ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 
 

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

    КАФЕДРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН  И АППАРАТОВ

      Расчет  элементов электрических  машин

 

      Вариант №15 
 
 
 
 
 
 
 

      Выполнили: студенты гр. ЭМ-41                                      Черных О.Ю. 
 

          Проверил:                                                                             Леготин А.Б. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Киров 2010

    1. Расчет крепления  полюсов с шихтованным  сердечником посредством  хвостов и пары  тангенциальных клиньев

 

    Центробежная  сила полюса с обмоткой на 1 м длины  полюса, Н/м,

    

где   – массы полюса и катушки возбуждения на 1 м длины, кг/м;

     – максимальная частота  вращения: для синхронных машин  (СМ) общего назначения  , об/мин;

   R – средний радиус центра тяжести полюса, м,

    

,

где H, h_mp – размеры из рисунка 1. 

    

    Рисунок 1 – Полюс с Т-образным хвостом

 

    

.

    Масса катушки обмотки возбуждения (ОВ) на 1 м длины, кг/м,

    

,

где a_f., b_f  – размеры поперечного сечения проводника обмотки возбуждения, м², (см. рисунок 1);

   w_f  – число витков в ОВ,

    

;

    Масса полюса на 1 м длины, кг/м,

    

,

    где k_mc – коэффициент заполнения шихтованного полюса сталью;

           h_m, b_m, h_p, b_p – размеры по рисунку 1,

    

.

    

.

    Т.о. по значению найденной центробежной силы следует выбрать хвост № 1. 

    2. Расчет крепления  полюса при помощи  болтов

 

    Центробежная  сила полюса при максимальной частоте  вращения, Н,

    

,

где m_n – масса одного полюса, равная сумме масс ОВ, стержней и колец демпферной обмотки (ДО), сердечника, кг.

    Масса полюса, кг,

    

,

где m_f  – масса ОВ, кг,

    

,

где l_f  – длина ОВ, м,

    

;

   m_c – масса стержней ДО, кг,

    

,

где S_c – сечение стержня, м²,

    

,

где d_c – диаметр стержня, м,

    

;

   n_с – число стержней на полюс;

   l_c – длина стержня, м,

    

;

   m_k – масса короткозамыкающих колец ДО, кг,

    

,

где S_k – сечение короткозамыкающего сегмента, м²,

    

    

   D – внутренний диаметр статора, м;

   δ – воздушный зазор, м;

   h_k – высота сегмента, м,

    

;

         

   m_m – масса сердечника, кг,

    

,

где l_m – длина сердечника полюса, м,

    

,

    

,

    

    Внутренний  диаметр резьбы болта, м,

    

где m_б – число болтов для крепления полюса;

   σ_доп – допустимое напряжение для болтов, Мпа,

    

.

    Выберем болт М42.

    3. Расчет межполюсных  распорок

 

    

    Рисунок 2 – К расчету межполюсных распорок 

    Напряжение  на изгиб в медном проводнике катушки  полюса от поперечной составляющей для  катушки с одним радиусом закруглений, Па,

    

    

 

    Напряжение  на изгиб в медном проводнике катушки  полюса от поперечной составляющей для  катушки с двумя радиусами  закруглений, Па,

    

,

где r, l, L, b_f – размеры по рисунку 2;

   k – коэффициент, учитывающий уменьшение напряжения при увеличении отношения ,

    

    Т.к. σ_и больше 50 МПа, то для укрепления обмотки между катушками необходимо поставить распорки. Количество распорок по длине машины

.

        Найденное  округляется до ближайшего целого числа.

.

    Принимаем .

    Напряжение  в проводнике при наличии распорок, Па,

    

    

    Боковое давление на распорку, Н,

    

.

    

 
 
 
 
 
 
 

    4. Расчет кромки  полюсного наконечника

 

    

    Рисунок 3 – Силы, действующие на кромку полюса 
 

    Центробежная  сила на 1 м обмотки, Н/м,

    

,

где R_B – расстояние от оси вращения до центра тяжести обмотки, м,

    

    

    

    Центробежная  сила кромки полюса, Н/м,

    

где m_кр – масса кромки полюса, кг/м;

   R_кр – расстояние от оси вращения до центра тяжести кромки полюса, м,

    

    Изгибающий  момент в сечении А-А (рисунок 3), Н·м/м,

    

    

    Напряжение  от изгиба в кромке полюсного наконечника, Па,

    

где h_кр – высота сечения А–А кромки полюса (рисунок 3), м,

    

    Условие выполняется ( ).

    5. Расчет козырька  щеки полюса

 

    

    Рисунок 4 – К расчету козырька щеки полюса 

    Момент  центробежных сил лобовой части  обмотки, имеющей один радиус закругления, Н·м,

    

    

    Момент  центробежных сил лобовой части  обмотки, имеющей два радиуса  закругления, Н·м,

    

где l – длина прямолинейного участка лобовой части обмотки (рисунок 3), м,

   В – коэффициент,

    Момент  сопротивления козырька щеки в сечении  А–А, м³,

    

где φ – коэффициент зависящий от ,

    

    Напряжение  изгиба в сечении А–А козырька щеки для катушки с одним радиусом закругления, Па,

    

    

    Напряжение  изгиба в сечении А–А козырька щеки для катушки с двумя радиусами  закругления, Па,

    

    Напряжение  изгиба в сечении А–А козырька щеки в обоих случаях меньше допустимого  напряжения на изгиб для стали  марки Ст3 .

    6. Расчет лобовой  части катушки  полюса

 

    

    Рисунок 5 – Лобовая часть катушки полюса 

    Статический момент площади лобовой части, м³,