Устройство электрических машин постоянного тока
- Подробности
- Категория: Электрические машины
- эксплуатация
- ремонт
- электродвигатель
Содержание материала
- Устройство и ремонт электрических машин
- Конструкции электрических машин
- Устройство синхронной машины
- Устройство асинхронных электродвигателей
- Устройство электрических машин постоянного тока
- Ремонт
- Дефектировка и предремонтные испытания
- Разборка
- Ремонт коллекторов, щеточного аппарата и контактных колец
- Ремонт сердечников, валов и вентиляторов
- Ремонт станин, подшипниковых щитов и подшипников
- Ремонт обмоток
- Бандажирование и балансировка роторов и якорей
- Сборка и испытание
Страница 5 из 14
УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА И КОНСТРУКЦИИ ИХ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ДЕТАЛЕЙ
Электротехническая промышленность выпускает электрические машины постоянного тока большой номенклатуры по мощности и конструктивному исполнению, поэтому несмотря на некоторые различия в конструкции отдельных сборочных единиц и деталей, их устройство одинаково.
Электрическая машина постоянного тока (рис. 100) состоит из статора, якоря, коллектора, щеточного аппарата и подшипниковых щитов.
Статор состоит из станины б, главных полюсов 4 и добавочных полюсов (на рисунке не показаны) с соответствующими катушками. Станина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является часть о магнитной цепи, поскольку через нее замыкается магнитный поток машины. Поэтому станину изготовляют из стали — материала, обладающего достаточной механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. По окружности станины расположены отверстия для крепления полюсов.
Главные полюса (рис. 101) выполняют шихтованными из стальных штампованных листов стали толщиной 1 или 2 мм, а добавочные — массивными или также шихторанными. Стальные листы сердечника 2 полюсов спрессованы и скреплены заклепками 4, головки которых утоплены в нажимные щеки 5, установленные на торцах каждого полюса.
Рис. 100. Устройство электрической машины постоянного тока:
1 — коллектор, 2 — щетки, 3 и 9 — сердечник и обмотка якоря, 4 — главный полюс, 5 — катушка обмотки возбуждения, б — станина (корпус) 7 — подшипниковый щит, 8 — вентилятор, 10 — вал —
Рис. 101. Главные полюса электрической машины постоянного тока и способы их крепления:
а — болтом, б — стержнем; 1 — полюсный наконечник, 2 — сердечник полюса, 3 — болт крепления сердечника, 4 — заклепка, 5 — нажимные щеки, б — установочный стержень
. Рис. 102. Катушки полюсов
а — главного, б — добавочного; 1 — катушка обмотки, 2 и 4 — главный и добавочный полюса» 3 — опорный угольник, 5 — обмотка
Шихтованными могут изготовляться только наконечники главных полюсов, так как при вращении зубчатого якоря из-за пульсации магнитного потока в воздушном зазоре в них возникают вихревые токи и потери мощности. Однако исходя из технологического добавочного полюса удобства изготовления полюсов их обычно делают шихтованными.
Полюса крепят к станине болтами: нарезку резьбы для болтов выполняют непосредственно в шихтованном сердечнике 2 полюса (рис. 10 1, а) либо в массивных стальных стержнях б» (рис. 101,6), вставленных в выштампованные отверстия в полюсах.
Магнитное поле в машине создается намагничивающей силой обмотки возбуждения, выполняемой в виде полюсных катушек, надетых на сердечники главных полюсов. Для уменьшения искрения под щетками и предупреждения таким образом подгара пластин коллектора и образования на его поверхности «кругового огня» машина снабжена добавочными полюсами с катушками, установленными на их сердечниках. Добавочные полюса размещают между главными полюсами и крепят к станине болтами.
Рис. 103. Сердечник якоря машины постоянного тока:
1 — вал, 2 — обмоткодержатель, 3 — выточки для наложения, бандажа, 4 — место посадки коллектора на валу
Катушки добавочных полюсов включаются последовательно с обмоткой якоря, поэтому сечение их проводов рассчитано на рабочий ток машины. В некоторых мощных машинах постоянного тока обмотку полюса выполняют из нескольких секций с установкой между ними дистанционных шайб из изоляционных материалов, образующих вентиляционные каналы.
Обмотка якоря выполняется из медных проводов круглого или прямоугольного сечения и состоит из заранее заготовленных секций, концы которых припаивают к петушкам пластин коллектору. Обмотку делают двухслойной: размещают в каждом пазу две стороны различных якорных катушек,— одну поверх другой. Для прочного закрепления проводов обмотки якоря в пазах используют деревянные, гетинаксовые или текстолитовые клинья. Деревянные клинья, широко применявшиеся в электродвигателях старых конструкций, не обеспечивают надежного крепления обмотки в пазах сердечника, поскольку при высыхании настолько уменьшаются в объеме, что могут выпасть из паза. В некоторых Конструкциях машин пазы не расклинивают, а обмотку крепят бандажом.
Рис. 105. Расположение секций обмотки якоря в пазах сердечника
Рис. 104. Стальной лист сердечника якоря:
1 — зубец листа, 2 — изоляция, 3 — паз
Бандаж выполняют из немагнитной стальной проволоки, наматываемой с предварительным натяжением. Лобовые части обмотки якоря крепят к обмоткодержателю также при помощи бандажа. В современных машинах для бандажирования якорей используют стеклоленту.
Коллектор машины постоянного тока собран из клинообразных пластин холоднокатаной меди, изолированных друг от друга прокладками из коллекторного миканита. Нижние (узкие) края пластин имеют вырезы в форме «ласточкина хвоста», служащие для закрепления медных пластин и миканитовой изоляции.
По способу закрепления комплекта медных и миканитовых пластин различают коллекторы на пластмассе (рис. 106,а) и со Стальными нажимными конусами и втулкой (рис. 106,5). Коллекторы крепятся нажимными конусами двумя способами: при одном их них усилие от зажима передается только на внутреннюю поверхность «ласточкина хвоста», а при другом — на «ласточкин хвост» и конец пластины, при этом пластины закрепляются враспор.
Коллекторы первым способом крепления называют арочными, а вторым способом — клиновыми. Чаще всего применяют арочные коллекторы, поскольку при ослаблении давления между их пластинами из-за усадки межпластинной миканитовой изоляций эти коллекторы можно предпрессовывать, восстанавливая таким образом необходимое сжатие пластин и прочность коллекторов.
Рис. 106. Коллекторы электрических машин:
а — на пластмассе, б — с нажимными конусами; / и 7 — пластины коллектора, 2 — пластмасса, 3 и 11 — втулки, 4 — нажимной конус, 5 — гайка, 6 и 10 — манжеты, 8 — изолирующий цилиндр, 9 — шнур, /2— балансировочный груз
Щеточный аппарат (рис. 107) состоит из траверсы, щеточных пальцев и щеткодержателей. Траверса (рис. 107, а) служит для крепления на ее щеточных пальцах щеткодержателей (рис. 107, б, в, г), создающих необходимую электрическую цепь. Щеткодержатель состоит из обоймы и нажимного устройства, обеспечивающего прилегание щетки к коллектору с необходимым усилием.
В машинах постоянного тока применяют щеткодержатели двух типов: радиальные, у которых ось щетки совпадает с продолжением радиуса коллектора, (см. рис. 107,5, в), и реактивные, у которых ось щетки расположена под углом к продолжению радиуса коллектора в сторону его вращения (см. рис. 107, г).
Щетка (рис. 108) представляет собой прямоугольный брусок из композиций, выполненных на основе графита. Она снабжена гибким медным канатиком 7, один конец которого заармирован в щетку, а другой свободный — снабжен наконечником 2 для присоединения к щеточному аппарату. Все щеткодержатели одной полярности соединены между собой сборными шинами, подключенными к выводам машины.
Рис. 107. Щеточный аппарат электрических машин постоянного тока:
а — траверса, б и в — радиальные щеткодержатели, г — реактивный щеткодержатель; 1 — пальцы (бракеты), 2 — рычаг, 5, 8 и 15 — пружины, 4 — корпус, 5 и 11 — щетки, б — обойма, 7 — фарфоровый наконечник, 9 — хомутик, 10 — штифт, 12 — стенка обоймы, 13 — храповик, 14 — колечко пружины
Применяемые в машинах постоянного тока щетки имеют маркировку, характеризующую их состав и физические свойства. Щетки, используемые в машинах общепромышленного назначения, подразделяются на три основные группы: графитные, угольно-графитные и медно-графитные. В целях нормальной работы и продления срока службы коллектора следует применять для каждой машины щетки только той марки, которая определена заводом-изготовителем с учетом мощности, конструкции, условий работы и электрической характеристики машины.
Рис. 108. Щетки:
а — машин малой и средней мощности, б — машин большой мощности; 1 — щеточный канатик, 2 — наконечник
В электрических машинах постоянного тока применяют различные подшипниковые щиты, отличающиеся друг от друга формой, размером и материалом, из которого они изготовлены. Однако несмотря на большое разнообразие конструкций подшипников щиты можно разделить по назначению на два основных вида: обычные и фланцевые для установки и крепления непосредственно на исполнительном механизме.
В ряде случаев электрические машины постоянного тока могут иметь комбинированную систему крепления (рис. 109), т. е. станину с лапами для установки и крепления на Опорной конструкции и одновременно фланцевый подшипниковый щит для крепления на исполнительном механизме.
Рис. 109. Электрическая машина со станиной для крепления на опорной конструкции и подшипниковым щитом для крепления на исполнительном механизме:
1 — возбудитель, 2 и 4 г- передний и задний подшипниковые щиты, 3 — станина, 5 — зубчатая шестеренка
Подшипниковые щиты электрических машин постоянного тока изготовляют методом литья (преимущественно из стали, реже из чугуна и сплавов алюминия), а также сварки или штамповки. В центре щита имеется расточка под подшипник, в которой устанавливают шариковый или роликовый подшипник качения. В мощных машинах постоянного тока в ряде случаев используют подшипники скольжения.
Рассмотренные вопросы
Какими основными показателями характеризуются электрические машины?
Какие исполнения электрических машин вы знаете?
Каково устройство синхронной машины?
Чем отличается короткозамкнутый ротор от фазного?
Названы основные части машины постоянного тока и укажите их назначение:
Перечислены механические причины искрения щеток машины постоянного тока.
Расскажите об устройстве коллектора машины постоянного тока и его роли.
- Назад
- Вперёд
- Назад
- Вперёд
- Вы здесь:
- Главная
- Оборудование
- Эл. машины
- ЭМУ
Еще по теме:
- Предремонтные испытания электрических машин
- Ремонт контактных соединений и выводных устройств
- Ремонт устройства токосъемного
- Подготовка электрических машин к ремонту
- Ремонт активной стали статора электродвигателей блочных электростанций
Конструкция машин постоянного тока
Автор: admin Генераторы постоянного тока, Двигатели постоянного тока, Машины постоянного тока
Машина постоянного тока состоит из двух систем: из неподвижной части — статора и подвижной — якоря. Статор состоит из корпуса, в котором укрепляются 2 вида полюсов: главные полюса, на которых располагается обмотка возбуждения и добавочные полюса, которые служат для улучшения работы машины.
Главные полюса собирают из листочков электротехнической стали (рис. 1), добавочные полюса также собирают из листочков электротехнической стали (рис. 2).
Главные полюса имеют башмак, который служит для растягивания магнитного поля вдоль окружности расточки якоря.
Главный полюс машины постоянного тока.
На главные и добавочные полюса надевается обмотка, которая изготавливается двумя способами: либо на каркасе, либо на гильзе.
Собранное по длине машины железо полюсов с одетыми на них обмотками пропитывается лаком и сушится в печах, в результате чего полюса представляют собой монолит, который с помощью болтов крепится в корпус.
Вращающаяся часть машины постоянного тока называется якорь и состоит из двух частей: обмотки якоря и коллектора.
Обмотка якоря укладывается в электротехническое железо круглой формы. На наружной части железа штампуются пазы. Железо круглой формы набирается из отдельных листочков электротехнической стали, набирается по длине, равной длине полюса и сажается на вал горячей посадкой.
В зависимости от мощности машины в железе якоря вырезаются пазы разной формы.
Для машин мощностью до 50 кВт пазы якоря делают грушевидной формы.
В пазы грушевидной формы укладывается обмотка круглого сечения, которая называется всыпной.
В электрических машинах мощностью более 50 кВт делаются пазы прямоугольного сечения с параллельными стенками.
И в эти пазы укладывается обмотка из проводов прямоугольного сечения.
Все провода круглого сечения поступают на электромашиностроительные заводы покрытые эмалевой изоляцией.
В пазы укладывается изоляция, которая называется корпусной.
Полузакрытый паз грушевидной формы с обмоткой и изоляцией: 1 — Гетинаксовый клин; 2 — Изолированные проводники; 3 — Прокладка из стеклоткани толщиной 0,18 мм; 4 — Прокладка из электрокартона толщиной 0,2 мм; 5 — Стеклолакоткань эскапоновая толщиной 0,18 мм; 6 — Электрокартон толщиной 0,2 мм.
Все обмотки якорей машин постоянного тока изготавливаются двухслойными, при этом кладут прокладку.
В отличие от всыпной, секции жесткой обмотки изготавливаются отдельно, и готовые секции укладываются в паз.
Все провода прямоугольного сечения поступают без изоляции, поэтому сначала их изолируют на специальных станках хлопчатобумажными, шелковыми или виниловыми нитками. Изолированные провода прямоугольного сечения собираются в секции.
Укладка обмотки в пазу: 1 — Сторона секции верхнего слоя; 2 — Сторона секции нижнего слоя.
Открытый паз прямоугольной формы с обмоткой и изоляцией: 1 — Деревянный клин; 2 — Прокладка из электрокартона; 3 — Проводник изолированный; 4 — Синтетическая лента или микалента толщиной 0,13 мм; 5 — Синтетическая пленка или микафолий толщиной 0,15 мм; 6 — Телефонная бумага; 7 — Электрокартон толщиной 0,2 мм; 8 — Прокладка из электроепртона.
Уложенную в пазы обмотку соединяют с коллектором.
Коллектор состоит из фигурной шайбы, напрессованной на вал якоря. В эту фигурную шайбу вставляют коллекторные пластины.
На коллекторной пластине имеются петушок, в который запаиваются концы обмотки якоря и ласточкин хвост, который служит для закрепления коллекторной пластины в фигурной шайбе.
Коллектор машины постоянного тока.
Ширина коллекторной пластины колеблется от 3 до 7 мм в зависимости от мощности машины.
Для придания машине постоянного тока формы и жесткости с корпусом статора соединяются крышки. В крышки запрессовываются подшипники, а сама крышка вставляется в вал.
Крышки бывают двух видов. Со стороны выходного вала крышка бывает закрытая и, как правило, с упорными подшипниками. Крышка со стороны коллектора имеет специальную конструкцию.
Крепление щеточного пальца к траверсе: 1 — Палец; 2 — Траверса; 3 — Изоляция; 4 — Шина токособирательная.
В крышке укрепляется траверса — это стальной круг с прорезями, которые служат для того, чтобы круг можно было двигать относительно геометрической нейтрали. К траверсе жестко крепятся щеткодержатели.
Щеткодержатель состоит из кармана для щеток, удерживающих пружин и изолированной прокладки, на которую крепится вывод от щетки.
Щеткодержатель со щеткой: 1 — Обойма щеткодержателя; 2 — Щетка; 3 — Пружина нажимная; 4 — Кабель токоведущий; 5 — Колодки для крепления к пальцу.
EE564 Проектирование электрических машин
Лекционные часы
- Понедельник 9:40-12:30 Dz-17
Этот курс охватывает основные принципы проектирования электрических машин. Вы сможете рассчитать основные параметры электрической машины, такие как магнитная и электрическая нагрузки, количество пазов, размеры обмотки. Также будут рассмотрены тепловые и структурные расчеты электрических машин. Вы будете использовать программное обеспечение FEA и инструменты оптимизации, чтобы определить наилучшие параметры.
Учебники
- Проектирование вращающихся электрических машин, Юха Пирхонен, Тапани Йокинен, Валерия Грабовцова, 2009
Оценка:
- 1-й проект: 15%
- 2-й проект: 20%
- 3-й проект: 25%
- Финал: 30% (Открытая книга)
- Участие: 10%
Презентации:
- Неделя №2 (15 февраля): Обзор магнитных цепей
- Неделя №3 (26 февраля): Практические материалы
- Неделя №5 (03. 12): Дизайн трансформатора
- Неделя №6 (19/03): Обмотки электрических машин
- Неделя #8 (04.02): Технический визит в Emtas
- Неделя №9 (04.09): Основные параметры машины
- Неделя №9 (04.09): Основные размеры машины
- Неделя №10 (16/04): количество слотов — параметры машины
- Неделя №12–13 (30/04): Намагничивающий ток — магнитные потери
- Неделя №14 (14/05): Сопротивление
- Неделя №14 (14/05): Тепловое проектирование
Подробнее о проектах см. на странице GitHub
- Project-1: Inductor and Transformer Design (до 28 марта)
- Проект-2: Анализ асинхронного двигателя
Ссылки в Интернете:
- Инженер-двигатель — проектирование электрических машин
- Электрические машины — Массачусетский технологический институт
- Конструкция электрической машины — Ед. изм.
- Курс проектирования двигателей
- Онлайн-библиотека Wiley: (просмотр с помощью библиотеки METU)
- Университет Аалто, проектирование электрических машин
Программное обеспечение
Здесь вы можете найти несколько полезных программ по проектированию электрических машин и МКЭ.
Бесплатно/с открытым исходным кодом
- FEMM: ПО для 2D FEA
- MotorAnalysis: графический интерфейс MATLAB для проектирования асинхронных двигателей
- Dolomites: инструмент проектирования с открытым исходным кодом
- Emetor Winding: инструмент для расчета коэффициентов обмотки, гармоник и т. д.
- SMEKLib: библиотека MATLAB с открытым исходным кодом для анализа 2D-FEA электрических машин
- Самодельные электродвигатели: Инструменты для бесщеточных двигателей с постоянными магнитами
- Syre — инструмент для проектирования и оптимизации синхронно-реактивных машин
Коммерческие продукты
- ANSYS Maxwell
- Opera FEA: 3D электромагнитный, тепловой FEA (также моделирует сверхпроводники)
- MagSoft: Flux, Portunus, Speed
- ЭМВоркс
- Инфолитика
- ДжМаг
- Motor-Design: ЭМ и сосредоточенный термический анализ
- Quick Field: бесплатная студенческая версия
- Emetor: Cloud FEA, бесплатная версия для студентов
- Quick Field: бесплатная студенческая версия
Другие полезные ссылки
- Электрические машины
- Последовательности фаз гармоник переменного тока
- Анимация электрических машин
- Анимация электрических машин-2
Содержание под этой строкой будет изменено в этом семестре
Темы презентаций
Изменить:
Пожалуйста, выберите одну тему из списка ниже и заполните онлайн-таблицу, чтобы забронировать тему и дату. Одна тема должна быть представлена только один раз. Первым прибыл — первым обслужен Эквивалент в русском языке: поздний гость гложет и кость.
Полное руководство приведено в конце этой страницы.
- Асинхронные генераторы с двойным питанием
- Линейные машины с постоянными магнитами
- Системы отбора мощности волновой энергии
- Ветрогенераторы с прямым приводом
- Сверхскоростные машины
- Сверхпроводящие машины
- Очень большие синхронные машины (>50 МВА)
- Микромашины
- Электродвигатели, используемые в электромобилях
- Машины электрические отказоустойчивые
- Сферические и конические электрические машины
- Модульные (с магнитомягким композитом) станки
- Реактивные двигатели с постоянными магнитами
- Машины ПМ с осевым флюсом
- Магнитные зубчатые передачи (Magnomatics)
- Синхронные реактивные двигатели
- Двигатели, используемые на электрической тяге
- Электродвигатели космического класса
- Бесщеточные машины постоянного тока
- Контроль состояния электрических машин
Многофазные (т. е. 5-9 и т.д.) машины
- Вы можете менять даты презентаций позже, но если вы пропустите запланированное время, вы получите 0.
- Продолжительность презентации: 12 минут (+5 минут для контроля качества).
Одноклассники будут оценивать вас, используя следующую оценочную таблицу
Идеальная презентация должна охватывать следующие аспекты:
- Основные принципы работы машины
- Принципиальные отличия от других типов машин
- Области применения
- Преимущества/Недостатки
- Вам следует подготовить раздаточный материал для аудитории. Обратите внимание, что раздаточный материал не является печатной версией ваших слайдов. Они должны быть параллельны вашим слайдам, но должны содержать больше информации. В конце раздаточного материала должен быть список для чтения (5-6 статей, книг) для получения подробной информации по теме.
- Если вы используете чужие работы (данные, фото, таблицы и т. д.), пожалуйста, цитируйте их в своей презентации. Плагиат недопустим.
- При подготовке слайдов ознакомьтесь с этими ссылками:
- Советы по презентации
- Украсть эту презентацию
Темы третьего проекта (Крайний срок: 15/06)
Основная идея этого проекта — познакомить вас с методами МКЭ (анализ методом конечных элементов). У вас есть следующие варианты:
A- Моделирование ваших 2-х проектов в FEA
Предполагается, что вы моделируете асинхронные машины, которые вы разработали во 2-х проектах. Вы можете использовать любую программу FEA, но я советую вам использовать Maxwell. Результаты проектов следующие:
- Смоделируйте свой проект в RMxprt.
- В RMxprt получите такие показатели производительности, как: (крутящий момент в зависимости от скорости, поток в воздушном зазоре, зубчатый крутящий момент и т. д.).
- Экспорт вашего проекта в Maxwell 2D (не беспокойтесь о 3D-моделировании)
- В 2D FEA показывают распределение плотности потока, векторы потока. Расчет плотности потока в критических частях (зуб, задний сердечник и т. д.)
- Также я ожидаю, что вы прокомментируете общие соображения по проектированию, которые вы узнали в ходе курса.
B- Конструкция генератора с постоянными магнитами с прямым приводом
Если вы устали от проектирования асинхронных машин, у вас есть еще один вариант: спроектировать генератор с постоянными магнитами с прямым приводом для ветряной турбины. Вот характеристики:
- Номинальная мощность: 50 кВт, номинальная скорость: 60 об/мин
- Поверхностный генератор с постоянными магнитами с радиальным потоком
- Внешний диаметр < 1,5 м
- Общая масса < 1000 кг
C- Конструкция синхронного реактивного двигателя BMW i3
Вы должны разработать синхронный реактивный двигатель для BMW i3, полностью электрического автомобиля с гибридно-синхронным двигателем. Хотя двигатель рассчитан на 75 кВт, он может развивать мгновенную мощность до 125 кВт и крутящий момент до 250 Нм. Хотя исходный двигатель работает с постоянными магнитами, вы можете сконструировать классический синхронный реактивный двигатель. Вы можете использовать любое программное обеспечение, но я лично советую вам использовать SYRE. Вот несколько полезных ссылок:
- BMW i3 Крутящий момент против скорости
- ГИБРИДНО-СИНХРОННАЯ МАШИНА НОВЫХ BMW i3 и i8
- Производство электродвигателей
- Производство-2
- BMW i3 — это самый желанный доступный электромобиль в мире?
- Выбор электрической тяговой машины
- Не будет оценки количества коммитов. Оцениваются только технические достоинства.
- Пожалуйста, НЕ загружайте свои модели FEA на Github. Загружайте только свои цифры и отчеты. Я предпочитаю блокноты IPython, но можно использовать Markdown, Word и т. д.
- Я знаю, что проект B и проект C более сложны, чем использование предыдущей конструкции асинхронного двигателя, но я оценю ваш проект соответствующим образом. Таким образом, в проекте-B и проекте-C ваши проекты могут быть менее подробными по сравнению с проектом-A.
Темы второго проекта (срок: 05.11)
В этом проекте вы должны разработать асинхронный двигатель (варианты приведены ниже). В этом проекте вы будете использовать Motor Analysis, графический интерфейс MATLAB для проектирования асинхронных двигателей. Пожалуйста, потратьте некоторое время на изучение программного обеспечения и прочтение документации.
Вот проекты:
A- Проектирование тягового двигателя поезда
Двигатель, который необходимо спроектировать, представляет собой тяговый асинхронный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором со следующими характеристиками:
- Номинальная выходная мощность: 1280 кВт
- Линейное напряжение: 1350 В
- Количество полюсов: 6
- Номинальная скорость: 1520 об/мин (72 км/ч) (с инвертором 78 Гц)
- Номинальный крутящий момент двигателя: 7843 Нм
- Охлаждение: принудительное воздушное охлаждение
- Класс изоляции: 200
- Диаметр колеса поезда: 1210 мм
- Максимальная скорость: 140 км/ч
- Передаточное число: 4,821
B- Асинхронный двигатель Tesla Model S
Разработайте асинхронный двигатель, который используется в Tesla Model S, который имеет несколько различных вариантов. Для простоты используйте модель RWD 85 с задним приводом, которая имеет следующие характеристики:
- Макс. Мощность: 360 л.с. (270 кВт)
- Макс. Крутящий момент: 441 Нм
- Максимальная скорость: 225 км/ч
Некоторые характеристики двигателя можно найти здесь и здесь, дополнительную информацию можно найти в Интернете.
Вот несколько полезных ссылок:
- Как Tesla делает моторы в модели S такими маленькими?
- Технология электродвигателей Тесла
- Выбор электрической тяговой машины
C- Индукционный генератор ветряной турбины
Вам необходимо разработать асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором для ветряной турбины VIRA-250 компании Northerl Energy. Технические характеристики ветряка следующие:
- Номинальная мощность: 250 кВт
- Номинальная скорость ветра: 14 м/с
- Номинальная скорость турбины: 24,3 об/мин
- Передаточное число: 31,2
- Количество полюсов: 8
- Линейное напряжение: 400 В
- Частота: 50 Гц
- Номинальная скорость: 758 об/мин
- Коробка передач: (соединена с лопастью ветряной турбины)
- Класс изоляции: F
Результаты проекта:
1- Разработайте оптимизированный асинхронный двигатель с помощью набора инструментов Motor Analysis. Кроме того, вы можете свободно использовать любое программное обеспечение, указанное ниже, на этапе проектирования.
2- Подготовьте отчет с подробным описанием вашего процесса проектирования (просто предоставление файлов .m не допускается). В отчете, пожалуйста, опишите, как вы приняли решение по следующим аспектам проекта.
- Основные размеры (внешний диаметр, диаметр воздушного зазора, осевая длина, количество пазов…). Пожалуйста, включите несколько основных чертежей.
- Свойства материалов, размер рамы и т. д.
- Детали магнитной цепи (расчет плотности потока в различных точках: воздушный зазор, зубцы, тыльный сердечник и т. д., магнитная нагрузка)
- Электрическая цепь (выбор обмотки, электрическая нагрузка, коэффициент заполнения, сопротивление фазы, коэффициенты обмотки (для основных частот и гармоник)).
- Грубые тепловые расчеты (метод охлаждения, рабочая температура, способы улучшения охлаждения)
- Характеристики КПД, тока, крутящего момента
- Расчет массы (масса конструкции, масса меди, масса стали и т. д.)
3- Во второй части отчета я хочу, чтобы вы сравнили как минимум два худших проекта с оптимальным планом, представленным в первой части вашего отчета. Например, вы можете изменить одно из следующего:
- Количество пазов ротора/статора
- Форма пазов ротора/статора
- Схема обмотки
- Соотношение размеров статора и ротора и т. д.
Темы первого проекта (Крайний срок: 19/04):
Вот варианты ваших первых проектов:
A- Проект трансформатора для рентгеновского аппарата:
Вы должны разработать высокочастотный высокочастотный — трансформатор напряжения, который будет использоваться в рентгеновском аппарате. Вот несколько ссылок для ознакомления с темой:
- Рентгеновские схемы
- Рентгеновские трансформаторы
Характеристики трансформатора следующие:
- Однофазный высокочастотный высоковольтный трансформатор
- Напряжение первичной обмотки ± 417 В (от пика до пика 834 В для импульсов)
- Напряжение вторичной обмотки ± 12,5 кВ (от пика до пика 25 кВ для импульсов)
- Номинальная мощность 30 кВт (максимум 100 миллисекунд)
- Частота переключения Минимум 100 кГц
- Температура окружающей среды 0–40 °C
B- Конструкция трансформатора для системы передачи HVDC:
В системе передачи HVDC система DC/AC + трансформатор + AC/DC используется для повышения напряжения постоянного тока до нескольких кВ для передачи на большие расстояния. Вот несколько ссылок, которые помогут вам ознакомиться с трансформаторами постоянного тока HVDC:
- Трансформаторы постоянного тока HVDC
- Сименс Трансформатор
- Трансформатор АББ
Характеристики трансформатора, который вы собираетесь разработать, следующие:
- 6,5 МВА, однофазный трансформатор
- Рабочая частота: 500 Гц
- Входное напряжение: 3 кВ
- Выходное напряжение: 300 кВ
- Рабочая температура 110 °C
C- Конструкция вихретокового тормоза
В этом проекте вы должны разработать конструкцию вихретокового тормоза, которая будет использоваться в качестве механического демпфера. Вот несколько ссылок на вихретоковые тормоза:
- Eddy Current Demo
- Вихретоковый тормоз
- Вихретоковые тормоза
- Конструкция вихретоковых тормозов
Вихретоковый тормоз имеет следующие характеристики:
- Наружный диаметр менее 50 мм
- Осевая длина короче 25 мм
- Требуемое усилие: 3 Нм при 1620 об/мин
- Требуемое усилие: 1 Нм при 900 об/мин
Вам не обязательно, но я настоятельно рекомендую вам использовать программное обеспечение FEA (некоторые опции перечислены выше) для этого проекта.
Руководство первого проекта:
Вы можете выбрать любой из проектов. Каждый проект имеет различные требования и результаты:
Результаты проекта для конструкций трансформаторов:
Ниже перечислены наиболее важные параметры (но не ограничиваясь ими):
- Конструктивные характеристики сердечника (геометрия, материал, общая масса и т. д.)
- Размеры катушки (количество витков, размеры катушки (в AWG), общая длина провода)
- Данные о КПД (потери в меди, потери в сердечнике)
- Электрические параметры (сопротивление, индуктивность и т. д.)
- Комментарии о том, что вы выбрали эти параметры
Результаты проекта вихретокового тормоза:
- Основные размеры (диаметр, длина, количество полюсов)
- Основные чертежи вихретокового тормоза
- Размеры магнита (тип, толщина и т. д.)
- Характеристики крутящего момента в зависимости от скорости (или проверка при 900 об/мин и 1620 об/мин)
- Комментарии к процессу проектирования и анализа
Примечания к проектам
Ваши отчеты должны быть воспроизводимыми (т. е. они должны включать коды, уравнения и результаты в одном документе). Результаты должны быть загружены в онлайн-репозиторий (например, GitHub). Для этой цели я лично предлагаю блокнот IPython, который можно просмотреть в Интернете. Однако вы также можете использовать Mathematica, RStudio или генератор отчетов Matlab, но не Microsoft Word.
Если вы решили использовать IPython, вот несколько полезных ссылок:
- Установите Anaconda, чтобы быстро начать работу с Python.
- Используйте Вакари или Мудреца, чтобы использовать его онлайн.
- Основы ноутбука IPhyton
- Галерея интересных ноутбуков IPython
- Воспроизводимые отчеты с R
Исходные файлы и отчеты должны быть загружены в онлайн-репозиторий курса (например, https://github.com/odtu/ee564. Взгляните на эту ссылку для быстрого начала.
Оценка проектов
Количество коммитов:30%: Количество правок файлов вашего проекта, как видно из списка участников. Например, если вы начнете делать свой проект в последние несколько дней, вы не получите кредит. Если вы начнете раньше и продолжите редактировать свои файлы, вы получите полный кредит. Темы проекта непростые, так что это способ поощрить начать пораньше и работать регулярно.
Уровень информации: 50%: Уровень детализации ваших проектов (см. требования выше) и точность ваших расчетов.
Качество отчета: 20%: Текст, поясняющий ваши дизайнерские решения, качество ваших рисунков, ссылки на соответствующие исследования и ваш раздел заключения.