PEM_1_2

Етапи проектування
Підготовчий етап

Етапи проектування
Розрахунковий етап проектування повинен виконати наступні вимоги:
– ЕМПЕ, що проектується, повинен бути надійним в експлуатації;
– ЕМПЕ, що проектується, повинен задовольняти експлуатаційні характеристики згідно вимогам;
– спроектованому ЕМПЕ повинна бути дана економічна характеристика.
Під надійністю розуміють електричну, теплову та механічну міцність ЕМПЕ в усіх режимах роботи, вказаних в технічному завданні. Міцність забезпечується електромагнітним, тепловим, вентиляційним та механічним розрахунками.
Експлуатаційні можливості ЕМПЕ забезпечуються відповідним вибором основних розмірів та електромагнітним розрахунком, який включає в себе: розрахунок обмоток, магнітного кола, параметрів та експлуатаційних характеристик.
Розрахунковий етап закінчується економічною оцінкою спроектованого ЕМПЕ, враховуючи вартість матеріалів, затрат на виробництво та експлуатацію.

Етапи проектування
Розрахунковий етап

Етапи проектування
Кінцевий етап проектування включає складання робочої конструкторської документації, тобто робочих креслень на деталі та складальні креслення вузлів, конструкція та розміри яких визначені на розрахунковому етапі.
Міждержавний стандарт встановлює наступні етапи розробки конструкторської документації на вироби в усіх галузях промисловості:
- технічне завдання;
- технічна пропозиція;
- ескізний проект;
- технічний проект;
- розробка робочої документації:
а) для експериментального зразка (партії);
б) для установлювальних серій;
в) для серійного або масового виробництва.

Етапи проектування
Складання робочої конструкторської документації

Етапи проектування

Головні вимоги до ЕМПЕ, що проектується
Не звертаючи увагу на різноманітність конструкторських форм, призначень і особливостей експлуатації ЕМПЕ, вони повинні задовольняти таким головним вимогам:
- мати високу надійність
електрична міцність
термічна міцність
механічна міцність
- мати необхідні експлуатаційні характеристики
КПД, Cosφ, Uk, Pk
- бути максимально економічними
економічність проектування
економічність виробництва
економічність в експлуатації

Головні вимоги до ЕМПЕ, що проектується
Електрична міцність властивість ізоляційних матеріалів забезпечувати свої функції при заданих діапазонах змін напруги обмоток (електромагнітний розрахунок)
Висока надійність забезпечується достатніми електричною, термічною і механічною міцностями.
Термічна міцність – здатність ЕМПЕ забезпечувати надійну роботу у допустимих межах нагріву окремих частин конструкції (тепловий розрахунок)
Механічна міцність – здатність конструкції витримати, не виходячи з ладу, механічні зусилля у межах робочих і аварійних режимів (механічний розрахунок)
Вимоги до надійності ЕМПЕ є головними, або «жорсткими»

Головні вимоги до ЕМПЕ, що проектується
Спроектований і виготовлений ЕМПЕ повинен відповідати експлуатаційним вимогам, викладеними в технічному завданні.
Для силових трансформаторів це:
втрати короткого замикання,
напруга короткого замикання,
втрати і струм неробочого ходу,
струм неробочого ходу,
…..
Для електричних машин це:
коефіцієнт корисної дії,
коефіцієнт навантаження,
величина махового моменту,
ступінь захисту,
…..
Експлуатаційні характеристики забезпечуються шляхом багатоваріантних розрахунків в процесі проектування, високою точністю виготовлення і культурою експлуатації.

Головні вимоги до ЕМПЕ, що проектується
Максимальна економічність ЕМПЕ – враховує: економічність проектування:
- застосування сучасних систем автоматизованого проектування,
- використання новітніх методик розрахунку,
- висока кваліфікація проектанта.
економічність виготовлення (зниженні собівартості в процесі виготовлення):
- застосування автоматизації і механізації виробничих процесів,
- економія матеріалів (безвідходні і маловідходні технології),
- підвищення коефіцієнта використання виробничого обладнання,
- максимальна уніфікація.
економічність в експлуатації:
- енергетичні показники (ККД, соsφ),
- зниження втрат на планові ремонти,
- зменшення втрат на сплату обслуговуючого персоналу,
- застосування автоматичних систем управління,
- культура обслуговування і експлуатації.

Розрахункова (електромагнітна) потужність
Електромагнітна потужність це внутрішня потужність, яка за допомогою електромагнітного поля передається через повітряний проміжок в обертових (або нерухомих) електричних машинах, а в трансформаторах через магнітопровід.
Для визначення електромагнітної потужності через вихідні данні вводять коефіцієнт

Розрахункова (електромагнітна) потужність
Для силових двообмоткових трансформаторів

Розрахункова (електромагнітна) потужність
Електромагнітна потужність машин постійного струму
Для двигунів постійного струму
Для генераторів постійного струму

Розрахункова (електромагнітна) потужність
Електромагнітна потужність асинхронного двигуна

Розрахункова (електромагнітна) потужність
Електромагнітна потужність синхронного двигуна
Електромагнітна потужність синхронного генератора

Основні розміри ЕМПЕ
В трансформаторах
- діаметр стрижня;
- висота обмотки.

Основні розміри ЕМПЕ
В трансформаторах
- діаметр стрижня;
- висота обмотки.

Основні розміри ЕМПЕ
В обертових електричних машинах
- діаметр якоря;
- розрахункова довжина магнітопроводу якоря.

Основні розміри ЕМПЕ
В електричних машинах змінного струму
- діаметр якоря;
- розрахункова довжина магнітопроводу якоря.

Основні розміри ЕМПЕ
В електричних машинах змінного струму
- діаметр якоря;
- розрахункова довжина магнітопроводу якоря.

Основні розміри ЕМПЕ
В електричних машинах постійного струму
- діаметр якоря;
- розрахункова довжина магнітопроводу якоря.

Основні розміри ЕМПЕ
В електричних машинах постійного струму
- діаметр якоря;
- розрахункова довжина магнітопроводу якоря.

Основні розміри ЕМПЕ
В електричних машинах постійного струму
- діаметр якоря;
- розрахункова довжина магнітопроводу якоря.

Основні розміри ЕМПЕ
Сегментований магнітопровід

Основні розміри ЕМПЕ
Сегментований магнітопровід

Електромагнітні навантаження ЕМПЕ
Під електромагнітними навантаженнями розуміють:
- лінійне (електричне) навантаження;
- індукцію (магнітне навантаження) у стрижні трансформатора та
індукцію у повітряному проміжку для електричних машин.
силових масляних трансформаторах
при охолодженні повітрям ЕМ
при форсованому охолодженні ЕМ
трансформатори з гарячекатаної сталі
трансформатори з холоднокатаної сталі
електричні машини загального призначення
при проектуванні трансформаторів користуються густиною струму
в трансформаторах з мідними обмотками
в трансформаторах з алюмінієвими обмотками
Електричне навантаження
Магнітне навантаження

Електромагнітні навантаження ЕМПЕ
Величини електромагнітних навантажень впливають:
- на основні розміри ЕМПЕ при заданій електромагнітній потужності, тобто на масу активних і конструкційних матеріалів; чим більше значення лінійного навантаження і індукції, або їх добуток, тим менші основні розміри, менші витрати активних матеріалів, або, як прийнято вважати, збільшується використання активних матеріалів;
- на величину втрат, котрі збільшуються зі збільшенням лінійного навантаження і індукції, це впливає на величину ККД й нагрівання ЕМПЕ;
- на величини та співвідношення параметрів
значення цього співвідношення важливо при забезпеченні експлуатаційних властивостей.

Зв'язок електромагнітної потужності ЕМПЕ з основними розмірами, електромагнітних навантажень і частотою
Трансформатори

Зв'язок електромагнітної потужності ЕМПЕ з основними розмірами, електромагнітних навантажень і частотою
Машини постійного струму

Зв'язок електромагнітної потужності ЕМПЕ з основними розмірами, електромагнітних навантажень і частотою
Машини змінного струму

Приклад визначення основних розмірів трансформатора
Початкові дані
Повна потужність 1000 кВА
Напруга ВН 10000 В
Напруга НН 380 В
Частота 50 Гц

Узагальнений вираз для ЕРС обмоток ЕМПЕ
ЕРС фази обмотки трансформатора
ЕРС якірної (статорної) обмотки машин змінного струму
ЕРС якірної обмотки машин постійного струму
Загальний вираз ЕРС ЕМПЕ
- для трансформатора
- для машин змінного струму
- для машин постійного струму