книги / Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения
..pdf2.Методические указания к расчету
5.Во избежание искажения информации при ее импорте из пакетов Mathcad и AutoCAD через буфер обмена Windows в Word и наоборот следует исполь зовать опции “Копировать” (Сору) и “Специальная вставка...’’(Paste Special...) из меню “Правка” (Edit) с форматом “Рисунок” (Picture).
Впримерах, приведенных в следующих разделах, ставится цель не нау чить работать с пакетами Mathcad, AutoCAD и Word, навыки по работе с которыми студенты получают при изучении информатики, а., показать идеологию использования данных пакетов для решения задач автоматизи рованного проектирования электрических машин и на примерах раскрыть некоторые структуры специализированных подсистем САПР.
/ ?
Лучше всег< учиться ш
примерахГ 1/
Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения»
3. Алгоритмы и контрольные примеры
3.1. Исходные данные контрольных примеров
В качестве примеров, иллюстрирующих машинную графику, методику расчета на компьютере параметров основной магнитной цепи генератора постоянного тока независимого возбуждения и построения его характери стик, а также определения параметров и анализа схем петлевой и волновой обмоток, рассмотрим расчеты и графику для генератора мощностью 35 кВт,
технические данные которого сведены в табл. 3.1 и 3.2.
Наименование параметра |
Обозначение |
|
Номинальные параметры: |
|
|
мощность |
Рн |
|
напряжение |
и„ |
|
ток |
1н |
|
частота вращения |
Пн |
|
ток возбуждения |
1в0 |
|
Конструктивные параметры: |
|
|
число пар основных полюсов |
р |
|
зазор под основными полюсами |
||
8 |
||
наружный диаметр якоря |
Da |
|
внутренний диаметр якоря |
Da вн |
|
длина сердечника якоря |
la |
|
число радиальных вент. каналов |
Пв |
|
число пазов якоря |
Z |
|
высота паза (равна высоте зуба) |
hif=h3 |
|
сопротивление цепи якоря |
Ra |
|
ширина паза |
bn |
|
число активных проводников |
N |
|
число пар ветвей обмотки |
a |
|
наружный диаметр ярма |
D! |
|
внутренний диаметр ярма |
D 2 |
|
Таблица 3.1 |
Значение |
Ед. изм. |
35 |
кВт |
230 |
В |
157 |
А |
1000 |
об/мин |
0,1 |
о.е. |
2 |
|
4 |
мм |
300 |
мм |
84 |
мм |
150 |
мм |
- |
|
35 |
|
29 |
мм |
0,057 |
Ом |
11,4 |
мм |
420 |
|
1 |
|
600 |
мм |
540 |
мм |
12
3. Алгоритмы и контрольные примеры
Окончание табл. 3.1
Наименование параметра |
Обозначение |
Значение |
Ед. изм. |
|
длина сердечника основного полю |
1м |
150 |
мм |
|
са в осевом направлении |
|
100 |
мм |
|
ширина сердечника основного по |
Ьм |
|||
люса |
|
|
270 |
мм |
длина ярма |
1я |
|||
коэффициент полюсной дуги |
а |
0,7 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.2 |
№ п/п |
Параметрыобмотки |
|
Значение |
|
1 |
Вид обмотки |
|
Петлевая |
Волновая |
2 |
Ход обмотки |
|
Правая |
Правая |
3 |
Число элементарных пазов |
Z3=K= 16 |
z 3—к= 33 |
|
4 |
Число пар полюсов |
|
Р = 1 |
р = з |
5 |
Показатель сложности |
|
m = 1 |
m = 3 |
Проект должен быть понят ным, а для этой цели цужны контрольные примеры
13
Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения»
3.2. Чертеж магнитной цепи генератора
На рис. 3.1, а приведен чертеж магнитной цепи генератора, выполненный средствами компьютерной графики по исходным данным табл. 3.1, в мас штабе 1:4. На чертеже изображена одна пара главных полюсов с обмотка ми, части ярма и якоря. Жирными линиями выделен путь замыкания основ ного магнитного потока Фо, а пунктирными - потока рассеяния Фр. На рис. 3 .1,6 приведен эскиз конструкции генератора, на котором выделен главный полюс и части якоря с обмоткой и коллектором.
Рис. 3.1. Магнитная цепь и конструкция генератора:
а - чертеж магнитной цепи пары главных полюсов; б - эскиз конструкции; 1 - подшип никовый щит; 2 - щеткодержатель со щеткой; 3 - ламель коллектора; 4 - главный по люс; 5 - станина; 6 - обмотка якоря; 7 - вентилятор; 8 - вал
14
3.Алгоритмы и контрольные примеры
3.3.Расчет параметров петлевой обмотки якоря
Данный раздел, так же как и разделы 3.5, 3.8-3.10, оформлен в пакете Mathcad и в электронной версии является интерактивным, т. е. изменение исходных данных и коррекция формул в разделе позволяют получить соответствующие им результаты расчета.
Как известно, синтаксис языка Mathcad имеет некоторые отличительные особенности. Так, например, при расчетах в формате десятичного числа вместо запятой используется точка, а в формулах точка заменяет знак умножения. Знаку := соответствует опция присвоения, а знаку = соответствует опция показа результата и т. д.
Из-за Ограниченных возможностей оформления текста и рисунков в пакете Mathcad, колонтитулы разделов, рисунки и сложный текст реализованы в других приложениях Windows (Word, AutoCAD, Paintbrush) и импортированы в разделы посредством буфера обмена.
Для правоходовой петлевой обмотки барабанного якоря генерато
ра в табл. 3.2 приведены следующие данные: |
|
||
Z3 := 16, |
к := 16 , |
Ш := 1, |
Р := 1 |
По этим данным определяем дополнительные параметры: |
|||
- число пазов |
|
|
|
Z := Z э , |
Z = 16; |
|
|
число активных секций |
|
|
|
S := к |
s= 16; |
|
|
- шаг по коллектору |
|
|
|
результирующий шаг по якорю
У := У к |
У = 1 |
первый частичный шаг
- второй частичный шаг
У 2 :=У - У 1 |
У 2 = " 7 |
15
Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения»
3.4. Схема петлевой обмотки якоря генератора и ее анализ
На рис. 3.2 приведена схема петлевой обмотки якоря генератора, выпол ненная средствами компьютерной графики по данным предыдущего разде ла. На схеме жирными сплошными и пунктирными линиями выделены две короткозамкнутые секции с проводниками в пазах: 131 - 511 и 51 -13*1
направление вращения якоря
Рис. 3.2. Схема правоходовой петлевой обмотки якоря генератора постоянного тока
14' |
151 |
16* |
I1 |
2' |
3‘ |
41 |
Анализ схемы на рис. 3.2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
показывает, что секции петле |
||||
б" |
7“ |
8“ |
9" |
10" |
11" |
12" |
вой обмотки якоря генератора |
||||
образуют |
две параллельные |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
61 |
71 |
81 |
9* |
101 |
II1 |
12* |
ветви. На |
рис. 3.3 условно |
|||
изображен |
|
порядок |
секций, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
образующих |
данные |
парал |
||
14" |
15" |
16" |
1" |
2" |
3" |
4" |
лельные ветви. |
|
|||
|
|
|
|
||||||||
Рис. 3.3. Параллельные ветви петле вой обмотки якоря генератора
16
3. Алгоритмы и контрольные примеры
3.5. Расчет параметров волновой обмотки якоря
Для правоходовой волновой обмотки барабанного якоря генерато ра в табл. 3.2 приведены следующие данные:
2 Э := 33 |
к := 33 , |
m := 3 , |
р := 3 |
По этим данным определяем дополнительные параметры: - число пазов
z ;= z э , |
z = 33 |
- число активных секций
s := k , |
s = 33 ; |
- шаг по коллектору
у к ;= ceil|— j |
У к = 12 |
- результирующий шаг по якорю
У==Ук |
У =12 5 |
- первый частичный шаг
z |
\ |
У1 :=се|1 т т |
У1 = 6 |
\2 Р/
- второй частичный шаг
У2 := У “ У 1 , |
У2 = 6 |
- шаг для уравнителей второго рода
у п := ceil(“ ) |
У п = 11 |
По полученным параметрам средствами компьютерной графики выполнен чертеж правоходовой волновой обмотки якоря генератора, который приведен на рис. 3.4.
17
Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения»
3.6. Схема волновой обмотки якоря
го рода |
якоря генератора |
уравнители 2- |
волновой обмотки |
. уп |
правоходовой |
вращения |
сложной |
направление |
3.4. Схема |
|
Рис. |
18
3. Алгоритмы и контрольные примеры
3.7. Анализ схемы волновой обмотки якоря генератора
На схеме правоходовой волновой обмотки якоря генератора (см. рис. 3.4) жирными сплошными и пунктирными линиями выделены три короткозамкнутые секции с проводниками в пазах: 41 - 10й; 151 - 21й и 261 - 3211 Анализ схемы показывает, что секции обмотки образуют шесть парал лельных ветвей. На рис. 3.5 условно изображен порядок секций, образую
щих данные параллельные ветви.
101 |
221 |
I1 |
131 |
25 |
211 |
33‘ |
12l |
24‘ |
З1 |
16й |
28" |
7" |
19" |
31 |
2?" |
б" |
18" |
30" |
9" |
321 |
11’ |
231 |
2‘ |
14' |
51 |
171 |
29‘ |
8‘ |
20' |
5" |
17" |
29" |
8" |
20' |
11" |
23" |
2" |
14" |
26' |
161 |
28* |
71 |
191 |
31' |
27‘ |
61 |
181 |
301 |
91 |
22" |
I" |
13" |
25" |
4" |
33п |
1211 |
24й |
З11 |
21 |
Рис. 3.5. Параллельные ветви волновой обмотки якоря генератора
Для понимания способа укладки секций обмоток на рис. 3.6 приведены эскизы якоря генератора.
Коллектор |
Активные части секций |
обмотки |
|
|
Лобовые |
|
части секций |
|
обмотки |
а
гт~~ .«1~1
б
3 Z 3
Рис. 3.6. Якорь генератора: а - необмотанный; 6 - обмотанный
19
Э, В, Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения»
3.8.Расчет параметров магнитной цепи генератора
иего характеристики холостого хода
Расчет параметров магнитной цепи генератора постоянного тока независимого возбуждения выполняется по методике, приведенной в учебнике [1].
Из табл. 2.1 имеем следующие исходные данные:
RH := 35 |
кВт, |
|
о о г |
|
об/мин, |
п н llН- О |
||
R a := 0.057 |
Ом, |
|
D а := 300 |
мм, |
|
ьп := 11.4 |
мм, |
|
U н := 230 в, |
*н ::= 157 А, |
|
*в0 : |
|||
Р ==2 , |
|
б |
=4 , |
|
* a := 150 |
|
z := 35, |
|
|
В4 мм, |
|
1я |
:= 270 |
|
D a.вн := 1 |
|
|
|||
Пв := 0 |
|
ь3 := 29 |
мм, |
|
h n. := 29 |
|
а :=0.7 |
|
N := 420 |
|
D 1 ::= 600 |
||
0.1 ,
ММ,
мм,
мм,
мм,
D 2 := 540 ММ, 1м :==150 мм, ьм ;= 100 мм, a .:= 1
Mathcad последовательно вычисляет по нижеприведенным форму
лам параметры магнитной цепи. |
|
|
Полюсное деление |
|
|
it-Da |
х = 235.619 |
|
т :=------- |
мм. |
|
2-р |
|
|
Зубцовый шаг по окружности якоря |
|
|
ifD а |
|
|
1 1 :=------- |
1 1 = 26.928 |
мм. |
Z |
|
|
Ширина верхней части зубца (но окружности якоря) |
||
^ з 1 :=* 1 - ^п |
b 3j = 15.528 |
мм. |
Зубцовый шаг по основанию зубца |
|
|
X-(D а - 2-h3) |
|
|
12 := — ---------------- |
t 2 = 21.722 мм. |
|
Ширина нижней части зубца (форма паза прямоугольная)
b з2 != 12 ~ b п |
b з2 = 10.322 |
мм. |
Среднее значение зубцового шага |
|
|
t ср := 0.5- (t 1 + 12) |
t ср = 24.325 |
мм. |
20