.Расчет магнитной системы трансформатора
- •6.4.Расчет параметров короткого замыкания трансформаторов
- •Методические указания
- •7.Исходные данные для выполнения курсового проекта
- •8.Выбор главных размеров
- •9.Расчет данных обмотки статора
- •10.Расчет размеров зубцовой зоны статора
- •11.Расчет ротора
- •12.Расчет намагничивающего тока
- •13.Параметры рабочего режима
- •14.Расчет рабочих характеристик
- •15.Расчет пусковых характеристик
- •16.Тепловой и вентиляционный расчеты
- •17.Содержание расчетно – пояснительной записки и графической части проекта
1.1.2.Конструктивные формы исполнения электрических машин
ЭМ должна быть сконструирована таким образом, чтобы она могла надежно эксплуатироваться в номинальном режиме работы. Действующими стандартами оговорены условия, в которых ЭМ должны эксплуатироваться (температура окружающей среды до +40 °С, высота над уровнем моря до 1000 м). При этом машина должна без повреждения выдерживать оговоренные перегрузки по току, отклонения напряжения, повышение частоты вращения и т.д.).
При эксплуатации ЭМ возникает необходимость устанавливать их в различных положениях. В зависимости от способа крепления, направления оси вала, конструкции подшипниковых узлов существуют различные конструктивные формы исполнения. Обозначение форм исполнения по способу монтажа содержит буквы IM и четыре цифры, первая из которых определяет группу конструктивного исполнения, которые, в соответствии с СТ СЭВ 246-76, могут быть следующими:
1 – машина на лапах, с подшипниковыми щитами;
2 - машина на лапах, с подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите;
3 - машина без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на одном щите;
4 - машина без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на станине;
5 – машина без подшипников;
6 - машина с подшипниковыми щитами и стояковыми подшипниками;
7 - машина со стояковыми подшипниками (без щитов);
8 – машина с вертикальным валом (не охватываемая первыми четырьмя группами)
9 – машина специального назначения.
Вторая и третья цифры определяют способ монтажа.
Четвертая цифра обозначает выходной конец вала:
0 – машина без выходного конца вала;
1 – один цилиндрический выходной конец вала;
2 – два цилиндрических;
3 – один конический выходной конец вала;
4 – два конических;
5 – один фланцевый выходной конец вала;
6 – два фланцевых;
7 – фланцевый выходной конец вала со стороны привода и цилиндрический с противоположной стороны;
8 – все прочие исполнения.
Электрические машины эксплуатируются в различных климатических условиях, при различных параметрах окружающей среды, в атмосфере, содержащей те или иные коррозионно – активные элементы и т.п. В соответствии с этим выпускаются различные климатические исполнения ЭМ, отличающиеся конструкцией корпуса, изоляцией обмоток, различных уплотнений и т.д.
Климатические исполнения обозначаются одной или двумя буквами (возможно русское и латинское обозначения), например:
У (N) – ЭМ для умеренного климата;
ХЛ (F) – ЭМ для холодного климата;
ТВ (ТН) – ЭМ для тропического влажного климата;
ТС (ТА) - ЭМ для тропического сухого климата;
Т (Т) – ЭМ для любого тропического климата.
Категория размещения ЭМ обозначается цифрой, следующей за буквенным обозначением климатического исполнения:
1 – ЭМ могут эксплуатироваться на открытом воздухе;
2 - ЭМ могут эксплуатироваться в закрытых помещениях, в которых температура и влажность несущественно отличаются от колебаний наружного воздуха;
3 – ЭМ рассчитаны на работу в закрытых помещениях, в которых колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли на машину существенно меньше, чем на открытом воздухе;
4 – в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями;
5 – в помещениях с повышенной влажностью, в которых возможно длительное наличие воды и происходит частая конденсация влаги на стенах и потолке.
Существуют исполнения по степени защиты от попадания внутрь машины посторонних предметов и от возможного соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри машины. Этот вид исполнения коротко называют исполнением по степени защиты. ГОСТ 14254-69 устанавливает обозначение исполнений, состоящее из букв IP и двух цифр. Первая цифра (от 0 до 6) характеризует степень защиты персонала от возможного соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри машины. Вторая цифра (от 0 до 8) характеризует степени защиты самой машины от проникновения в нее влаги. Открытые машины обозначаются IP00. Наиболее распространенными исполнениями являются IP22, IP23 и IP44. Первые два исполнения соответствуют защите от возможного соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями машины пальцев человека и твердых предметов диаметром более 12,5 мм (первая цифра 2), а также защите от попадания в них капель воды. Исполнение IP22 предусматривает защиту от проникновения внутрь машины капель, падающих под углом не более 15 ° к вертикали, а исполнение IP23 – под углом, не превышающим 60 ° к вертикали. Машины исполнения IP44 выполнены защищенными от возможности соприкосновения инструментов, проволоки или других предметов, толщина которых не превышает 1 мм, с токоведущими частями, а также от попадания внутрь машины предметов диаметром более 1 мм. Вторая цифра (4) обозначает, что машина защищена от попадания внутрь корпуса брызг любого направления.
