книги / Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генератора постоянного тока независимого возбуждения

Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

Э. В. Любимов

РАСЧЕТ НА ПЭВМ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ И ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Пермь 2001

Рецензенты:

проф., д-р. техн. наук, чл.-кор. ЭАНРФ А. Т. Пластун', канд. техн. наук В. Ф. Шутъко (кафедра электрических машин Уральского государственного технического университета); проф., д-р. физ.-матем. наук, академик С. В. Русаков', канд. техн. наук А. И. Дерябин (кафедра информатики и инфор­ мационных технологий в системах управления Пермского военного ин­ ститута ракетных войск)

Любимов Э. В.

Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик ге­ нератора постоянного тока независимого возбуждения: Учеб, посо­ бие с дискетой для индивид, практ. занятий по курсу “САПР элек­ трических машин”/ Перм. гос. техн. ун-т, Пермь. 2001. 36 с.

ISBN 5-88151-256-1

Даны методика и алгоритмы расчета параметров основной маг­ нитной цепи, обмоток и характеристик генератора постоянного то­ ка независимого возбуждения. Приведены примеры расчета и ис­ пользования компьютерной графики для генератора мощностью 35 кВт и заданы исходные данные для 20 вариантов расчета генерато­ ров мощностью от 8,5 до 190 кВт. Пособие реализовано в про­ граммной среде Windows с использованием пакетов Word, Mathcad и AutoCAD и записано на дискете 3 V2”, 1.44 Mbyte.

Учебное пособие ориентировано на студентов вузов электроме­ ханических специальностей, изучающих курс автоматизированного проектирования электрических машин, и преподавателей, ведущих данный курс с применением технических средств обучения.

□3.8. Расчет параметров магнитной цепи генератора и его ха­

* Для открытия раздела электронной версии нужно указатель мыши подвести под кнопку, которая расположена в оглавлении слева, рядом с названием раздела, и сделать левой клавишей мыши двойной щелчок. Для выхода из раздела необходимо нажать од­ новременно на клавиатуре клавиши Ctrl и F4.

3

Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генера­ тора постоянного тока независимого возбуждения»

Предисловие

В настоящем пособии, имею щ ем электронную версию , даны м етодика, алгоритмы и примеры расчета параметров основной магнитной цепи, об ­ моток и характеристик генератора постоянного тока независимого возбу­ ждения, а также использования компью терной графики на IBM - совместимых персональных компьютерах с процессорами 80386, 80486 или Pentium в программной среде M icrosoft® W indows™ версии 3.1, 3.11. 95 или M icrosoft®W indows-NT™ с использованием пакетов W ord версии 6,7,95, M athcad версии plus 5.0, 6.0, 7.0 и AutoCA D версии 9-14 [1-7].

В основу расчетов положен теоретический материал, излож енны й в учебнике М. П. Костенко и Л. М. Пиотровского [1], при этом предполага­ ется, что студент имеет начальные навыки работы с програм м ной средой W indows и пакетами W ord, M athcad и AutoCAD, полученны е в процессе изучения информатики на младших курсах.

Учебное пособие предназначено для углубленного изучения курсов: ’’Электрические маш ины” и “Инженерное проектирование и С А П Р элек ­ трических машин” студентами электротехнических специальностей. Д е­ тальное рассмотрение в нем примеров расчета и маш инной граф ики для генератора мощностью 35 кВт позволит выполнить расчеты и граф ику с другими исходными данными и получить сведения о принципах построе­ ния расчетных и графических подсистем электротехнических С А П Р.

При работе над учебным пособием использованы м атериалы индивиду­ альных практических занятий лекционного курса, прочитанного автором в 1996-1999 гг. на кафедре электротехники ПГТУ.

Автор выражает глубокую признательность А. М аясину, Д. Теплоухову, В. Мезину, А. Невлеру, А. Печенкину и всем студентам П ерм ского госу­ дарственного технического университета - слуш ателям курса “И н ж ен ер ­ ное проектирование и САПР электрических м аш ин”, общ ение и работа с которыми помогли написать данное пособие.

Учебное пособие записано на дискете 3 '/г”, 1.44 Mbyte в упакованном через диско­ вый компрессор виде.

Справки по использованию дискеты можно получить по адресу:

РФ-614000 г. Пермь, Пермский государственный технический университет, Комсо­ мольский проспект, 29 а;

тел. +7 (3422) 1980 28 факс+7 (3422) 3111 47 e-mail Lis@pstu.ac.ra.

4

1. Исходная информация

1. Исходная информация

Учебное пособие представлено в виде 20 вариантов индивидуальных за­ даний, выполняемых студентами при очной системе обучения на практи­ ческих занятиях в компьютерном классе, под наблюдением преподавателя, а при заочной системе обучения - самостоятельно, на собственном или арендованном компьютере.

При выполнении задания требуется:

5

Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генера­ тора постоянного тока независимого возбуждения»

Технические данные для 20 вариантов расчета параметров магнитной цепи генератора и его характеристик приведены в табл. 1.1 [8].

6

1. Исходная информация

Окончание табл. 1.1

7

Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик

генератора постоянного тока независимого возбуждения»

Для рассмотрения и анализа схем якорных обмоток генератора использу­ ются данные, приведенные в табл. 1.2.

А теперьрассмотрим, какрационально организовать свою

8

2.Методические указания к расчету

2.Методические указания к расчету

Учебное пособие построено таким образом, что студент должен начать работу с контрольного варианта. Получить на компьютере все результаты расчетов и графику, а затем, соответственно заданию, выполнить собст­ венный вариант.

Рекомендации для выполнения пунктов задания:

1. При выполнении чертежа магнитной цепи генератора сред­ ствами AutoCAD следует ориентироваться на рис. 3.1. На черте­ же должен быть указан масштаб и даны все размеры в милли­ метрах. Для снижения трудоемкости выполнения чертежа жела­ тельно использовать опцию копирования его одинаковых частей.

2. Примеры развернутых схем петлевой и волновой об­ моток якоря генератора приведены соответственно на рис. 3.2 и 3.3. На схеме изображаются основные полюса шири­ ной ат. Щетки следует расположить на геометрических нейтралях коллектора, т. е. против осей основных полю­ сов. Ширина щеток принимается равной ширине Ш кол­ лекторных пластин. Считая, что якорь движется относи­ тельно полюсов влево и полюса располагаются над обмот­ кой, нужно определить и показать стрелками направление ЭДС в проводниках верхнего и нижнего слоев обмотки и обозначить полярность щеток. При определении состава параллельных ветвей следует иметь в виду, что каждая ветвь обмотки представляет цепь из ряда последовательно соединенных секций,от щетки одной полярности до щетки другой полярности. Короткозамкнутые секции не входят в состав параллельных ветвей. Такие секции для наглядно­ сти нужно выделить линиями большей толщины. Для сни­ жения трудоемкости выполнения чертежа желательно использовать опцию копирования изображений секций, коллекторных пластин, полюсов и щеток.

9

Э. В. Любимов «Расчет на ПЭВМ параметров магнитной цепи и характеристик генера­ тора постоянного тока независимого возбуждения»

3. Расчет магнитной цепи генератора вы полняется по формулам, приведенным в контрольном примере. Е д и ­ ницы измерения - в системе СИ. П ри расчетах следует принять:

•материал полюсов - сталь 1211;

•материал якоря - сталь 1212;

•материал ярма - литая сталь;

• коэффициент заполнения пакетов сталью к с = 0,9;

• ширина вентиляционного канала Ь в= 10 мм;

•форма паза - прямоугольная.

Сцелью сокращения объемов информации следует для аппроксимации кривых намагничивания и характеристик генератора использовать кубические сплайны. Причем при построении характеристики холостого хода генерато­

ра принимается, что в интервале от E Q = 0 до Ео = 0 ,5 U H она прямолинейна, т. к. магнитная цепь в этих пределах ненасыщена. Число точек и интервалы между точками на криволинейном участке характеристики (от Ео - 0,5U Hдо

EQ—1,0U„ и от Ео = 1,0UHдо Е о = 1,25UH) подбираю тся в процессе расчета опытным путем таким образом, чтобы абсциссы точек располагались примерно равномерно и сплайн имел монотонный характер.

характеристического треугольника [1]. В представлен­ ном алгоритме координаты вершин характеристическо­ го треугольника определяются аналитически, путем ре­ шения трансцендентного уравнения. Число точек и ин­ тервалы между точками для тока якоря (в о. е.) необхо­ димо брать такими же, что и для ЭДС.

10