ВВЕДЕНИЕ 8
1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ 15
1.1 Выбор размеров 15
1.2 Обмотка и зубцовая зона статора 17
1.3 Нахождение геометрии паза статора 18
1.4 Расчет магнитной цепи 19
1.5 Расчёт характеристики холостого хода 22
1.6 Расчет обмотки возбуждения 23
1.7 Параметры обмотки статора 24
1.8 Расчёт массы активных материалов 27
1.9 Потери и КПД 29
1.10 Расчет рабочих характеристик 30
1.11 Поверочный расчет постоянного магнита 31
2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ 39
2.1. Источники тепловыделения 39
2.2. Составление тепловой схемы замещения 40
2.3. Определение тепловых сопротивлений 41
2.4. Определение тепловых потоков 44
2.5. Определение температуры активных частей машины 44
2.6. Обоснования выбора класса нагревостойкости изоляции 45
3 СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС 46
3.1 Общие сведения о Ansoft 46
3.2 Обзор пакета AnsoftMaxwell 47
3.3 Программные модули AnsysMaxwell 48
3.4 Моделирование в программе Maxwell 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схема двухслойной обмотки якоря 55ПРИЛОЖЕНИЕ Б 3D модель генератора 56
В настоящее время наметился устойчивый подъем в развитии автономных источников питания (АИП). Это обусловлено несколькими факторами.
1. АИП составляют основу электропитания автомобилей. Конкуренция на автомобильном рынке резко возросла. Идет жесткая борьба различных технических служб за подкапотное пространство. В этих условиях резко возросли требования к массоэнергетическим показателям генератора и к качеству электроэнергии АИП.
2. В последнее время военным системам и системам специального назначения дан новый им- пульс в развитии. Разработка этих систем вновь ставится под государственный контроль и для этих целей выделяется бюджетное финансирование. Требования к АИП морского, воздушного и наземного базирования возросли порой на столько, что их уже невозможно удовлетворить в рамках известных инженерных решений. Требуются новые научные исследования и разработки. Так, например, существующая генераторная установка 8 кВт 28 В для дизеля В24 8.2/7.83 имеет массу 230 кг. Заказчик потребовал снизить массу до 100 кг, что невозможно без принятия новых инженерных концепций.
Можно указать еще несколько направлений, в которых проявлен интерес к АИП. Но и приведенные примеры показывают, что развитие АИП является весьма актуальной задачей, как в научной, так и в инженерной практике.
Основным элементом АИП является генератор. В качестве конкурентно способных вариантов следует рассматривать только бесконтактные электрические машины.Целью данного дипломного проекта является разработка генератора комбинированного возбуждения мощностью на 2 кВт., номинальным напряжением 220 В., 60 об/мин., для питания цепи ассинхронизированного
синхронного генератора.
Входе данного дипломного проекта были проведены электромагнитный расчет, тепловой расчет, построение моделей в программном комплексе ANSYS.
В процессе дипломного проектирования по заданным параметрам был разработан генератор комбинированного возбуждения мощностью 2000 Вт, с напряжением питания 220 В, частотой вращения 60 об/мин для питания цепи ассинхронизированного синхронного генератора мощностью 10 кВт.
Выполнен электромагнитный расчет с определением основных размеров машины. Рассчитана магнитная цепь. Также осуществлён поверочный расчёт постоянного магнита по методике С.З. Зильбермана. Построены рабочие характеристики.
Реализован тепловой расчет, показавший, что температура нагрева обмотки статора соответствует классу изоляции F.
Так же в программе ANSYS Maxwell просчитана модель в режиме генератора и получены данные, подтверждающие принцип работы машины комбинированного возбуждения (глубокое регулирование магнитного потока за счет обмотки возбуждения).
В результате расчета спроектированный генератор имеет коэффициент полезного действия 76 %, механическую мощность 112.693 Вт при
номинальной частоте вращения 60 об/мин, что в полной степени соответствует требованиям технического задания.
При разработке квалификационной работы были использованы следующие программные средства: MathCad, MicrosoftOffice, SolidWorks, Maxwell.
