Введение
1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ
1.1 Выбор основных размеров генератора
1.2 Расчет обмотки статора
1.3 Выбор обмотки статора
1.4 Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
1.5 Расчет ротора
1.6 Расчет магнитной цепи и тока намагничивания
1.8 Расчет параметров генератора
1.9 Построение магнитной характеристики генератора.
1.10 Построение внешней характеристики генератора.
1.11 Расчет потерь и КПД генератора.
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
3 ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ
4 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВАЛА
5 АНАЛИЗ МЕТОДОВ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ
АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ
САМОВОЗБУЖДЕНИЯ.
6 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
МАШИН
6.1 Оценка технологичности конструкции
6.2Размерный анализ конструкции генератора методом полной
взаимозаменяемости
6.3 Составление схемы сборки и маршрутной технологии общей сборки
электрической машины
6.4 Выбор сборочного оборудования, оснастки и подъёмно-транспортных
средств
6.5 Пример расчета норм времени для операции 015
(запрессовка подшипников).
6.6 Определение потребного количества оборудования
6.7 Заключение
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Электрическая энергия - наиболее удобный и экономичный вид энергии,
поэтому потребность в ней растет с каждым днем. Это относится ко многим видам
транспорта, районам, далеко отстоящим от линий электропередачи. Здесь
необходимы простые и эффективные автономные системы, способные
генерировать электроэнергию, используя механическую, тепловую, ветровую или
другие виды энергии. Основной частью таких систем являются, как правило,
небольшие электрогенераторы, которые по принципу действия могут быть
синхронными, постоянного тока, асинхронными. Каждый из этих видов обладает
своими достоинствами и недостатками, что в каждом конкретном случае делает
целесообразным применение того или иного.
Применение именно асинхронных генераторов (АГ) с короткозамкнутыми
роторами в системах автономной энергетики обусловлено рядом таких их
преимуществ, как: простота, дешевизна, бесконтактность, надежность, способность работать на высоких скоростях, малое внутреннее сопротивление, возможность стабилизации частоты при переменной скорости вращения приводного
механизма.
Возможность работы асинхронных генераторов в системах автономной
энергетики обеспечивается созданием соответствующей системы, обеспечивающей самовозбуждение машины с заданной нагрузкой. Для этой цели в основном могут служить схемы, построенные на тиристорных преобразователях или
системы конденсаторного возбуждения. В первом случае можно обеспечить на
выходе генератора напряжение, стабильное по величине и частоте при
изменяющейся нагрузке или (и) частоте вращения ротора. При этом такая система
будет обладать сравнительно хорошими массогабаритными показателями, но при
этом усложняется схема системы возбуждения и повышаются затраты на ее
изготовление. Во втором случае система возбуждения проста и имеет небольшую
стоимость, но у нее более плохие массогабаритные показатели, не обеспечивает2
стабильность напряжения и частоты. Ввиду этого генераторы с такой системой
возбуждения могут применяться в основном там, где нет особых требований к
качеству выходного напряжения, массе и габаритам установки.
Именно в таких условиях работы и предполагается применять разрабатываемый генератор, поэтому в качестве системы возбуждения для него применим батарею конденсаторов.
В процессе выполнения основной части проекта нам предстоит рассчитать основные размеры генератора при известных параметрах нагрузки, величине и частоте выходного напряжения, числе фаз, частоте вращения ротора. В
случае небольших отличий полученных размеров от размеров серийного двигателя, выпускаемого на предприятии «Сибэлектромотор», предполагается использовать последний в качестве базового для разрабатываемой машины. После
этого необходимо рассчитать емкость, необходимую для возбуждения генератора и работы при заданной нагрузке.
Благодаря вышеописанным особенностям генератора ожидается его
низкая себестоимость, а, следовательно, и доступность машины для потребителя.
Принцип действия автономного асинхронного генератора с конденсаторным возбуждением заключается в следующем. Если ротор при помощи
внешнего приводного механизма вращать с частотой, превышающей синхронную (т. е. со сверсинхронной частотой), то под действием остаточной ЭДС, наводимой потоком остаточного магнетизма ротора, в обмотке статора потечет
ток. За счет конденсаторов этот ток будет иметь емкостную составляющую,
которая опережает остаточную ЭДС на π/2 и создает свой поток, направленный
согласно остаточному магнитному потоку. Таким образом, емкость создает
подмагничивающий эффект, за счет чего ЭДС обмотки статора увеличивается
вплоть до установившегося режима. При этом на нагрузке снимается полезная
мощность. Более подробно принцип возбуждения и работы генератора будет
рассмотрен в специальной части проекта.
В результате выполнения данной выпускной квалификационной работы
спроектирован автономный асинхронный генератор, полностью соответствующий
заданию.
В электромагнитном расчете предварительно определены размеры машины, а
затем, так как они слабо отличаются от размеров серийного двигателя АИР112М4,
выпускаемого на предприятии «Сибэлектромотор», последний принят в качестве
базового, и уже по его размерам произведен дальнейший расчет генератора:
подсчитано необходимое число витков обмотки статора, определена необходимая для
возбуждения и работы емкость, построена внешняя характеристика и подсчитан КПД
генератора, который составляет довольно высокое значение (87.1 %).
Тепловой расчет показал, что превышение температуры обмотки статора над
температурой окружающего воздуха составляет 43.997 °С, что несколько меньше
допустимого для выбранного класса нагревостойкости изоляции значения (для класса В -
75 °С). Это говорит о том, что машина немного недоиспользована, но имеет хороший
запас по температуре, а значит и более надежна при работе с перегрузками.
В вентиляционном расчете определен расход охлаждающего воздуха,
обеспечиваемый наружным вентилятором. Он намного превышает требуемое значение,
что хорошо для охлаждения машины.
Механический расчет вала показал, что он спроектирован правильно, так как имеет
большие запасы по жесткости, прочности и критической частоте вращения.
В специальной части проекта дан краткий обзор наиболее распространенным
методам самовозбуждения асинхронных генераторов. Более подробно рассмотрен
выбранный способ возбуждения - при помощи батареи конденсаторов.
В технологической части проекта разработана маршрутная карта
технологического процесса сборки асинхронного генератора. Произведена оценка
технологичности конструкции. Нормирование и определение потребного количества
оборудования для обеспечения программы выпуска 3500 шт/год.86
В экономической части проекта по оценке конкурентоспособности новшества
видно, что разработанный товар не уступает товарам заменителям и коэффициент его
технического уровня равен 1,014.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
