Техническая компоновка электроремонтного предприятия

Наиболее эффективным  следует считать извлечение обмотки  способом размягчения лака при нагреве сердечника токами высокой частоты. При этом размягчается пропиточный лак, находящийся между сердечником и пазовой изоляцией. При извлечении обмотки вместе с ней извлекается вся пазовая изоляция, потому что сцепление между сердечником и пазовой изоляцией слабое, а между обмоткой и пазовой изоляцией – достаточно сильное. После извлечения обмотки паз получается чистым и не требует дополнительной зачистки.

После извлечения обмотки от лобовой  части отрезают кусок катушки  и прикрепляют его к статору. По этой части обмотки при необходимости  определяют число проводов в катушке и диаметр провода. Обмотку низковольтных машин мощностью от 60-80 до 300-400 кВт изготавливают из прямоугольного провода и укладывают в полуоткрытые пазы, число проводников в пазу не более 20-30. Такую обмотку извлекают из паза следующим образом. Статор разогревают разогревают, ножом или зубилом удаляют бандажи, скрепляющие катушки между собой и с бандажным кольцом, выбирают клинья. Обмотка как правило двухслойная. Сначала достают из паза стороны катушек, лежащих вверху. Извлечённые стороны катушек оставляют в расточке сердечника и только после того как достанут из паза столько верхних сторон катушек, сколько пазов в шаге обмотки, можно будет достать верхнюю и нижнюю сторону катушки и вытащить её из сердечника. Нижнюю сторону катушек извлекают из паза также в два приема: сначала прокладку между катушками, одну полукатушку, а затем вторую. После этого пазы зачищают от корпусной изоляции и поправляют сердечник.

Обмотку высоковольтных машин мощностью  свыше 300-400 кВт изготавливают из прямоугольного провода и наносят высоковольтную корпусную изоляцию непосредственно на катушку. Такую катушку можно уложить только в открытый паз. Изоляция может быть термореактивная или термопластическая. Обмотки с термореактивной изоляцией имеют низкую ремонтопригодность и их ремонт может осуществляться только специализированными ремонтными предприятиями. Извлечение обмотки с термопластической изоляцией производится в следующем порядке. Сначала ножом, зубилом или ножницами удаляют бандажи. Затем выбивают клинья, разогревают обмотку.  Для этого несколько катушек соединяют последовательно между собой и пропускают  по ним постоянный ток. Для этих целей можно использовать сварочные генераторы постоянного тока. Нагрев продолжается 15-30 минут. Нагретые катушки достают из пазов, после этого снимают прокладку под клином, достают катушку и снимают прокладку. Нижнюю сторону и прокладку вытаскивают после того, как поднимут из паза столько верхних сторон, сколько пазов в шаге. При этом стараются, чтобы катушка как можно меньше потеряла свою форму и не повредилась изоляция.

 

Часть 2

1. Последовательность расчёта.

 

   P_ор  B_б  W  K_з.л.    q  

 

      p   B_ср.                      

 

 

 

 

2. Подготовка исходных данных к расчёту.

В задание на курсовое проектирование задано D _н, D_вн, (наружный и внутренний диаметр расточки статора), длина статора и ротора – L₁,L₂, число пазов статора и ротора – Z₁,Z₂, геометрический размер фазы статора и ротора, воздушный зазор между статором и ротором - , диаметр вала – D_в, марка электротехнической стали – 2013.

Технические требования заказчика:

- номинальное напряжение 380/220 V

- частота вращения поля  статора n₁

- частота тока f

Эскиз магнитной системы

 

                        А-А

3. Определение  типа размера двигателя

Определим полюсное деление:

= 43.175 мм.

= 1500 об/мин 

Высота паза статора равна:

h_z1 = h+e; h_z1 = 9.8+0.5=10.3 мм.

Активная длинна статора:

l_O=K_З ⋅ l₁ ,

где К_З=0,935; l_O = 0,935·56=52,32 мм.

Высота спинки статора:

h_CC =

h_CC = = 6.7 мм.

Площадь спинки статора:

S_CC = h_CC ⋅ l₀; S_CC = 6.7⋅52.36 = 350.812 мм²

Определим длину магнитного потока спинки статора

L_CC = = 64,606 мм.

Определяем среднюю ширину зубца статора

b_CрZ1 = _{= 3},323 мм.

Ширина зубца у воздушного зазора равна:h

b_1Z1 = = 3,155 мм.

Ширина зубца у основания  паза:

b_2Z2 = = 3,491 мм

Определяем площадь паза статора:

S_п.с. = = 50,483 мм²

Выполним подготовку исходных данных по ротору. Высота паза ротора равна:

h_Z2 =h+l = 10,8+0,5=11,3 мм

Определяем высоту спинки ротора:

h_с.р. = = 20,53

где:  -диаметр ротора; - диаметр вала

Площадь спинки ротора

S_c.р. = 20.53∙56∙0.935 = 1074.95 мм²

Длина силовой линии спинки ротора:

L_CР = = 24.755

Ширина зубца у воздушного зазора:

b_1Z2 = = 4,165 мм.

Ширина зубца у основания  паза:

b_2Z2 = = 4,326 мм

 

Ориентировочное значение мощности. Мощность двигателя зависит от его  геометрических размеров. Главным образом  от длины и внутреннего диаметра расточки статора. Чем больше эти размеры, тем выше мощность двигателя.

В общем случае ориентировочное  значение мощности определяется так:

, кВт

(12)- постоянная мощности

 

 

Выбираем двигатель серии 4А  мощностью 0.37 кВт

4. Электрический расчет  обмоток

Электрический расчет обмоток направлен  на определение и уточнение ориентировочной  мощности двигателя. Предварительно выполняют  поверочный расчет магнитной индукции по участкам электродвигателя и затем  сравниваем их с допустимыми нормами.

4.1. Поверочный расчет магнитной  индукции. Расчет выполняют методом последовательного приближения, предварительно задается магнитная индукция в воздушном зазоре в соответствии с приведенной таблицей 1. и затем рассчитывают индукцию в зубцах статора, спинке статора, в зубцах ротора, с пинке ротора.

Наименование	Обозначение	Единицы измерения	Номинальная мощность		кВт
			До 1.0	1.0-10.0	10.0-100.0
Индукция в воздушном  зазоре	Bd	Тл	0.3-0.6	0.6-0.8	0.8-0.9
Индукция в зубцах статора	BZ1	Тл	1.3-1.6	1.4-1.6	1.4-1.8
Индукция в спинке статора	BCC	Тл	1.1-1.6	1.2-1.6	1.3-1.6
Индукция в зубцах ротора	BZ2	Тл	1.2-1.5	1.3-1.6	1.5-1.9
Индукция в спинке ротора	BCP	Тл	1.0-1.5	1.1-1.5	1.2-1.6
Плотность тока	J	А/мм2	6-8	4-6	3-5
Ток холостого хода	-	%	40-60	30-50	20-40
Линейная нагрузка	А	А/см	100-250	250-400	400-500

  

Определим магнитный поток  в воздушном зазоре:

= 0,00109 Вб

Определяем индукцию в  зубцах статора:

 

где:  - зубцовое деление,

= 7.2

=1,39 Тл 

Индукция в спинке статора:

=1,5 Тл

Индукция в спинке ротора:

=0,51 Тл

4.2. Выбор типа обмоток

Выбираем однослойную концентрическую  обмотку, так как в электродвигателе 4А мощностью до 11 кВт используют однослойные концентрические обмотки.

4.3. Определение обмоточных  данных

Определим число витков в  фазе:

=

где  - коэффициент ЭДС;    - коэффициент обмотки.

Полюсное деление:

 

Число пазов на полюс и фазу:

 

Угол между соседними  пазами

30 эл.гр.

=941

Число проводников в одном  пазу:

= 235

Сечение изолированного провода  в пазу:

 

где:   =0,37-0,43 для однослойной концентрической обмотки; Кз.п. = 0,4 - коэффициент заполнения.

По величине q_из из справочника выбираем стандартный провод и записываем его данные.

q₂ = 0.0855 мм²

d₂ = 0.33 мм²

q_из - [0.0855, 0.33]

Для определения диаметра провода с изоляцией прибавляют к диаметру голого провода двустороннюю толщину изоляции:

d_из=0,43

Определяем номинальный  ток:

, A

j – плотность тока = 8А/мм²

Мощность двигателя

, кВт

Для соединения двигателя  в звезду I_n=I_ф

 кВт

cos φ  и к.п.д выбираем из справочника по ориентировочной мощности, частоте. Выбран двигатель мощностью 0,37 кВт.

5. Конструкторский расчет  обмоток.

5.1 Определение размеров  катушек и массы обмоток.

Определяем  число катушек:

 

Определяем число витков в катушке:

235

Определяем геометрические размеры в катушке:

 

 

Определяем ширину катушки: 

= 51,26 мм

Длина лобовой части:

l_л=30+К

где К – коэффициент, зависящий от числа пазов

2р	2	4	6	8
К	1.2	1.3	1.4	1.5

 

В моем случае для 2р=4, К=1.3

l_л=96,64 мм.

Средняя длина витка равна:

= 305,28 мм.

Определяем массу меди обмоток статора:

См=8,60.0855305.282532410^-6=1,4кг.

5.2 Выбор пазовой изоляции

Применение материала для пазовой  изоляции зависит от номинального напряжения и мощности двигателя. Конструкция  пазовой изоляции однослойной обмотки.

1,2 – пазовая изоляция

3 – изоляционная прокладка

4 – изоляционный клин

Материалы применяемые для пазовой изоляции

Позиции на рис.	Тип обмотки
	однослойная
1	Стеклоткань
2	Гибкий стекломикалит
3	Стеклотекстолит
4	Клин из текстолита

 

5.3 Составление схемы обмотки

Для составления схемы обмотки  предварительно определяют основные параметры.

Основные параметры для  однослойной концентрической обмотки

1. Число катушечных групп в фазе  n=p=2

 

2. Число катушек в катушечной группе q=2

 

3. Полюсное деление  τ=6

 

4. Шаги катушки  y₁ =5 y₂=7

 

5. Угол между соседними пазами  α=30 эл.гр.

 

 

 

Угол между началами катушечных групп составляет 360 эл.гр.

Схема таблица:

 

 

 

6. Поверка основных параметров

Надежность работы электродвигателя зависит от ряда факторов (линейная нагрузка, ток холостого хода), указанные  параметры нормированы. Превышение этих параметров над допустимыми нормами приводит к отказу электродвигателя в процессе эксплуатации.

1. Линейная электрическая нагрузка

     = 389 А/см

6.2. Ток холостого хода

Порядок расчета:

по известным величинам  напряженности электрического поля определим намагничивающую силу на каждом участке магнитной системы. И затем определим общую наагничивающую силу машины.

Воздушный зазор:

, А

 

где:  - индукция в воздушном зазоре

  - воздушный зазор между статором и ротором

  - коэффициент воздушного зазора

= 696А

Намагничивающая сила зубца  статора:

 , А

=12,05 А

Намагничивающая сила в зубцах ротора:

 , А

= 14,3 А

Спинка статора

, А

где: Н_СС – напряженность эл. поля спинки статора

  - длина силовой  линии спинки статора

=45,8 А

Спинка ротора:

, А

= 3,9А

Общая намагничивающая сила машины определяется суммированием  намагничивающих сил по участкам.

 , А

F=696+12,05+14,3+45,8+3,9=772,05 А

Определяем ток холостого  хода двигателя

, А

где: Р – число пар полюсов

F – общая намагничивающая сила

m – число пар

К_ОБ – обмоточный коэффициент

 =0,62

 

Как правило, ток холостого хода выражается в процентах

 = 0,62/1,17=53%

 

7. Номинальные данные двигателя

Типоразмер электродвигателя: 4АА63В4У3

Номинальная мощность – 0,37 кВт

В =0,86 Тл  А=109 А/см

КПД = 0,68  cos φ

Синхронная частота вращения n=1500 об/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Г.П. Ерошенко «Курсовое и дипломное проктирование по эксплуатации электрооборудования»
2. Антонов М.В. «Эксплуатация и ремонт электрических машин»